水輪發(fā)電機知識問答（三）

-水輪發(fā)電機組的負荷調(diào)整，不對稱運行的危害；發(fā)電機發(fā)生振蕩并失步時值班人員應采取的措施

1.如何實現(xiàn)水輪發(fā)電機組的有功和無功負荷的調(diào)整？

(1）有功負荷的調(diào)節(jié)：

在正常情況下，有功功率的調(diào)整是由電氣值班人員擔任的。值班人員根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度要求和發(fā)電機有功表計，在主控制室進行操作，若需要增加（或減少）機組的有功負荷時，則發(fā)出增速（或減速）脈沖，調(diào)速器的調(diào)速電動機向增加（或減?。┴摵煞较蜣D(zhuǎn)動，通過減速裝置和機械液壓系統(tǒng)，使水輪機的導葉開度增大（或減少）有功負荷的目的，實現(xiàn)機組有功負荷的調(diào)整。

(2）無功負荷的調(diào)節(jié)：

設水輪發(fā)電機與恒定電壓的無窮大電力網(wǎng)并列運行，則無論勵磁電流怎樣變化，定子合成磁通都會保持不變。常把功率因數(shù)等于1時，發(fā)電機的勵磁稱為正常勵磁。如果加大或減小勵磁電流，就可以調(diào)節(jié)所帶動的無功負荷。

若不改變水輪機的功率，僅通過自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)整發(fā)電機的勵磁電流時，發(fā)電機的有功負荷不會改變，而無功負荷可以得到調(diào)節(jié)。在過勵狀態(tài)下，勵磁電流越大，發(fā)電機發(fā)出的感性無功負荷就越大；若減小勵磁電流，感性無功負荷則減小。

2.發(fā)電機在不對稱負荷（即三相電流不對稱）下運行有什么危害？

當發(fā)電機在不對稱負荷下運行時，定子繞組的電流可分解為正序和負序電流。負序電流產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反，其轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)子的相對速度則是兩倍的同步轉(zhuǎn)速。所產(chǎn)生的后果是：

(1）使轉(zhuǎn)子表面發(fā)熱；

(2）負序電流產(chǎn)生的逆著轉(zhuǎn)子運動方向、以兩倍同步頻率的旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子各磁極相互作用，引起轉(zhuǎn)子振動。

對于水輪發(fā)電機來說，其轉(zhuǎn)子是凸極式的，振動是主要威脅，發(fā)熱是次要的，因為轉(zhuǎn)子繞組是繞在磁極上的，直接被空氣冷卻，故溫度升高不顯著，而由于磁極的縱軸方向和橫軸方向氣隙不一樣，磁阻不一樣，造成磁力線時多時少，力矩時大時小，振動就比隱極式的轉(zhuǎn)子厲害。根據(jù)振動試驗規(guī)程規(guī)定：水輪發(fā)電機的三相電流之差，一般不得超過額定電流的20%。

3.水輪發(fā)電機的不對稱運行主要決定于哪幾個條件？

發(fā)電機的不對稱運行，主要決定于下列三個條件：

(1）負荷最重一相的定子電流，不應超過發(fā)電機的額定電流，否則，可能使定子繞組發(fā)熱超過允許值；

(2）轉(zhuǎn)子任一點的溫度，不應超過轉(zhuǎn)子絕緣材料等級和金屬材料的允許溫度；

(3）不對稱運行時出現(xiàn)的機械振動，不應超過允許值。

4.發(fā)電機發(fā)生振蕩，表計有何反映？如何判斷失步發(fā)電機？發(fā)生失步時值班人員應采取哪些措施？

振蕩是指發(fā)電機主力矩和阻力矩推動相對穩(wěn)定，在主力矩和阻力矩作用下，使定子磁場轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生相對變化。

振蕩有兩種可能的結果：一是發(fā)電機能穩(wěn)定在新的工作點運行；二是可能造成發(fā)電機的失步。

失步是在振蕩的基礎上發(fā)展而成，如果振蕩一開始，功率平衡嚴重失調(diào)，發(fā)電機就會失步。此時，轉(zhuǎn)子的速度不再和定子磁場的同步轉(zhuǎn)速一致，就是振蕩和失步的區(qū)別。

當發(fā)電機發(fā)生劇烈振蕩或推動同期時，從表計上看有如下特征：

(1）定子電流表指針來回劇烈擺動，電流有可能超過正常值。

(2）發(fā)電機和母線上各電壓表劇烈擺動，且經(jīng)常是電壓降低。

(3）有功功率表指針在正常值附近擺動。

(4）轉(zhuǎn)子電流表指針在正常值附近擺動。

(5）頻率和發(fā)電機轉(zhuǎn)速時高時低，發(fā)電機伴隨著發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲。

(6）發(fā)電機的強行勵磁裝置在電壓降低到額定電壓的85%時，間歇動作。

當發(fā)生失步時，可以從下列幾個方面來判斷是哪臺發(fā)電機失步：

(1）由于本廠發(fā)生事故引起的失步，可以從本廠的操作原因或故障地點來判定是哪一臺機組失步。

(2）失步機組表計擺動幅度比別的機組大。失步發(fā)電機有功功率表指針擺動是全刻度，甚至撞到兩邊針擋，其他發(fā)電機則在正常值左右擺動。而且失步發(fā)電機有功功率指針擺向零或負時，其他發(fā)電機則擺向正的指示值大的一側(cè)，即兩者擺向正好相反。

當發(fā)生失步現(xiàn)象時，主控制室值班人員應采取下列措施：

(1）增加發(fā)電機的勵磁，這是為了增加同步的電磁轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機在達到平衡點附近時被拉入同步。

(2）當判明是某臺發(fā)電機失步時，可適當減輕其有功出力，這樣容易牽入同步，對大容量機組最好不調(diào)節(jié)有功功率而只增加勵磁，以創(chuàng)造牽入同期條件。

(3）按上述方法處理，經(jīng)1～2min后，仍不能恢復同期時，則可將失步發(fā)電機從系統(tǒng)解列。

“水電站運行大課堂”下期內(nèi)容預告：水輪發(fā)電機知識問答（四）—如何判斷水輪發(fā)電機的振蕩類型；出現(xiàn)失磁的原因及危害；過負荷運行時應注意的問題。