非大型發(fā)電機(jī)組在機(jī)電方面設(shè)置的保護(hù)及調(diào)試探討

鄭華偉

（國網(wǎng)四川資陽雁江供電有限責(zé)任公司，四川 資陽 641300）

一、非大型電機(jī)組的保護(hù)裝置

（一）微機(jī)保護(hù)的優(yōu)勢

對于發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)，實現(xiàn)了四次轉(zhuǎn)變：電磁式，晶體管式，集成電路式，微機(jī)式保護(hù)?，F(xiàn)在微機(jī)保護(hù)得到了廣泛的應(yīng)用。微機(jī)保護(hù)裝置較為快速、靈敏和高可靠性，通過優(yōu)化算法和程序能夠完成許多功能。主要體現(xiàn)在：①微機(jī)保護(hù)程序具備自適應(yīng)性，根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動的轉(zhuǎn)換特性曲線以適應(yīng)運行工況的要求。②微機(jī)保護(hù)存儲器可以存儲多套參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場改變繼電器的特性上具備靈活性，采用數(shù)學(xué)方程的方法，改善了保護(hù)性能，保護(hù)性比較穩(wěn)定，通常不會隨使用時間發(fā)生轉(zhuǎn)變，保護(hù)動作準(zhǔn)確性比較高。③微機(jī)保護(hù)都具備自檢的能力，一旦裝置出現(xiàn)故障，可以發(fā)出報警的信號，對保護(hù)裝置相應(yīng)實行閉鎖，以保證保護(hù)裝置不會發(fā)生誤動。④可以和計算機(jī)監(jiān)控發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行信息的交換，對于電廠以及電站的信息進(jìn)行采集和遠(yuǎn)程的控制。

（二）中小型發(fā)電機(jī)組的保護(hù)功能

1 中小型發(fā)電機(jī)組的故障分析

要想對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行機(jī)電保護(hù)配置，首先必須研究發(fā)電機(jī)常見故障，主要分為：①定子繞組相間的短路，指的是不同的相位之間發(fā)生短路。出現(xiàn)相間短路時，短路的電流比較大，繞組過熱，有可能會導(dǎo)致著火現(xiàn)象。②定子繞組單相接地。在單相接地的時候，故障的電流為幾安或者是幾十安，接地點會出現(xiàn)間歇性的弧光或過電壓。③定子繞組匝間短路，是同相位的分支之間發(fā)生短路。環(huán)流較大，故障處的溫度較高，絕緣可能被破壞，轉(zhuǎn)換成單相接地或者是相間短路。④轉(zhuǎn)子繞組一點接地或者是兩點接地，當(dāng)發(fā)生一點接地的時候，勵磁回路還是可以正常的運轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)可以持續(xù)的運行，如果不及時處理，會轉(zhuǎn)化成兩點接地。對于汽輪發(fā)電機(jī)，勵磁回路的兩點接地會形成軸系以及汽機(jī)的磁化現(xiàn)象。⑤發(fā)電機(jī)出現(xiàn)失磁現(xiàn)象，勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)問題，勵磁電流出現(xiàn)下降或者消失的情況。

2 中小型發(fā)電機(jī)組應(yīng)當(dāng)裝設(shè)的保護(hù)功能

（1）對于定子繞組相間短路的故障，超過1MW的發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)實行縱聯(lián)差動保護(hù)；低于1MW的發(fā)電機(jī)根據(jù)實際的情況，在和其他的機(jī)組或者是系統(tǒng)并列運行的過程中，在發(fā)電機(jī)的出口側(cè)需要裝設(shè)三相式的電流速斷保護(hù)，如果電流速斷保護(hù)靈敏度不符合要求，可以裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)?，F(xiàn)在的小型發(fā)電機(jī)超過750kW，多數(shù)采用的是縱聯(lián)差動保護(hù)做短路主保護(hù)。

（2）對于直接和母線相連的發(fā)電機(jī)，定子繞組出現(xiàn)單相接地的故障，如果接地的電容電流超過或者是和允許值相等時，需要配置的接地保護(hù)是具備選擇性并且可以進(jìn)行跳閘動作的接地保護(hù)；如果低于允許值，需要裝設(shè)對信號進(jìn)行作用的接地保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量低于100MW，需要在保護(hù)區(qū)設(shè)置定子接地保護(hù)為超過90%；如果容量超過100MW，需要在保護(hù)區(qū)設(shè)置定子接地保護(hù)為100%。

（3）對于定子繞組匝間短路的故障，通常采用的措施是實行單元件的橫差保護(hù)，和傳統(tǒng)的縱差一起，組成雙重化的主保護(hù)。對于汽輪發(fā)電機(jī)，中性點側(cè)只能引出的端子數(shù)量為3個，可以裝設(shè)的保護(hù)是：①故障分量負(fù)序方向的保護(hù)；②縱向基波零序的過電壓式；③轉(zhuǎn)子二次諧波電流式。對于小型的水機(jī)電組，沒有必要思考定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的匝間短路保護(hù)，目前主要是借助裝在回路中的電流表或傳感器，由值班人員進(jìn)行近方或遠(yuǎn)方的監(jiān)視運行。

（4）針對過電流的現(xiàn)象，可以采用的保護(hù)方式如下：①低于1MW的小發(fā)電機(jī)，，應(yīng)用簡單的保護(hù)就可以；②發(fā)電機(jī)超過1MW，采用的過電流保護(hù)應(yīng)是由帶低電壓啟動的方式；③低電壓過電流不夠靈敏，可采取復(fù)合電壓啟動的方式；針對自并勵發(fā)電機(jī)，應(yīng)當(dāng)附加記憶的功能，以保證發(fā)電機(jī)近端短路時過流保護(hù)具有足夠的靈敏度。

（5）針對發(fā)電機(jī)勵磁消失的問題，在不能進(jìn)行失磁運行的的情況，應(yīng)當(dāng)由失磁保護(hù)斷開自動滅磁的開關(guān)，與此同時，把發(fā)電機(jī)斷路器斷開。如果發(fā)電機(jī)采用了半導(dǎo)體的勵磁方式，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行專用的失磁保護(hù)。

二、非大型發(fā)電機(jī)組的調(diào)試工作

在發(fā)電機(jī)中，勵磁裝置是最主要的輔機(jī)，它的性能與電能生產(chǎn)有直接的影響，因此，在非大型發(fā)電機(jī)組的調(diào)試工作中，勵磁裝置的調(diào)試占據(jù)比較重要的位置。

對于勵磁裝置不能按照正常的方式進(jìn)行升壓的問題，首先應(yīng)當(dāng)確定勵磁裝置是否能夠輸出啟勵電壓。其次，檢查啟勵接觸器的工作情況；再次，檢查勵磁變壓器工作的回路；最后，對勵磁裝置整流情況進(jìn)行檢查，檢查轉(zhuǎn)子和勵磁輸出電纜的方向，看是否正常。

在運行中，勵磁裝置會出現(xiàn)故障?？煽毓栌|發(fā)脈沖，影響到勵磁裝置的穩(wěn)定工作。故障現(xiàn)象主要是勵磁在投入使用的過程中，在某個工作點，勵磁表計出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象。對這種現(xiàn)象，需要對脈沖屏蔽線進(jìn)行更換，使電纜屏蔽層能夠接地。當(dāng)勵磁表記出現(xiàn)輕微的抖動時，屬于比較正常的現(xiàn)象，如果擺動的幅度比較大，就是故障。這種情況下，應(yīng)當(dāng)對脈沖控制電壓進(jìn)行檢查，脈沖控制電壓是依賴于勵磁量側(cè)值，通過PID調(diào)節(jié)然后輸出。因此，必須檢查勵磁裝置的電源，然后檢查給定值?？梢圆捎萌f用表以及示波器對給定值進(jìn)行檢查。

勵磁電壓與電流也可能會出現(xiàn)問題。當(dāng)電壓正常，電流偏低的時候，會產(chǎn)生局部發(fā)熱的現(xiàn)象。故障通常是因為轉(zhuǎn)子回路的阻值增大導(dǎo)致的。高溫跡象的原因有以下幾個方面：①整流回路銅排各連接點接觸不良；②分流器端子接觸不良；③轉(zhuǎn)子與電纜之間的連接問題；④集電環(huán)以及碳刷在有效的接觸面積減小時，會使接觸電阻增大等。

結(jié)語

為了保證電力系統(tǒng)的有效運行，需要做好發(fā)電機(jī)組的保護(hù)工作。對于中小型的發(fā)電機(jī)組，做好機(jī)電設(shè)置的保護(hù)和調(diào)試工作是非常重要的。在發(fā)電機(jī)組保護(hù)設(shè)置方面，針對發(fā)電機(jī)組經(jīng)常存在的問題進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。此外，還應(yīng)當(dāng)加強勵磁裝置的調(diào)試工作，從而使電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行的狀態(tài)。

[1]劉玉福.改進(jìn)中小型發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式[J].電工技術(shù)，2009（04）.

[2]耿慶魯，韓海鵬.氯堿企業(yè)中小型發(fā)電機(jī)組的繼電保護(hù)[J].氯堿工業(yè)，2011（06）.