水輪發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)拒動原因分析及解決策略

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摘要：水輪發(fā)電機(jī)在不同的運(yùn)行環(huán)境下，出口開關(guān)故障拒動會帶來的不同的嚴(yán)重后果，本文將進(jìn)行簡單地分析其原因，并介紹水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)故障拒動的解決策略。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)；開關(guān)；拒動；故障

前言

水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)具有完善的滅弧裝置和高速傳動機(jī)構(gòu)，主要任務(wù)就是切斷和接通水輪發(fā)電機(jī)在各種狀態(tài)下的電流及正常零漂電流，電氣故障下的額定負(fù)荷電流以及電氣設(shè)備事故狀態(tài)下的短路電流等，水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)還擔(dān)負(fù)水輪發(fā)電機(jī)的同期合閘功能，要求三相同步分合閘。操作機(jī)構(gòu)是開關(guān)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)由儲能機(jī)構(gòu)、合閘機(jī)構(gòu)、脫扣機(jī)構(gòu)等組成，開關(guān)機(jī)構(gòu)最重要的是操作可靠。

1水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒動的原因分析及危害

當(dāng)事故保護(hù)裝置啟動或機(jī)組出現(xiàn)故障時，水輪發(fā)電機(jī)組的勵磁開關(guān)、出口開關(guān)跳閘，同時調(diào)速系統(tǒng)啟動事故流程，進(jìn)行關(guān)閉機(jī)組原動力，此時，如果遇到水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒動，會造成很大的危害。

1.1水輪發(fā)電機(jī)故障保護(hù)裝置啟動并出口，而出口開關(guān)故障拒跳閘時，水輪發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)保持聯(lián)接狀態(tài)，各廠的接線關(guān)系不同，都有可能勵磁系統(tǒng)跳閘退出運(yùn)行，造成水輪發(fā)電機(jī)失磁、失步運(yùn)行，此時，非線性滅磁電阻投入運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子回路經(jīng)滅磁電阻構(gòu)成合環(huán)，將發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒竭\(yùn)行狀態(tài)。

1.2合環(huán)的轉(zhuǎn)子繞組和磁極阻尼繞組在定子旋轉(zhuǎn)磁場下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流，導(dǎo)致滅磁開關(guān)柜非線性滅磁電阻發(fā)熱燒毀。

1.3轉(zhuǎn)子阻尼繞組在旋轉(zhuǎn)的定子磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，維持水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以異步狀態(tài)運(yùn)行，因水輪發(fā)電機(jī)原動力消失，水輪機(jī)增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動負(fù)荷，因而加大轉(zhuǎn)子阻尼繞組的電流，引起水輪發(fā)電機(jī)振動增大，轉(zhuǎn)子阻尼繞組中的感應(yīng)電流超過其承受極限電流而發(fā)熱，造成阻尼繞組連接片變形松動，嚴(yán)重時熔斷。

1.4水輪發(fā)電機(jī)組磁場的變化加上水輪機(jī)水流流態(tài)的變化，引起機(jī)組劇烈震動，加大機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)荷，嚴(yán)重影響機(jī)組安全。

1.5機(jī)組在此故障狀態(tài)下運(yùn)行，大量從系統(tǒng)中吸收無功功率，定子無功電流劇增，導(dǎo)致定子線棒發(fā) 熱、震動、承受巨大的電動力而松動，絕緣受損。

1.6由于燈泡貫流式機(jī)組的特性，當(dāng)機(jī)組處于異步運(yùn)行且導(dǎo)水葉關(guān)閉的情況下，在主軸密封處產(chǎn)生真空區(qū)域，主軸密封水消失，在劇烈的震動中主軸密 封損壞造成水淹事故。

2水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒動的解決策略

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)在有故障的情況下，保護(hù)裝置啟動出口動作時，本文舉例以下4種情況進(jìn)行分析解決。

2.1水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，勵磁系統(tǒng)工作正常，導(dǎo)葉全關(guān)到“零”。

水輪發(fā)電機(jī)處于調(diào)相運(yùn)行狀態(tài)，水輪發(fā)電機(jī)參數(shù)：有功功率為負(fù)值，功率因數(shù)很低，水輪發(fā)電機(jī)大量從系統(tǒng)吸收有功功率發(fā)出無功功率，水輪發(fā)電機(jī)勵磁電流（過勵磁，欠勵磁）決定水輪發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率還是容性無功功率。但是不管怎樣，都屬于水輪發(fā)電機(jī)的一種運(yùn)行狀態(tài)，不會對水輪發(fā)電機(jī)造成損害。

解決方法：運(yùn)行人員只要將水輪機(jī)導(dǎo)水葉打開到空載開度及以上即可，之后再聯(lián)系調(diào)度，把同一上級開關(guān)下相鄰設(shè)備申請停運(yùn)，完成后再申請使用上級開關(guān)對水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列操作。

2.2水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，勵磁系統(tǒng)工作正常，導(dǎo)葉空載。

調(diào)速系統(tǒng)和勵磁調(diào)節(jié)器在正常工作狀態(tài)，實(shí)際上就是水輪發(fā)電機(jī)正常的空載運(yùn)行狀態(tài)，水輪水輪發(fā)電機(jī)各項(xiàng)參數(shù)都會在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，不同的是，此時水輪發(fā)電機(jī)輸出功率為“零”，水輪機(jī)輸輪水輪發(fā)電機(jī)維持正常額定轉(zhuǎn)速下的功率消耗相持平，運(yùn)行值班人員，應(yīng)保持冷靜。

解決方法：

（1）全面檢查后，取消本次操作，將水輪發(fā)電機(jī)組恢復(fù)到發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，尋找合適的處理時間進(jìn)行處理。

（2）必要時聯(lián)系調(diào)度，把同一上級開關(guān)下相鄰設(shè)備申請停運(yùn)，完成后再申請使用上級開關(guān)對水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列操作。

2.3水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉空載。

此為水輪發(fā)電機(jī)深度進(jìn)相運(yùn)行或失磁運(yùn)行狀態(tài)。其水輪發(fā)電機(jī)失磁后的現(xiàn)象有：

（1）水輪發(fā)電機(jī)定子電流和有功功率在瞬間下降后又迅 速上升，而且比值增大，并開始擺動。

（2）水輪發(fā)電機(jī)失磁后，如果水輪機(jī)輸入功率為正，還能發(fā)一定的有功功率，并保持送出的有功功率的方向不變，但功率表的指針周期性擺動。

（3）定子電流增大，其電流表指針也周期性擺動。

（4）水輪發(fā)電機(jī)從送出無功功率變?yōu)槲諢o功功率，其指針也周期性的擺動。吸收的無功功率的數(shù)量與失磁前的無功功率的數(shù)量大約成正比。

（5）轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出滑差頻率的交變電流和交變磁勢，故轉(zhuǎn)子電壓表指針也周期性的擺動。

（6）轉(zhuǎn)子電流表指針也周期性的擺動，電流的數(shù)值較小。

（7）當(dāng)轉(zhuǎn)子回路開路時，由轉(zhuǎn)子本體表面感應(yīng)出一定的渦流而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場，也產(chǎn)生一定的異步功率。

解決方法：

（1）若失磁是由于滅磁開關(guān)誤跳閘引起，應(yīng)立即重合滅磁開關(guān)，迅速恢復(fù)勵磁系統(tǒng)，緩慢增加水輪發(fā)電機(jī) 勵磁，切忌快速大幅度調(diào)節(jié)直至系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

（2）重合滅磁開關(guān)不成功，則立即拉開上一級開關(guān)，對水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列停機(jī)；

（3）失磁保護(hù)動作但出口開關(guān)拒動，按第（2）款事故停機(jī)處理；但是失磁后允許運(yùn)行時間為 15 min。監(jiān)盤人員應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯的溫度，保證水輪發(fā)電機(jī)定子鐵芯、繞組允許最高溫度不超過130 ℃。

2.4水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉全關(guān)。

即：水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為三相異步電動機(jī)運(yùn)行。此時，水輪發(fā)電機(jī)定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，勵磁繞組、非線性電阻構(gòu)成回路，阻尼環(huán)回路構(gòu)成轉(zhuǎn)子回路，在磁場中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流致使勵磁開關(guān)柜中的非線性電阻燒熔，開關(guān)柜起火，轉(zhuǎn)子阻尼繞組嚴(yán)重發(fā)熱，阻尼環(huán)連接片燒熔，轉(zhuǎn)子磁極發(fā)熱，定子線棒發(fā)熱，定、轉(zhuǎn)子絕緣受損。

解決方法：立即拉開上一級高壓開關(guān)解列水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行事故停機(jī)，對同一單元變壓器所連接相鄰水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行事故停機(jī)。事故停機(jī)流程：水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)未分閘時，閉鎖“關(guān)閉水輪機(jī)導(dǎo)葉”命令，可啟動失靈保護(hù)跳開上一級開關(guān)進(jìn)行解列，監(jiān)測到一旦與系統(tǒng)解列，立即關(guān)閉水輪機(jī)導(dǎo)葉執(zhí)行停機(jī)流程。

在以上“水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉空載”；“水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉全關(guān)”兩種故障運(yùn)行方式下，如果拉開上一級高壓開關(guān)（高壓開關(guān)拒動）失敗，則拉開高壓母聯(lián)開關(guān)，拉開故障水輪發(fā)電機(jī)單元變壓器對應(yīng)的線路開關(guān)，解列故障水輪發(fā)電機(jī)。

3結(jié)束語

綜上所述，水輪發(fā)電機(jī)出口開關(guān)或變壓器高壓開關(guān)，在不同的運(yùn)行環(huán)境下，開關(guān)發(fā)生拒動會引發(fā)不同的事故狀態(tài)，而且牽連無故障水輪發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷切機(jī)，操作量大時間緊。如果水輪發(fā)電機(jī)容量較大，有可能會引起電力系統(tǒng)的震蕩，造成較大的社會影響。正確操作可避免故障發(fā)展為事故的機(jī)率，為此作為電力系統(tǒng)運(yùn)行單位來講，提前做好事故預(yù)想和分析，對防范重大事故的發(fā)生很有效。

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