淺談發(fā)電機(jī)保護(hù)的相關(guān)問題

宋久光

摘 要：隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對電力需求不斷增加。發(fā)電機(jī)是整個電力系統(tǒng)中十分重要的設(shè)備，其安全性直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否正常工作。在具體的使用過程中一旦出現(xiàn)發(fā)電機(jī)故障勢必會對電力系統(tǒng)造成比較大的干擾，所以做好發(fā)電機(jī)保護(hù)工作是電力單位工作人員必須要關(guān)注的方面。文章主要針對當(dāng)前發(fā)電機(jī)工作中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的保護(hù)措施，希望能夠進(jìn)一步推動我國電力企業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)；電力保護(hù)

維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是電力公司的主要工作，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障勢必會影響到電力公司的正常供電，給人們的生產(chǎn)生活帶來不利影響，給電力公司造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以做好發(fā)電機(jī)的保護(hù)工作是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要工作。在電力系統(tǒng)工作過程中可能會因?yàn)槌霈F(xiàn)誤動影響到發(fā)電機(jī)的保護(hù)，通過加強(qiáng)發(fā)電機(jī)保護(hù)控制的協(xié)調(diào)性能夠有效地維護(hù)電力系統(tǒng)的正常工作。在具體協(xié)調(diào)的過程中由于工程師缺乏相應(yīng)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，使得電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能及早被發(fā)現(xiàn)，協(xié)調(diào)工作開展也不及時。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障就可能出現(xiàn)瞬時振蕩問題，通過發(fā)電機(jī)調(diào)速器和勵磁系統(tǒng)兩個發(fā)電機(jī)主系統(tǒng)同時作用，就會使電力系統(tǒng)回歸到當(dāng)初的穩(wěn)定狀態(tài)。這兩大發(fā)電系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)工作中起到了穩(wěn)定作用，調(diào)速器主要起到控制發(fā)電系統(tǒng)頻率的作用，勵磁系統(tǒng)主要起到控制發(fā)電系統(tǒng)電壓的作用。下面文章就針對這兩大發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行分析，保證發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 調(diào)速器控制及低頻協(xié)調(diào)

在發(fā)電機(jī)設(shè)備中，調(diào)速器主要就是保證發(fā)電機(jī)能夠維持正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的合理化分配。發(fā)電機(jī)能否正常運(yùn)行和頻率以及轉(zhuǎn)速有著十分密切的聯(lián)系。一旦發(fā)電機(jī)出現(xiàn)負(fù)荷不平衡的狀況，就會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速加快，頻率增大的情況。這時就需要調(diào)速器通過封閉導(dǎo)葉的形式來減少功率輸出，減少機(jī)械力對發(fā)電機(jī)的負(fù)面作用。發(fā)電機(jī)總是處在低頻狀態(tài)下并長期的滿負(fù)載運(yùn)行，當(dāng)前的控制還不能糾正這種過載的能力，低頻甩負(fù)荷也需要在整個系統(tǒng)負(fù)荷匹配時才會發(fā)生。在這些孤網(wǎng)里，存在著典型的負(fù)荷失配，如果在一個孤網(wǎng)上發(fā)生過載，頻率將減小，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速減緩。不同的發(fā)電機(jī)在面臨相同故障時所表現(xiàn)的情況也是不同的。例如水輪發(fā)電機(jī)在低頻狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)就不會造成事故的發(fā)生，所以針對水輪發(fā)電機(jī)就不需要配置低頻保護(hù)設(shè)備。低頻運(yùn)行對于一般的發(fā)電機(jī)來說都是不利的，都或多或少的對設(shè)備有所損壞，所以需要發(fā)電廠設(shè)置專門的低頻保護(hù)。

2 勵磁保護(hù)及系統(tǒng)穩(wěn)定

在整個發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中勵磁系統(tǒng)主要是提供磁場能，進(jìn)而有效地保證發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)能夠同步運(yùn)轉(zhuǎn)，同時該系統(tǒng)也能夠?yàn)榘l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供足夠的直流電。當(dāng)前的勵磁系統(tǒng)的直流電主要來自于交直流變壓器，在交流電轉(zhuǎn)換到直流電的過程中會產(chǎn)生電勢，為變壓器的正常工作提供動力，為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，往往需要配置一套蓄電池為其提供足夠的能量。由于受到技術(shù)和設(shè)備的限制，過去的勵磁系統(tǒng)往往靠小發(fā)電機(jī)提供直流電，不利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前使用的大型發(fā)電機(jī)使得勵磁電流突然變大，這勢必會造成連鎖反應(yīng)，例如無功功率輸出變大會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的工作電壓升高。如果這時突然把歷次電流變小，也會產(chǎn)生一系列的不良反應(yīng)，甚至出現(xiàn)電力系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的不同步。在發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)聯(lián)系變小時，同時沒有電源控制其出口電壓，如果勵磁系統(tǒng)的電流勢必會造成發(fā)電機(jī)出口電壓的升高，容易損壞發(fā)電機(jī)的零部件。當(dāng)前所使用的10MW及以上的發(fā)電機(jī)主要通過自動電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)來保護(hù)自身的穩(wěn)定運(yùn)行。在調(diào)節(jié)的過程中，勵磁系統(tǒng)能夠吸收電力系統(tǒng)中的無功功率同時還能保持電壓始終在規(guī)定的范圍內(nèi)。在電力系統(tǒng)工作的過程中一旦發(fā)生短路勢必會造成電力設(shè)備的電壓驟降，繼而出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，使得電量不能按照原來的那種方式進(jìn)行傳輸，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)沒有得到足夠的電量支持。在工作人員檢查完故障并修好短路故障之后，發(fā)電機(jī)的鉆子還是有可能給受到電力線內(nèi)部震蕩的影響，造成出口電壓位置存在一定的波動。勵磁保護(hù)主要就是在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時保護(hù)發(fā)電機(jī)，避免出現(xiàn)發(fā)電機(jī)運(yùn)行不良的現(xiàn)象。

3 發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性

正常情況下，發(fā)電機(jī)表現(xiàn)出的是靜態(tài)穩(wěn)定性，但是在某些情況下就會破壞這種穩(wěn)定性，例如，電廠輸送用電的輸電線路過少等。當(dāng)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷中心和遠(yuǎn)端發(fā)電廠之間的電壓向量夾角超過90以上時，各個電力系統(tǒng)之間所傳輸?shù)碾娔芫蜁p少，電力系統(tǒng)就會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，同時可能分解為幾個孤網(wǎng)，影響到電力的正常傳輸。由于故障使得發(fā)電廠之間的線路斷開，這就造成線路的兩個點(diǎn)之間的電抗增加到一個只能提供傳輸不能維持同步的最大電能點(diǎn)上。在發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩的情況下導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)磁極跳動而不同步?？傊?，保證發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性可以避免電力系統(tǒng)之間出現(xiàn)斷路，繼而有效地保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 失磁保護(hù)

發(fā)電機(jī)的各個系統(tǒng)和部件之間必須相互協(xié)調(diào)才能發(fā)揮出發(fā)電機(jī)的保護(hù)作用，在發(fā)電機(jī)工作的過程中應(yīng)該保證失磁保護(hù)與發(fā)電機(jī)的容量、靜態(tài)穩(wěn)定性等之間相互協(xié)調(diào)。為了避免發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)高電壓的情況，發(fā)電機(jī)需要在欠勵的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時還應(yīng)該從發(fā)電系統(tǒng)中吸收無功功率。發(fā)電機(jī)通過吸收無功功率來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓的作用，吸收情況具體體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)容量的曲線中。為了保證發(fā)電機(jī)能夠可持續(xù)運(yùn)行，就必須保證發(fā)電機(jī)的欠勵設(shè)置在發(fā)電機(jī)容量曲線中。對于同步發(fā)電機(jī)來說，如果出現(xiàn)失磁現(xiàn)象就會導(dǎo)致其電力設(shè)備損壞，所以工作人員應(yīng)該定期對發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查，及早發(fā)現(xiàn)失磁現(xiàn)象。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)失磁現(xiàn)象就會導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備消耗大量的功率，并對整個電力系統(tǒng)造成巨大損害。通過大量的查看經(jīng)驗(yàn)，造成發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象的原因有很多，例如，供給發(fā)電機(jī)磁場繞組出現(xiàn)直流供電短路、磁場繞組短路等等。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)失磁現(xiàn)象之后，使得無功電流瞬間通過發(fā)電機(jī)，造成定子繞組的電流過大，繼而引發(fā)相應(yīng)的設(shè)備故障。目前檢測發(fā)電機(jī)失磁現(xiàn)象的設(shè)備主要是阻抗繼電器，通過觀察電機(jī)出口的電壓情況來判斷發(fā)電機(jī)是否存在故障。此外，工作人員還需要注意到輸電線路是否出現(xiàn)短路以及在瞬變后的阻抗軌道是否回轉(zhuǎn)到失磁的繼電器阻抗特性的區(qū)域中。失磁保護(hù)在發(fā)電機(jī)保護(hù)中經(jīng)常出現(xiàn)，應(yīng)該引起足夠的重視。

5 結(jié)束語

綜上所述，發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的作用是不言而喻的，做好發(fā)電機(jī)保護(hù)工作也是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在電力系統(tǒng)中經(jīng)常會出現(xiàn)震蕩問題，使得發(fā)電機(jī)保護(hù)出現(xiàn)誤動作，這也體現(xiàn)出加強(qiáng)發(fā)電機(jī)保護(hù)和控制之間協(xié)調(diào)的重要性。除了做好發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)工作還應(yīng)該做好各個電動機(jī)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。特別是大型的電力企業(yè)更應(yīng)該注重發(fā)電機(jī)的保護(hù)工作，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這也是整個電力市場的基本要求。

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