淺議發(fā)電機出口斷路器非全相運行的防范措施

李青

摘要：對發(fā)電機斷路器非全相運行概念及危害進行了闡述，分析了發(fā)電機非全相運行的原因及種類，最后提出了發(fā)電機斷路器非全相運行保護電路的改進措施。

關(guān)鍵詞：斷路器;非全相;邏輯改進

1發(fā)電機斷路器非全相運行及其危害

發(fā)電機出口斷路器非全相運行一般是由于對發(fā)電機斷路器的操作失誤或者是機械故障造成的，主要表現(xiàn)在發(fā)動機并網(wǎng)操作的過程中有一相或者是兩相開關(guān)無法閉合，發(fā)電機解列的過程中有一相或者是兩相無法分開。如果發(fā)電機斷路器處于非全相運行的方式，那么正序的電流就會產(chǎn)生正序的旋轉(zhuǎn)磁場且該磁場與轉(zhuǎn)子速度一致，因而不會切割轉(zhuǎn)子;但是負序的電流所產(chǎn)生負序的磁場則會以初始情況下2倍的速度來對轉(zhuǎn)子進行切割。在負序磁場切割轉(zhuǎn)子的作用下，轉(zhuǎn)子的鐵芯部分、線圈、阻尼線圈甚至是轉(zhuǎn)子中其他的金屬部分都會感應(yīng)出2倍的工頻電流，該高頻電流會在轉(zhuǎn)子表面進行流通，會流過轉(zhuǎn)子的大部分結(jié)構(gòu)，且中心環(huán)和套箍也包含在內(nèi)。電流的流通會造成轉(zhuǎn)子表面過熱，并且還會造成轉(zhuǎn)子局部的高溫。如果負序電流較大且通電時間較長那么所產(chǎn)生的較多的熱量就會燒壞轉(zhuǎn)子。并且有負序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生2倍頻率的脈沖轉(zhuǎn)矩，會造成發(fā)電機較大程度的振動，使得發(fā)電機組運行的噪聲極大的增加，長此以往會造成電機的金屬疲勞進而會導(dǎo)致電機的損壞。特別是對于汽輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)子發(fā)熱是最為嚴重的一個問題，為了避免燒壞轉(zhuǎn)子，要嚴格控制發(fā)電機斷路器的非全相運行，并且要設(shè)計相應(yīng)的非全相運行的保護。發(fā)電機斷路器非全相保護的邏輯圖如下。

如果設(shè)計了非全相保護，但是由于誤操作所產(chǎn)生的發(fā)電機斷路器的非全相運行保護動作而仍然無法斷開非全相開關(guān)，那么這種情況就會啟動保護失靈。

2非全相運行分析

（1）發(fā)電機出口斷路器兩相斷開

在發(fā)電機斷路器兩相斷開處是出現(xiàn)負序電流還是零序電流與阻抗數(shù)值大小有關(guān)，如果發(fā)電廠中的發(fā)電機的中性點為配電變壓器接地的話，就會產(chǎn)生較大的零序的電流，那么這種情況下在兩相斷開之處所產(chǎn)生的負序和零序電流分別為零，在這種情況可以將其認為發(fā)電機全甩負荷，不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子和定子發(fā)熱損壞的情況。所以如果出現(xiàn)兩相斷線的情況下，由工作人員將發(fā)電機斷路器斷開，這種情況下就不會造成嚴重的后果。

（2）發(fā)電機出口斷路器一相斷開

如果發(fā)電機的中性點是通過配電器高阻接地的話，會造成勵磁電阻的增大，因而可以將其視為斷路。但是這種情況下單相斷線的負載電流仍然是存在的，相應(yīng)的幅值和負序電流也是存在的，如果負荷電流較大，那么在斷線處所產(chǎn)生的負序電流就越大。在并網(wǎng)或者低負荷運行的情況下，如果發(fā)電機斷路器出現(xiàn)非全相運行，但是由于負荷電流本身不大，所以發(fā)電機的負序電流也較小，大約不到負荷電流的二分之一，因而對轉(zhuǎn)子的影響十分有限，不至于造成較為嚴重的后果。但是如果是在較大的負荷下發(fā)生非全相運行，負序電流就會達到甚至超過負荷電流的二分之一，在這種情況下如果不停機則會導(dǎo)致較為嚴重的事故。

發(fā)電機由于發(fā)電方式不同而造成非全相運行也會存在一定的差別。比如相對于絕大部分的火電廠，核電廠發(fā)電機就有一種稱為孤島的運行方式，也就是斷路器將外電網(wǎng)和發(fā)電機組之間的聯(lián)系切斷，發(fā)電機采用低負荷運行，在這種情況下廠用的負荷一般情況下僅僅占到發(fā)電機總負荷的6%。在孤島運行模式下如果出現(xiàn)一相斷開的非全相運行方式，那么高壓廠用變壓器兩側(cè)電壓會產(chǎn)生較大程度的降低，那么將會導(dǎo)致電氣設(shè)備無法運行。然而在發(fā)電機斷路器非全相運行的方式下，如果母線中有一條母線的線電壓小于額定數(shù)值的70%，就會自動切換廠用電源。由于低電壓方式下電機出力下降就會對整個機組產(chǎn)生特別重大的影響。因而在電廠發(fā)電機組斷路器出現(xiàn)一相斷開的情況下，對于負荷非常不利，雖然這種情況發(fā)生的幾率較小，但是一旦出現(xiàn)則會造成非常嚴重的后果。所以在這種情況下，為了能保證系統(tǒng)的安全，應(yīng)該將負序整定值合理整定以便保護動作，在實際處理的過程中需要注意。

3非全相保護及起動失靈邏輯改進

為了避免斷路器輔助觸頭故障而引起的發(fā)電機斷路器非全相運行，可以在非全相保護中引入負序電流元件。在這種情況下如果發(fā)電機斷路器出現(xiàn)非全相運行那么不僅非全相保護會動作，負序電流元件也動作，進而判斷非全相運行，動作以發(fā)電機分閘;如果非全相判斷回路動作但是負序電流元件不動作，那么非全相保護只會發(fā)出警示信號，這種情況可以由工作人員進行及時處理。如果非全相運行發(fā)生后保護動作產(chǎn)生但是仍然無法斷開斷路器，這種情況需要啟動失靈保護，可以將負序電流元件加入其中進行判斷。通過將負序電流作為是否啟動的條件，在一定程度上提高了非全相判斷的可靠

性，非全相運行過程中產(chǎn)生的負序電流，該電流的大小與發(fā)電機所帶負荷有很大的關(guān)系。如果發(fā)電機在故障之前負荷較低那么所產(chǎn)生的負序電流就較小反之則較大，負序元件在負荷較小的情況下可能不會啟動，在這種情況下如果發(fā)生發(fā)電機斷路器的非全相運行需要人工對其進行停機。

4結(jié)語

隨著發(fā)電機斷路器針對非全相運行的保護技術(shù)的不斷進行，保護過程中所產(chǎn)生的誤操作也會進一步的下降。但是在設(shè)備長期使用的過程中，各種元器件由于長期使用所造成的潛在的故障是需要注意的，本文通過對非全相運行的分析，闡述了斷路器非全相運行的概念，指出了原因并提出了改進的方案，對于發(fā)電機斷路器非全相運行保護具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻

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