淺談負(fù)序電流的問題

肖劍

摘要：電是人類現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn);電力的發(fā)展促進(jìn)各行各業(yè)的繁榮。電的時(shí)代到來讓我們有了長足的進(jìn)步;讓我們有了想象的翅膀溝通更加方便;讓我們能源傳輸搭上了高鐵。電方便了我們的生活，點(diǎn)亮了世界。所以電的生產(chǎn)者發(fā)電廠的安全提高到了更高的重要性。發(fā)電廠的安全就涉及到太廣了，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)通過測量三相發(fā)電機(jī)電流反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：電力;安全;負(fù)序電流

三相發(fā)電機(jī)中負(fù)序電流會(huì)使得發(fā)電機(jī)定子的三相電流將不再對稱，當(dāng)負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)的定子繞組時(shí)，它產(chǎn)生的磁場的旋轉(zhuǎn)方向相對于同步速以兩倍速切割轉(zhuǎn)子繞組，在激磁繞組和阻尼繞組中產(chǎn)生兩倍工頻的附加電流，在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流，這些損耗將使轉(zhuǎn)子的溫度升高，會(huì)降低發(fā)電機(jī)的出力，嚴(yán)重可能造成發(fā)電機(jī)損壞。

在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，要密切關(guān)注發(fā)電機(jī)各項(xiàng)電流情況。在一次發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)有負(fù)序電流報(bào)警，迅速組織進(jìn)行排查。電廠完成了各專業(yè)啟動(dòng)前檢查試驗(yàn)，具備啟機(jī)發(fā)電條件。發(fā)電機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)前，電氣專業(yè)完成了以下檢查：1檢查發(fā)電機(jī)本體定子、發(fā)電機(jī)出線電纜相間及各相對地絕緣及吸收比，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)相間、上下口、各相對地絕緣，均合格。2檢查發(fā)電機(jī)本體CT、PT、PT保險(xiǎn)及電流電壓回路接線，均安裝接線良好。3檢查發(fā)電機(jī)本體內(nèi)部無異物。隨即發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，使用勵(lì)磁裝置A通道在AVR模式下啟動(dòng)勵(lì)磁，啟動(dòng)后空載狀態(tài)下三相電壓為A：10.52kV，B：10.52kV，C：10.52kV;在將同期柜內(nèi)進(jìn)行假同期試驗(yàn)成功，同期裝置功能良好，通過錄波裝置對比，同期電壓接線正確。在發(fā)電機(jī)成功并網(wǎng)后。發(fā)現(xiàn)部分時(shí)段發(fā)電機(jī)三相電流出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，且電流不平衡隨時(shí)間波動(dòng)，電壓波動(dòng)較小。3小時(shí)后某時(shí)刻發(fā)電機(jī)定子電流A相855安培，B相928安培C相1034安培。最大值與最小值相差179安培，不平衡度達(dá)到17%

問題的可能原因分析：發(fā)電機(jī)三相電流不平衡時(shí)，各處發(fā)電機(jī)定子電流采樣均存在不平衡情況，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜內(nèi)CT至變送器屏電流采樣、發(fā)電機(jī)本體柜內(nèi)CT至發(fā)電機(jī)保護(hù)柜F1、F2內(nèi)中性點(diǎn)電流采樣、發(fā)電機(jī)本體柜內(nèi)CT至發(fā)電機(jī)保護(hù)F1、F2內(nèi)機(jī)端電流采樣均相同。故可以排除測量表計(jì)問題導(dǎo)致觀測到的發(fā)電機(jī)三相電流不平衡。通過故障錄波裝置可見，在電流不平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)定子電流、主變高壓側(cè)電流及廠用進(jìn)線電流均存在正序和負(fù)序電流，零序電流為0，故可以排除發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)單相或多相接地的情況。期間并未觀察到發(fā)電機(jī)保護(hù)、主變保護(hù)、線路保護(hù)有報(bào)警或動(dòng)作信號發(fā)出。可說明并非廠內(nèi)被保護(hù)區(qū)間內(nèi)發(fā)生故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電流不平衡?，F(xiàn)各方面查不出問題所在，只能檢查發(fā)電機(jī)本體排除本體是否有故障：為判別發(fā)電機(jī)三相電流不平衡是否為發(fā)電機(jī)本體原因，在做好安全措施及前期準(zhǔn)備后，進(jìn)行發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)電機(jī)三相電流均正常、平衡。這樣排除了發(fā)電機(jī)內(nèi)部繞組短路或三相直流電阻不平衡的可能。在整個(gè)內(nèi)部問題進(jìn)行排除后把問題想外進(jìn)行排查，向調(diào)度查詢負(fù)載電流情況發(fā)現(xiàn)：變電站接有功率變化較大不平衡負(fù)載：高鐵用牽引變電站。對電力系統(tǒng)而言，由于高鐵牽引負(fù)荷具有大功率單相不平衡性，是一種典型的負(fù)序和諧波污染源。因此，當(dāng)高速鐵路接入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必將產(chǎn)生大量的不平衡電流和諧波電流注入系統(tǒng)危害電網(wǎng)。且負(fù)序電流對電網(wǎng)造成的影響程度與距離負(fù)序電流源的遠(yuǎn)近有關(guān)。距離負(fù)序源越近，則造成的影響就越大，反之，則越小。由于電氣化鐵道負(fù)荷運(yùn)行的隨機(jī)性和波動(dòng)性，使得相應(yīng)產(chǎn)生的負(fù)序電流也是隨機(jī)波動(dòng)的。而距離牽引變電站較近的電廠的負(fù)序電流變化正符合以上特征，故此牽引變電站引起廠內(nèi)負(fù)序電流較大、三相電流不平衡的可能性較大。與調(diào)度聯(lián)系，變電站獲取實(shí)時(shí)錄波數(shù)據(jù)，對比牽引變電站電流變化與電廠電流變化關(guān)系，最終確認(rèn)三相電流不平衡原因。負(fù)序電流對發(fā)電機(jī)的危害：當(dāng)電網(wǎng)處于不平衡狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流，負(fù)序電流對同步發(fā)電機(jī)的危害主要使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗和發(fā)熱，以及產(chǎn)生附加力矩和機(jī)械振動(dòng)。

針對此次情況對電廠提出內(nèi)部處理措施：密切關(guān)注發(fā)電機(jī)保護(hù)有無負(fù)序電流保護(hù)報(bào)警，如報(bào)警持續(xù)，則降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷至發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)不再報(bào)警，以減少負(fù)序電流對發(fā)電機(jī)的不良影響。密切關(guān)注發(fā)電機(jī)本體是否有異常現(xiàn)象，如有發(fā)電機(jī)溫度、振動(dòng)異常應(yīng)及時(shí)降低負(fù)荷觀察，必要時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查。電廠外部措施：向電網(wǎng)咨詢牽引變電站是否采用饋線方式進(jìn)行供電，可否將電廠和牽引變分開接在不同的母線上，以減小牽引變對電廠機(jī)組的影響。向電網(wǎng)咨詢牽引變電站高壓側(cè)是否采用輪流換相連接方式接入系統(tǒng)。（牽引變電站注入電網(wǎng)的負(fù)序電流與各牽引站引入電網(wǎng)的相序相關(guān)，輪流換相連接方式就是將各牽引變壓器高壓側(cè)輪流接入電網(wǎng)的不同相上，使?fàn)恳?fù)荷盡可能滿足三相平衡對稱，從而減小注入電網(wǎng)的不平衡電流），向電網(wǎng)咨詢牽引變壓器能否采用同相供電方式供電。向電網(wǎng)咨詢可否在電網(wǎng)和牽引變電站安裝靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC），以降低負(fù)序電壓和改善電網(wǎng)功率因數(shù)。

發(fā)電機(jī)發(fā)出了電能，電能通過電網(wǎng)的傳輸?shù)搅宋覀兠總€(gè)人身邊。電能的清潔，高效，便捷無時(shí)不刻影響著我們的生活方式。發(fā)電機(jī)的不平衡電流造成的負(fù)序電流對發(fā)電機(jī)的長期穩(wěn)定運(yùn)行造成不同的影響。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中除了要關(guān)注溫度、轉(zhuǎn)速、電壓、電流這些參數(shù)之外。還應(yīng)關(guān)注下是否有負(fù)序電流的產(chǎn)生。以保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。常見的抑制方法：將不對稱負(fù)載分散接到不同的供電點(diǎn);將不對稱負(fù)載合理分類到各相;采用平衡裝置。

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