發(fā)電機(jī)多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加，大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機(jī)的運行對保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大，比如定子繞組過負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步，發(fā)電機(jī)逆功率運行，非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。本文針對大型發(fā)電機(jī)非全相運行進(jìn)行了分析研究，采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真，驗證了理論分析的結(jié)果。同時，就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問題提出了改進(jìn)方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運行故障時的一些處理方法： 1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵磁機(jī)時，應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時同時斷開發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于解列滅磁；對于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復(fù)同步運行，在不允許繼續(xù)異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護(hù)動作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時限和反時限過負(fù)荷保護(hù)。定時限過負(fù)荷保護(hù)動作于信號或自動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力，是指將原動機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對柴油發(fā)電機(jī)來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。 4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)，保護(hù)動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵磁，或減少該失步電機(jī)的有功出力，進(jìn)而將其牽入同步。動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運行保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運行故障，大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過程中，正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則，嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整，完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點分析發(fā)電機(jī)非全相運行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。 非全相運行時，由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運行時的故障特征是不同的，所以對非全相運行進(jìn)行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運行有著非常重要的意義。

介紹組成柴油發(fā)電機(jī)的兩大組件和五大系統(tǒng) 柴油發(fā)電機(jī)是一種比較復(fù)雜的機(jī)器，它由許多組件和系統(tǒng)組成，這些組件和系統(tǒng)共同保證柴油機(jī)進(jìn)行工作循環(huán)，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，并使其能連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。目前，柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，具體構(gòu)造也有很多不同之處，但柴油機(jī)無論怎樣變化，其基本構(gòu)造和組成形式是相同的。下面結(jié)合國內(nèi)使用廣泛的135系列柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，首先介紹組成柴油發(fā)電機(jī)的兩大組件和五大系統(tǒng)，以便于讀者進(jìn)一步認(rèn)識和熟悉柴油發(fā)電機(jī)。 四沖程柴油機(jī)由下列組件和系統(tǒng)組成。 一、燃燒室組件 燃燒室組件主要由固定不動組件組成，包括機(jī)體、汽缸蓋、汽缸套、活塞組件和汽缸墊。在組成燃燒室的各個部件中除活塞組件能運動外，其他部件均為固定不動組件。這些部件的主要作用是組成密封的燃燒室并完成柴油機(jī)的能量轉(zhuǎn)換。 二、動才傳動組件 動力傳動組件主要由運動部件組成，包括連桿組件、曲軸飛輪組件和活塞組件。動力傳動組件的作用是將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，并將作用在活塞頂部的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，通過曲軸向外輸出動力，使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 三、燃科供系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)的主要作用是保證活塞由下止點向上運動到壓縮上止點一定上止點前一定度數(shù)時，定時、定量、定質(zhì)地向燃燒室內(nèi)噴入高壓霧化燃油。柴油機(jī)燃料供給給系統(tǒng)主要包括油箱、低壓油管、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、調(diào)速器、高壓油管和噴油器等。 四、潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)的作用是將機(jī)油（潤滑油）輸送到柴油機(jī)各運動部件的摩擦表面，以減輕零件表面摩擦，帶走零件所吸收的部分熱量，沖洗零件表面，提高燃燒室的密封效果，防止部件生銹。潤滑系統(tǒng)主要由油底殼、吸油盤、機(jī)油泵、機(jī)油散熱器、機(jī)油粗濾器、機(jī)油細(xì)濾器、缸蓋內(nèi)部油道和機(jī)體內(nèi)部油道等組成。 五、冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要由水泵、風(fēng)扇、水散熱器、水溫表、節(jié)溫器、機(jī)體內(nèi)部水道以及缸蓋內(nèi)部水道等組成。冷卻系統(tǒng)的主要作用是將柴油機(jī)運轉(zhuǎn)時各零部件所吸收的多余熱量迅速傳導(dǎo)出去，以保證柴油機(jī)在正常溫度下運轉(zhuǎn)，不致因各種零件過熱而損壞：同時還要對機(jī)油（潤滑油）進(jìn)行強制冷卻。 六、配氣系統(tǒng) 配氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣管、排氣管、空氣濾清器、排氣消聲器、進(jìn)氣閥、排氣閥、挺桿、配氣凸輪和傳動齒輪等機(jī)件。配氣系統(tǒng)的主要作用是定時打開和關(guān)閉各汽缸的進(jìn)、排氣門，以使燃燒室內(nèi)進(jìn)氣充足、排氣干凈，且達(dá)到密封良好的目的。 七、起動和充電系統(tǒng) 起動和充電系統(tǒng)的作用是保證柴油機(jī)準(zhǔn)時起動和按時給蓄電池充電。起動和充電系統(tǒng)主要包括蓄電池、起動機(jī)、磁力開關(guān)（電磁馬達(dá)）、控制按鈕、充電調(diào)節(jié)器、交（直）流發(fā)電機(jī)、充電線路、用電負(fù)載和控制開關(guān)等。 一臺完整的柴油機(jī)必須具備以上兩大組件和五大系統(tǒng)才能正常工作。

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的耗量特性 在滿足電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷平衡的前提下，柴油發(fā)電機(jī)組 負(fù)荷分配指的是通過有計劃的安排各個柴油發(fā)電機(jī)組的出力，使得整體的柴油的消耗油量變得小，讓成本達(dá)到少，進(jìn)而整個發(fā)電廠的效率與收益。柴油發(fā)電機(jī)組一般是通過在氣缸中燃燒柴油，然后借助轉(zhuǎn)化的爆炸動力來推動柴油機(jī)的運作，柴油發(fā)電機(jī)再帶動與其相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，完成整個電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因為柴油發(fā)電機(jī)的做功的數(shù)量很大程度上取決于燃油消耗的數(shù)量，而柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣量又規(guī)定了柴油發(fā)電機(jī)組出力的大小，由于負(fù)荷時刻在波動，為了保證康明斯柴油發(fā)電機(jī)組在任何時刻達(dá)到經(jīng)濟(jì)工況，必須對康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的動力特性進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。即確定康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性。 柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率，與柴油發(fā)電機(jī)組消耗的柴油等的關(guān)系形成柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性曲線。而柴油發(fā)電機(jī)組的這一曲線是電力柴油發(fā)電機(jī)組 負(fù)荷分配問題的基本參數(shù)，終結(jié)果與耗油量特性曲線的正確率有密切的關(guān)系。因此在負(fù)荷優(yōu)化分配中，通過分析計算得到柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性是必不可少的步驟。 研究柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性的參數(shù)，必須先對火力電柴油發(fā)電機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行了解，單元柴油發(fā)電機(jī)組的燃油的使用量B與發(fā)電機(jī)有功功率P之間的關(guān)系比較復(fù)雜，主要取決于柴油發(fā)電機(jī)組本身的特點，同時還受到所處環(huán)境溫度，水介質(zhì)溫度，大氣壓等因素影響?？得魉共裼桶l(fā)電機(jī)組由于其自身特點，其啟動過程耗時較長，由此有時連續(xù)優(yōu)化過程中需要考慮柴油發(fā)電機(jī)組的啟停成本；柴油發(fā)電機(jī)組在低負(fù)荷狀態(tài)下，為了保證鍋爐燃油的穩(wěn)定燃燒需要進(jìn)行投油穩(wěn)燃。如果綜合考慮這些成本，會使得柴油發(fā)電機(jī)組的燃油耗油量B與出力P之間的關(guān)系和規(guī)律變得難以分析。限于篇幅，本文只討論康明斯柴油發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下的耗油量特性關(guān)系，即不考慮柴油發(fā)電機(jī)組的啟停成本，但是對于柴油發(fā)電機(jī)組的出力范圍進(jìn)行考慮，可有效避免柴油發(fā)電機(jī)組在低出力工況下運行。這些簡化并不影響結(jié)論的正確性。 此時，單元柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性可以表示為： B=F（P） 式中B為燃油消耗油量，即每小時燃油的標(biāo)準(zhǔn)柴油耗油量（單位：t/h）；P為發(fā)電機(jī)有功功率（單位：MW）。