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發(fā)電機多種異常狀態(tài)及危害
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,發(fā)電機單機容量的不斷增加,大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機的可靠性、重慶本地性要求越來越高。發(fā)電機的運行對保證柴油發(fā)電機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)生的機率更大,比如定子繞組過負荷、重慶本地發(fā)電機失磁、重慶本地失步,發(fā)電機逆功率運行,非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視,所以研究大型發(fā)電機的異常運行及保護是很有必要的。由于大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關,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)電機非全相運行進行了分析研究,采用對稱分量法得出了各相電流、重慶本地各序電流及相序電流間的關系,并用KATLAB軟件進行了仿真,驗證了理論分析的結(jié)果。同時,就發(fā)電機組非全相保護存在的問題提出了改進方案,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、重慶本地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,當采用直流勵磁機時,應在滅磁開關斷開時同時斷開發(fā)電機斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機也應裝設失磁保護。對于水輪發(fā)電機,保護動作于解列滅磁;對于柴油發(fā)電機,保護動作于減出力,以便縮短異步運行時間盡快恢復同步運行,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,保護動作于解列滅磁。
2、重慶本地定子過電流或過負荷保護
在定子繞組、重慶本地勵磁繞組上應裝設定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、重慶本地降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、重慶本地解列滅磁。
3、重慶本地逆功率保護
對于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機,宜裝設逆功率保護。保護帶時限動作于信號,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)電機斷路器,汽輪機甩負荷。減出力,是指將原動機出力減到給定值。程序跳閘,對柴油發(fā)電機來說,是指首先關閉主汽門,待逆功率繼電器動作后,再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機,是指首先將導水翼關到空載位置,再跳開發(fā)電機斷路器滅磁。
4、重慶本地發(fā)電機失步保護對于容量在300KW及以上的發(fā)電機,需裝設失步保護,保護動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象,應盡快創(chuàng)造恢復同期的條件,一般可采取增加發(fā)電機的勵磁,或減少該失步電機的有功出力,進而將其牽入同步。動減負荷、重慶本地降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、重慶本地解列滅磁。
5、重慶本地非全相運行保護
發(fā)電機變壓器組的非全相運行故障,大多數(shù)發(fā)生在機組解列、重慶本地并列的操作過程中,正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發(fā)電機轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機勵磁、重慶本地穩(wěn)定機組轉(zhuǎn)速、重慶本地減少機組出力、重慶本地控制定子電流的原則,嚴格按照合理順序進行操作和調(diào)整,完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關,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)電機非全相運行及其相應的保護措施。
非全相運行時,由于發(fā)電機組接線方式、重慶本地主變接地方式、重慶本地斷相形式、重慶本地導致原因不同,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、重慶本地負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、重慶本地彼此間相位差相等的關系。電流或電壓的相序、重慶本地大小關系是機組非全相運行時的重要故障信息,這些量的提取與判斷,對于保護機組與系統(tǒng)的運行有著非常重要的意義。
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發(fā)電機如何不使用電子調(diào)速器控制電路
如果不使用電子轉(zhuǎn)速控制器,柴油機引擎控制器也可直接控制RSV機械調(diào)速器以實現(xiàn)機組起動和調(diào)速,此種情形控制的二位式電磁執(zhí)行機構與RSV調(diào)速器調(diào)速手柄連接。不使用電子調(diào)速器的康明斯機組控制電路。
起動時,接通電源開關,按下啟動按鈕,端子輸入低電平,觸發(fā)T-P進入起動狀態(tài);端子、重慶附近輸出低電平,使繼電器、重慶附近線圈獲得工作電壓。
J1的常開觸點接通,初始供油繼電器RS2線圈得電,R52常開觸點接通,電磁執(zhí)行機構DTC的起動線圈得電,將調(diào)速手柄拉至起動工況位置;同時J1使起動繼電器RS1線圈得電吸合,RSI常開觸點接通,起動機吸合繼電器J線圈得電,接通起動機M的電磁開關及其電路,起動電動機運轉(zhuǎn),帶動柴油機起動。
J2的常開觸點接通,使延時繼電器KT1得電,經(jīng)過設定的延遲時間后,其常開觸點將閉合,使電磁執(zhí)行機構DTC的全速線圈得電,柴油機起動后能進入全速運行狀態(tài)。全速線圈得電時間應在起動程序結(jié)束前。
起動機轉(zhuǎn)動并使柴油機轉(zhuǎn)速超過300r/min時(或達到機組設定的起動時間),T-P使6
端輸出高電平,J1失電斷開其常開觸點,起動繼電器RSI和初始供油繼電器RS2失電斷開,起動電動機吸合繼電器J失電,起動機與柴油機飛輪分離。同時,電磁執(zhí)行機構DTC的起動線圈也失電,柴油機在電磁執(zhí)行機構DTC的全速線圈控制下使調(diào)速手柄處于標定轉(zhuǎn)速位置,柴油機起動成功并進入標定轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)。
由上述過程可知,KT1延時時間必須早于T-P表的起動程序的結(jié)束時間,否則T-P表在結(jié)束起動程序并斷掉電磁執(zhí)行機構DTC起動線圈的供電時,DTC將無電磁吸力而使柴油機停機。
停機時,按下停機按鈕STOP,T-P表的19端子輸入低電平,T-P進入關機程序,端子7由低電平變?yōu)楦唠娖?,繼電器J2線圈失電,其觸點斷開,延時繼電器KT1失電,KT1觸點斷開DTC的全速線圈供電,DTC失去電磁力而在復位彈簧作用下使RSV調(diào)速器調(diào)速手柄處于停機位置,柴油機停機。
由此可見,在該控制方式,T-P表的噴油泵控制輸出端口7不再用于電子調(diào)速控制器ESD5500E的工作電壓控制,而是直接用于電磁執(zhí)行機構的控制,通過與RSV機械調(diào)速器的配合實現(xiàn)起動過程和調(diào)速過程。電磁執(zhí)行機構改變調(diào)速手柄的位置實際上改變的是RSV調(diào)速器的彈簧張力和轉(zhuǎn)速設定值。同時,柴油機直接從起動狀態(tài)進入高速控制狀態(tài),控制過程不盡合理。
應急控制電路主要由鑰匙開關DS,柴油機參數(shù)表及傳感器等組成。將DS旋至“工作”位置時,①、重慶附近②端子接通,電磁執(zhí)行器DCT中的全速線圈得電,其阻值較大,產(chǎn)生的吸力不足以使其動作。將DS旋至“起動”位置時,①、重慶附近②、重慶附近③端子均接通,繼電器RS1得電,常開觸點閉們接通起動電動機電路,柴油機起動。同時,RS2得電,觸點閉合,DCT起動線圈也得電,執(zhí)行機構在電磁吸力的作用下將油量控制齒桿拉至起動供油量位置。柴油機起動后,DS回復至正作狀態(tài),此時執(zhí)行機構被全速線圈產(chǎn)生的吸力使其保持在標定轉(zhuǎn)速位置,柴油機工作在標定轉(zhuǎn)速。將DS旋到“停機”位置時,全速線圈失電,電磁執(zhí)行器在彈簧的作用下將油量控制機構拉至停止供油位置,機組停機。
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