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發(fā)電機逆功率保護學(xué)習(xí)
發(fā)電機逆功率保護
發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機流向母線，但是當(dāng)發(fā)電機失磁或其他某種原因，發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達到一定值時，發(fā)電機的保護動作，或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機，在汽輪機的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉(zhuǎn)動，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關(guān)閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機主汽門關(guān)閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當(dāng)汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關(guān)閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外，投運的大型汽輪發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內(nèi)，由于汽輪機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當(dāng)發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機，也就是發(fā)電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風(fēng)能、原子能、地?zé)帷⒊毕?、生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機失去原動力，而發(fā)電機出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機，即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動力時，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
發(fā)電機的程序逆功率保護
發(fā)電機程序逆功率保護主要是防止發(fā)電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發(fā)電機出口開關(guān)而汽輪機主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機主汽門，待發(fā)電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關(guān)閉的信號組成與門，經(jīng)一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。
逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別
逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導(dǎo)致機組超速!
所以說嚴(yán)格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機方式。
關(guān)鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關(guān)閉，所以說在機組啟動過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動作。
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全新發(fā)電機組或設(shè)備大修后使用中的幾點錯誤做法
柴油發(fā)電機組在使用過程中發(fā)動機的故障較多。 為此， 筆者走訪和調(diào)查了一些柴油發(fā)電機組修理廠和一些擁有大量柴油發(fā)電機組的施工單位。根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用中發(fā)動機產(chǎn)生的故障主要是由于發(fā)動機的使用維護不當(dāng)所造成的。 由于一些機手技術(shù)素質(zhì)不高或思想不夠重視，在使用柴油發(fā)電機組時，不能嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定和操作規(guī)程， 甚至還采用一些錯誤的做法進行操作和維護，造成了發(fā)動機磨損加劇，功率下降油耗上升，從而導(dǎo)致發(fā)動機過早產(chǎn)生故障?，F(xiàn)將調(diào)查結(jié)果及個人的一些建議歸納總結(jié)如下。
1 新發(fā)動機或大修后的發(fā)動機不進行磨合
新設(shè)備或發(fā)動機大修后，更換了氣缸套、活塞、活塞環(huán)和軸瓦等零件，而沒有經(jīng)過充分的磨合，立即進行重負荷作業(yè)，會造成零件的早期磨損，有的還會出現(xiàn)拉缸、燒瓦現(xiàn)象。 例如有一臺TY220推土機上裝用的是NT855柴油機，大修后沒有按要求進行磨合就直接重負荷作業(yè)，結(jié)果工作不到20 h就出現(xiàn)了燒瓦現(xiàn)象。
2 發(fā)動機冷啟動后就立即高速運轉(zhuǎn)
發(fā)動機冷啟動后，由于發(fā)動機處于冷態(tài)，機油粘度高，油道阻力也大，機油泵的轉(zhuǎn)速較低，供油量較小，使得機油進入摩擦副的時間滯后，發(fā)動機的各部分還沒有得到充分潤滑， 會造成發(fā)動機的齒輪及軸承由于潤滑不良而損壞， 同時也加劇了氣缸及軸瓦的磨損。
特別是帶有渦輪增壓器的發(fā)動機會造成渦輪增壓器的轉(zhuǎn)軸燒蝕。由于增壓器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速較高，因此滾動軸承無法適應(yīng)，只能采用浮動軸承結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)軸在軸套內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的同時， 軸套還可在壓氣殼與渦輪殼內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)。 這樣，軸套內(nèi)、外圓必須具備完整的油膜，才能確保增壓器的正常工作。 為此，柴油機啟動后應(yīng)空轉(zhuǎn)一會，機油溫度上升，流動性好轉(zhuǎn)，增壓器得到充分潤滑后方可提高轉(zhuǎn)速，投入作業(yè)，這一點在寒冷的冬季更為重要。 例如有一臺從俄羅斯進口的T-330推土機，發(fā)動機為B-400柴油機（V形8 缸帶兩個增壓器，功率為300kW）。這臺推土機從運載設(shè)備上卸下時正是寒冬季節(jié)（氣溫比較低），卸下后，機手立即啟動發(fā)動機，隨后高速開回工地，次日發(fā)現(xiàn)可以空轉(zhuǎn)，但一加載就走不動了。原來是增壓器因潤滑不良而燒蝕轉(zhuǎn)軸，缸內(nèi)進氣量隨之減少，機設(shè)備功率就大幅度下降。
3 柴油機突然熄火
當(dāng)裝有增壓器的柴油機在高速運轉(zhuǎn)時突然熄火，機油泵立即停止轉(zhuǎn)動，增壓器內(nèi)的機油也停止流動，如果此時排氣歧管的溫度很高，其熱量會被吸收到增壓器殼體上，將停留在那里的機油熬成積碳。當(dāng)這種積碳越積越多時就會阻塞進油口， 導(dǎo)致軸套缺油，加速轉(zhuǎn)軸與軸套之間的磨損，甚至產(chǎn)生“咬死”的嚴(yán)重后果。 因此，柴油機停轉(zhuǎn)前一定要先卸荷，使其空轉(zhuǎn)，待發(fā)動機溫度下降后再熄火。
4 使用劣質(zhì)柴油
使用不合格的柴油。 由于劣質(zhì)柴油的十六烷值不符合標(biāo)準(zhǔn)，造成發(fā)動機燃燒狀況不良，積碳多，發(fā)動機活塞環(huán)燒結(jié)引起拉缸。 同時劣質(zhì)的柴油也加速了噴油泵柱塞、出油閥及噴油器的磨損。
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