發(fā)電機故障和異常狀態(tài)
時間：2020-03-11 17:51:00 來源：
發(fā)電機的繼電保護
?。ㄒ唬╇姍C的故障類型、不正常工作狀態(tài)及其保護方式。
相對變壓器而言，發(fā)電機更加負責，變壓器有原邊繞組，副邊繞組，通過鐵芯，磁場來將原邊和副邊連接起來，進行磁耦合，來實現(xiàn)能量的傳遞。發(fā)電機，有轉子繞組，定子繞組，轉子鐵芯，定子鐵芯。在發(fā)電機中有靜止的部分，也有旋轉的部分，通過定子去切割氣隙中的磁場，在定子上感應電勢，產(chǎn)生電流。將轉子上所接收到的機械能，帶動轉子轉動，通過磁場將機械能轉化為電能，通過定子繞組輸送出去。發(fā)電機內(nèi)部有時間變化量，定子上感應的電流，電壓，呈正弦變化，還有空間變化。
發(fā)電機的故障狀態(tài)以及不正常狀態(tài)相對于變壓器來說，就復雜得多。發(fā)電機相對非常貴重，使得它的重要程度升高。
1、 發(fā)電機的內(nèi)部故障：
有定子繞組的故障和有轉子繞組的故障。有靜止部分的故障和有旋轉部分故障。
?。?）定子繞組的相間短路：危害大。
?。?）定子繞組一相的匝間短路：可能發(fā)展為單相接地短路和相間短路。
對發(fā)電機有直接的危害。
（3）定子繞組單相接地：較常見，一般中性點不接地，或高阻接地，沒有較大的單相電流，如果電流值大于5A的話，可造成鐵芯燒傷或局部融化。
?。?）轉子繞組一點接地或兩點接地：一點接地時危害不嚴重；兩點接地時，因破壞了轉子磁通的平衡，可能引發(fā)發(fā)電機的強烈震動或將轉子繞組燒損。
一般給轉子繞組通入直流電流，讓其產(chǎn)生旋轉磁場，使定轉子之間形成磁路的耦合，使轉子獲得的機械能通過磁場傳輸?shù)蕉ㄗ由?。一般來說，轉子繞組是接在正負電源之間，轉子上本身是沒有接地點的，只有正負極，也就是沒有零電位，發(fā)生一點接地時，也就是相當于出現(xiàn)了一個零電位，形成不了回路，對發(fā)電機沒有直接的危害，但是，如果發(fā)生兩點接地，就相當于形成了一個短路狀態(tài)，此時，會有非常大的短路電流，造成了磁場的畸變，使轉子局部發(fā)熱，同時，會在定子感應較大的短路電壓，定子鐵芯易飽和，機組會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，同時，由于磁場的不均勻，使得它收到磁力的作用也不均勻，會引起發(fā)電機組的震動，對發(fā)電機有直接的危害。不允許發(fā)電機繼續(xù)運行，必須馬上退出運行。
?。?）轉子勵磁回路電流急劇下降或消失：從系統(tǒng)吸收無功功率，造成失步，從而引起系統(tǒng)電壓下降，甚至可使系統(tǒng)崩潰。
本來通過轉子建立磁場，建立連接橋梁，轉子勵磁電流急劇下降，會使得轉子的一部分機械能無法轉換為電能，使得轉子的轉速升高，外部連接的系統(tǒng)中的電流會建立連接橋梁，從而傳遞機械能，本來是向系統(tǒng)中發(fā)送無功功率，現(xiàn)在變成了向系統(tǒng)中吸收無功功率，無功功率和系統(tǒng)中的電壓有直接聯(lián)系，無功功率充足，系統(tǒng)中的電壓能夠保持較高的水平，無功功率不足，電壓下降，甚至可能使得系統(tǒng)崩潰。
?。ǘ┌l(fā)電機的不正常運行狀態(tài)
?。?）外部短路或系統(tǒng)振蕩引起的定子繞組的過電流
?。?）定子繞組引起的三相對稱過負荷。發(fā)電機的抗過負荷能力遠小于變壓器，變壓器作為靜止元件，沒有旋轉部分，當過負荷時，能夠通過變壓器油有效地冷卻。發(fā)電機有高速旋轉部分，本身發(fā)熱量較大，其散熱也沒有像變壓器油那樣比較好的進行散熱，一般不允許過負荷狀態(tài)，一般過負荷，會發(fā)生報警信號。
?。?）外部不對稱短路或不對稱負荷而引起的發(fā)電機負序電流。
發(fā)電機作為旋轉元件，當其出現(xiàn)負序電流時，會產(chǎn)生一個反轉的磁場，發(fā)電機的工作原理是其轉子上加上一個勵磁電流后產(chǎn)生磁場，隨著轉子的旋轉，這個磁場會跟著轉子一起旋轉，磁場在定子繞組上感應電勢，產(chǎn)生三相交流電。三相交流電同樣會合成一個旋轉磁場，這個磁場在一般情況下轉子磁場保持靜止狀態(tài)，對于負序電流，轉子磁場正轉，而定子負序電流所產(chǎn)生的這個磁場反轉，磁場抵消，磁場很弱，機組振動。
（4）突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓。
?。?）勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷。
（6）汽輪機主氣門突然關閉而引起的發(fā)電機逆功率運行以及低頻、失步、過勵磁等。
主汽輪提供機械能，突然關閉，轉子由于慣性接著旋轉，這個時候會出現(xiàn)從系統(tǒng)吸收機械能，發(fā)電機的逆功率運行。對發(fā)電機而言，轉子轉速下降，其頻率下降，出現(xiàn)轉子轉子轉速接近于發(fā)電機的諧振轉速。發(fā)電機的轉子轉速和系統(tǒng)的額定轉速不能保持一致，為失步，比如發(fā)電機震蕩引起。過勵磁為定子鐵芯中的磁場嚴重飽和，對30萬以上的發(fā)電機組要考慮的，為了充分利用有色金屬材料，也為了縮短轉軸的長度，容易出現(xiàn)過勵磁狀態(tài)。
（三）發(fā)電機的保護配置
?。?）定子繞組相間短路保護（1MW以上一般采用差動保護）
?。?）定子繞組匝間短路保護。
變壓器的匝間保護靠瓦斯保護來反應，而發(fā)電機中的定子繞組的相間短路保護和匝間短路保護共同構成發(fā)電機的主保護。
?。?）定子繞組接地保護（100MW以上發(fā)電機應有100%保護區(qū)）
在定子繞組中任意一點發(fā)生單相短路，都能反應。
?。?）勵磁回路一點及兩點接地保護；
（5）勵磁電流異常下降或消失保護（100MW以上發(fā)電機）
一般叫做低勵失磁保護。
?。?）發(fā)電機外部相間短路保護
一般作為發(fā)電機相間短路的遠后備。
?。?）定子繞組過負荷保護
（8）轉子表層（負序）過負荷保護；（50MW以上發(fā)電機）
（9）定子繞組過電壓保護。
?。?0）勵磁繞組過負荷保護（100MW以上發(fā)電機）
?。?1）發(fā)電機逆功率保護（200MW以上汽輪機）
?。?2）發(fā)電機低頻保護（300MW以上汽輪機）
?。?3）失步保護（300MW以上汽輪機）
（14）定子鐵芯過勵磁保護；
?。?5）其他故障及異常運行保護。
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