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1、汽 輪 發(fā) 電 機(jī) 運(yùn) 行哈 爾 濱 大 電 機(jī) 研 究 所 沈 梁 偉 2010.12 資料來源 IEEEstd67-2005 汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行、維護(hù)導(dǎo)則 IEEEc37 102 交流發(fā)電機(jī)保護(hù)導(dǎo)則 DL/T 汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程 GB/T 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 DL/T 684-1999 發(fā)電機(jī)變壓器組繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則 內(nèi)容一.汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)容量匹配二.發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍和監(jiān)測三.非額定運(yùn)行四.發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行五.常見故障分類六.發(fā)電機(jī)保護(hù)七.運(yùn)行中各種異常情況和檢查八.安全警示 一.發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)容量匹配1.單循環(huán)汽輪機(jī)：單循環(huán)汽輪機(jī)出力相對獨(dú)立于環(huán)境條件的如溫

2、度（濕度等），發(fā)電機(jī)基本定額對應(yīng)于汽輪機(jī)閥門全開(VWO) ，鍋爐超壓的工況。發(fā)電機(jī)容量（在額定功率因數(shù)和最大次級冷卻溫度時(shí)）要滿足汽輪機(jī)的上述運(yùn)行工況。2 單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)：單循環(huán)燃汽輪機(jī)對應(yīng)不同環(huán)境溫度有兩種不同定額即基本容量和峰值容量。配此燃機(jī)的發(fā)電機(jī)也應(yīng)有兩個(gè)設(shè)計(jì)定額，基本容量和峰值容量。燃?xì)廨啓C(jī)出力是入口空氣質(zhì)量的函數(shù)，如果是現(xiàn)場入口空氣，當(dāng)環(huán)溫增加時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)出力會下降。發(fā)電機(jī)出力必須與燃?xì)廨啓C(jī)相配匹，要大于相應(yīng)環(huán)境溫度時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)的出力。 續(xù)3.聯(lián)合循環(huán) ：在聯(lián)合循環(huán)中，從一個(gè)或幾個(gè)燃機(jī)中排出的廢氣進(jìn)入余熱鍋爐（HRSG）產(chǎn)生蒸汽供給汽輪發(fā)電機(jī)，一臺燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的余熱使汽輪機(jī)功率可達(dá)燃

3、機(jī)功率的一半左右。在多軸聯(lián)合循環(huán)中：若一臺燃?xì)廨啓C(jī)和一臺汽輪機(jī)相配則汽輪發(fā)電機(jī)的功率為燃機(jī)發(fā)電機(jī)功率的一半。若兩臺燃機(jī)帶一臺汽輪機(jī)聯(lián)合運(yùn)行，汽輪發(fā)電機(jī)定額等于燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)定額。有多于兩臺的燃?xì)廨啓C(jī)配一臺汽輪機(jī)，汽輪機(jī)出力約為一臺燃機(jī)出力一半乘燃機(jī)數(shù)目。在單軸聯(lián)合循環(huán)布置中，燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)共同拖動一臺發(fā)電機(jī)。在單軸布置中發(fā)電機(jī)出力是燃機(jī)出力和汽輪機(jī)出力之和。發(fā)電機(jī)出力是燃?xì)廨啓C(jī)出力的1.5倍。 二. 發(fā)電機(jī)運(yùn)行范圍和監(jiān)測1.額定容量：指發(fā)電機(jī)額定點(diǎn)的容量包括額定電壓、頻率、功率因數(shù)、進(jìn)風(fēng)溫度、氫壓。它是設(shè)計(jì)和比較的基準(zhǔn)。2.允許運(yùn)行的容量范圍：實(shí)際上發(fā)電機(jī)很難在額定點(diǎn)運(yùn)行，但應(yīng)在給定的范圍內(nèi)運(yùn)

4、行。指發(fā)電機(jī)上述參數(shù)均不一定在額定點(diǎn)，但發(fā)電機(jī)各部份溫度均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)的允許的運(yùn)行范圍。一般制造廠會給出電壓頻率運(yùn)行范圍，出力圖，容量與進(jìn)風(fēng)溫度曲線，冷卻器進(jìn)水溫度與出力關(guān)系等曲線，在這些曲線范圍內(nèi)的運(yùn)行都是安全的。 關(guān)於冷卻介質(zhì)溫度1.初級冷卻介質(zhì)：無論何種冷卻方式均以額定值400C作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和溫升考核基準(zhǔn) 風(fēng)溫允許范圍：空氣或氫氣,開啟式-200C-+500C, P 200MW空冷400C+-2, 氫冷450C+-2,對大容量發(fā)電機(jī)維持進(jìn)風(fēng)溫度穩(wěn)定是為了控制銅鐵溫差,減少熱應(yīng)力2.次級冷卻介質(zhì)水溫：開式5-330C ,閉式循環(huán)380C,冷卻器按此設(shè)計(jì)3.制造廠應(yīng)提供初級冷卻介質(zhì)在允許運(yùn)行

5、范圍內(nèi)的出力以檢查與拖動機(jī)的容量配匹是否滿足要求4.若發(fā)電機(jī)用改變氫氣壓力、改變功率因數(shù)、設(shè)立峰值容量等方法來與拖動機(jī)的最大容量相配匹,需得到用戶的同意 絕緣耐溫等級與允許溫度1.絕緣耐溫等級指按過去的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或承認(rèn)的對比試驗(yàn)，證明可按IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升極限或最高溫度可靠連續(xù)運(yùn)行的等級。同步電機(jī)絕緣等級分為130（B）、155（F）、或180（H）。2.允許溫度與溫升指按IEC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的發(fā)電機(jī)相關(guān)部件允許的溫度或溫升,它與測溫方法、測溫元件埋置位置、不同絕緣等級、通風(fēng)結(jié)構(gòu)等有關(guān)。大型發(fā)電機(jī)一般都降一級考核,如F級按B級考核,這不是提高出力留的裕度,而是確保運(yùn)行安全的必要裕度。3.發(fā)電機(jī)不可

6、能按現(xiàn)場環(huán)境逐一對應(yīng)設(shè)計(jì),而是依照典型環(huán)境條件作標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)(進(jìn)風(fēng)溫度為40 0C)。如有特殊要求可采用系列中上一擋容量來滿足 發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)壽命發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)壽命取決於溫升、溫差、應(yīng)力和工作制,除非另有規(guī)定,否則規(guī)定如下：1.燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)每年起動允許500次,設(shè)計(jì)壽命為20年2.可調(diào)峰運(yùn)行(包括兩班制)發(fā)電機(jī),壽命期內(nèi)允許起動10000次,設(shè)計(jì)壽命為30年。3.基本負(fù)載發(fā)電機(jī),允許起動3000次,設(shè)計(jì)壽命為40年。4.核電發(fā)電機(jī)帶基本負(fù)荷,壽命期內(nèi)允許起動3000次,設(shè)計(jì)壽命為60年。無論那種工作制的發(fā)電機(jī),在壽命期內(nèi)根據(jù)壽命評估可有計(jì)劃地更換定、轉(zhuǎn)子繞組等關(guān)鍵部件,以保證發(fā)電機(jī)在壽命期內(nèi)的可靠運(yùn)行。

7、 運(yùn)行期間電壓頻率變化 空載過勵磁曲線 出力曲線和效率曲線 發(fā)電機(jī)V型曲線 發(fā)電機(jī)負(fù)載與氫氣冷卻器進(jìn)水溫度、氫氣壓力關(guān)系曲線 配燃機(jī)發(fā)電機(jī)出力曲線 幾點(diǎn)提示1.氫內(nèi)泠卻發(fā)電機(jī)不能在空氣下帶負(fù)荷運(yùn)行,空轉(zhuǎn)或co2下的轉(zhuǎn)速不能超過50%額定轉(zhuǎn)速2.發(fā)電機(jī)加載或卸載速率由拖動機(jī)決定3.冷卻器初次通水時(shí)需注意排除管內(nèi)空氣，若冷卻器有并聯(lián)水路需注意各水路的流量平衡4.打開氫冷電機(jī)前需確認(rèn)置換巳完成,供氫、供co2管路與發(fā)電機(jī)已隔離，機(jī)內(nèi)巳經(jīng)是大氣壓力5.集電環(huán)投運(yùn)前與碳刷要預(yù)磨合,電刷種類和電密要合適,調(diào)整時(shí)應(yīng)注意各碳刷間電流的均衡性及火花情況6.氫水冷卻發(fā)電機(jī)長期停運(yùn)又不抽轉(zhuǎn)子時(shí)應(yīng)進(jìn)行如下保養(yǎng)：定子繞

8、組水系統(tǒng)通50 0c水、水質(zhì)不變繼續(xù)循環(huán)。機(jī)內(nèi)充0.01MP空氣增壓,油密封系統(tǒng)正常運(yùn)行。每周將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)900 ?？绽浒l(fā)電機(jī)長期仃機(jī)應(yīng)打開加熱器。 發(fā)電機(jī)監(jiān)測參數(shù)項(xiàng)目表序號監(jiān) 測 參 數(shù) 的 項(xiàng) 目記 錄 周 期1有功功率連續(xù)記錄2無功功率連續(xù)記錄3定子電壓連續(xù)記錄4定子電流連續(xù)記錄5定子繞組溫度連續(xù)記錄6定子鐵心溫度連續(xù)記錄7內(nèi)冷水進(jìn)出水溫度連續(xù)記錄8內(nèi)冷水流量連續(xù)記錄9機(jī)內(nèi)氫氣壓力連續(xù)記錄10氫、空側(cè)密封油壓、油溫連續(xù)記錄 11冷、熱氫氣溫度連續(xù)記錄12軸瓦溫度連續(xù)記錄 發(fā)電機(jī)監(jiān)測參數(shù)項(xiàng)目表序號監(jiān) 測 參 數(shù) 的 項(xiàng) 目記 錄 周 期13軸承回油溫度及油量連續(xù)記錄14油密封裝置油量連續(xù)記錄

9、15氫氣冷卻器、空氣冷卻器、油水冷卻器、水水冷卻器進(jìn)水溫度。連續(xù)記錄16軸承室內(nèi)氫氣含量連續(xù)記錄17軸頸和軸承振動值連續(xù)記錄18定子繞組水路及其外部內(nèi)冷水系統(tǒng)內(nèi)氫氣含量連續(xù)記錄19封閉母線外殼內(nèi)氫氣含量連續(xù)記錄20氫油間壓差連續(xù)記錄21水水冷卻器及過濾器前后內(nèi)冷水壓力每4 h一次 22機(jī)內(nèi)氫氣純度（自動分析儀）每4 h一次23機(jī)內(nèi)氫氣定期化學(xué)分析每4 h一次24氫氣冷卻器及空氣冷卻器水流量每4 h一次 發(fā)電機(jī)監(jiān)測參數(shù)項(xiàng)目表（續(xù)）25定子繞組進(jìn)出水壓力每4 h一次26勵磁電壓每班一次27油水冷卻器前后密封油溫度每班一次28內(nèi)冷水化學(xué)特性每班一次29內(nèi)冷水電導(dǎo)率（固定儀表）每班一次內(nèi)冷水電導(dǎo)率（化

10、驗(yàn)分析）每周至少一次30過濾器前后密封油壓力每班一次31壓差閥、平衡閥跟蹤情況每班一次32勵磁回路絕緣電阻值每班一次33定子繞組水路及其外部內(nèi)冷水系統(tǒng)內(nèi)氫含量（定期化驗(yàn)分析）每班一次 34機(jī)內(nèi)氫氣濕度（定期化驗(yàn)分析或用儀器）每班一次35充氫前氫氣濕度（化驗(yàn)分析）每次充氫及補(bǔ)氫前36漏氫率及漏氫量每晝夜一次及補(bǔ)氫時(shí)37軸振動值（定期就地測量）每周一次 三.非額定運(yùn)行 非額定運(yùn)行規(guī)定見JB/T 10499定義和區(qū)分：在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的進(jìn)相運(yùn)行、不平衡負(fù)荷、調(diào)峰運(yùn)行應(yīng)屬于正常運(yùn)行范疇。失步振蕩、失磁運(yùn)行、頻率異常運(yùn)行屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運(yùn)行狀態(tài)。 我國避免電網(wǎng)大仃電的經(jīng)驗(yàn)全世界至今共發(fā)生

11、過23次失去功率800萬KW的大仃電其中2003年8月14日美加大仃電損失功率70000MW尤為引人深思。中國電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則 規(guī)定的三道防線：當(dāng)線路故障跳閘引起負(fù)荷轉(zhuǎn)移時(shí)，從保護(hù)/穩(wěn)控技術(shù)和無功功率儲備上避免連鎖跳閘，使系統(tǒng)難以失穩(wěn)；即使失穩(wěn)時(shí)，全部線路和絕大多數(shù)發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)都不應(yīng)也不會連鎖跳閘，系統(tǒng)都會在短時(shí)內(nèi)恢復(fù)同步運(yùn)行，避免出現(xiàn)大停電。所以，近三十年來中國（除臺灣一次外）都完全防止了重大停電。我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)采用直流輸電，發(fā)展先進(jìn)的快速單相重合閘技術(shù)分區(qū)分層無功供應(yīng)平衡對電網(wǎng)穩(wěn)定作出了很大貢獻(xiàn)。 需要我們了解的知識發(fā)電機(jī)是電網(wǎng)的動力源，要保證電網(wǎng)安全和設(shè)備安全，還要保證經(jīng)

12、濟(jì)運(yùn)行（獲取最大經(jīng)濟(jì)效益），要知道我們能做什么？還要了解發(fā)電機(jī)能做什么？經(jīng)濟(jì)效益要服從安全問題。造價(jià)和安全、節(jié)能環(huán)保低碳和安全，最好雙贏，當(dāng)不能兼得時(shí)，安全穩(wěn)定更重要。安全分清主次，在考慮電網(wǎng)和設(shè)備安全問題上，要兼顧還要有所舍棄。電網(wǎng)安全更重要，如機(jī)組振蕩立即跳機(jī)保機(jī)組，電網(wǎng)就可能崩潰。預(yù)先做好決策規(guī)劃，做好事故預(yù)案，這是我們能做的。 89 發(fā)電機(jī)的性能發(fā)電機(jī)應(yīng)對電網(wǎng)擾動的能力 1、小擾動時(shí)發(fā)電機(jī)有動態(tài)穩(wěn)定能力 2、承擔(dān)三相不平衡負(fù)荷的能力A）暫態(tài)故障能力突發(fā)事故承受能力B）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力非正常運(yùn)行方式 3、增減有功負(fù)荷（汽輪機(jī)增減輸出） 4、調(diào)整無功和電壓支撐（增減勵磁） 5、突然短路能力 9

13、0 發(fā)電機(jī)組自身的局限耐振蕩能力：機(jī)組越大能力越小調(diào)節(jié)無功能力：受到系統(tǒng)和廠用電壓以及發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)能力、端部發(fā)熱等的制約承擔(dān)負(fù)序能力：轉(zhuǎn)子表面過熱不論暫態(tài)還是穩(wěn)態(tài)短路電流能力：機(jī)組越大相對能力越?。?biāo)幺值） 91 失磁異步運(yùn)行的有關(guān)規(guī)定汽輪發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行的能力及限制，很大程度上與電網(wǎng)容量、機(jī)組容量、有否特殊設(shè)計(jì)等有關(guān)。通常發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)本身允許作短時(shí)失磁異步運(yùn)行：對間接冷卻的發(fā)電機(jī)在定子電壓接近額定值時(shí)，可帶到0.6倍的額定有功功率，此時(shí)定子電流不超過1.01.1倍額定值，失磁異步運(yùn)行不超過20min；直接冷卻的300MW及以下發(fā)電機(jī)組可以在失磁后60s內(nèi)減負(fù)荷至額定有功功率的60，90s內(nèi)降

14、至40，在額定定子電壓下帶0.4倍額定有功，定子電流不超過1.01.1倍時(shí)，發(fā)電機(jī)總的失磁運(yùn)行時(shí)間不超過15min。 600MW及以上機(jī)組的允許運(yùn)行時(shí)間和減負(fù)荷方式由用戶與制造廠協(xié)商決定。 水輪發(fā)電機(jī)一般不宜失磁運(yùn)行。 92 發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行的安全限制條件發(fā)電機(jī)在具備如下條件時(shí)通?？梢赃M(jìn)入短時(shí)異步運(yùn)行：電網(wǎng)有足夠的無功容量維持合理的電壓水平； 機(jī)組能迅速減少負(fù)荷（應(yīng)自動進(jìn)行）到允許水平； 發(fā)電機(jī)帶的廠用供電系統(tǒng)可以自動切換到另一個(gè)電源，如果在規(guī)定的短時(shí)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)勵磁，則機(jī)組應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)解列； 失磁后是立即解列還是允許機(jī)組快速減負(fù)荷并短時(shí)運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電網(wǎng)和機(jī)組的實(shí)際情況綜合考慮。電網(wǎng)調(diào)

15、度機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)與電廠就具體機(jī)組失磁后可能的運(yùn)行方式達(dá)成協(xié) 議。93 汽輪發(fā)電機(jī)耐振蕩能力振蕩基本概念當(dāng)發(fā)電機(jī)帶勵磁失步時(shí)，失步表示轉(zhuǎn)速離開額定值，帶勵磁表示發(fā)電機(jī)發(fā)出有功和無功，但電流偏離50Hz，電網(wǎng)還是50Hz，等于兩個(gè)不同頻率正弦函數(shù)相加，先從數(shù)學(xué)上看看變成什么函數(shù)：發(fā)出電流頻率與電網(wǎng)不同的結(jié)果是產(chǎn)生差拍振蕩，電流幅值等于原電流的兩倍，振蕩頻率等于兩個(gè)正弦函數(shù)頻率之差。)sin()(2sinsin BABA 94 發(fā)電機(jī)E電力系統(tǒng)Un當(dāng)發(fā)電機(jī)E頻率與電力系統(tǒng)U頻率不等時(shí)，產(chǎn)生差拍振蕩。振蕩UmaxEU，振蕩UminEU，振蕩的頻率ffEfU的差值。振蕩電流最大值： Imax= (EU ) /

16、 z振蕩電流最小值： I min= ( EU ) / z例如：當(dāng)頻率差為1時(shí)（如5049），振蕩頻率就是1Hz，即每秒鐘一次。特征明顯。95 失穩(wěn)振蕩保護(hù)原則 振蕩的危害1發(fā)電機(jī)端部松動電流超額定值，即振蕩期間有電流沖擊，而繞組端部的受力與電流的平方成正比，若電流小于70的三相短路電流，最大受力就小于三相短路時(shí)的1/2，仍可能破壞發(fā)電機(jī)繞組端部的緊固性。正常運(yùn)行時(shí)定子繞組端部處于長期的100Hz振動力作用下，若因過流沖擊產(chǎn)生結(jié)構(gòu)松弛，固有頻率也會隨之改變，可能出現(xiàn)共振，即使沒形成整體共振，松弛現(xiàn)象也必然逐漸加重，最后是絕緣磨損和短路接地。 97 振蕩的危害2對轉(zhuǎn)子軸的傷害振蕩時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功

17、功率呈周期性變化，其最大值可達(dá)額定值的2倍，即轉(zhuǎn)子大軸上產(chǎn)生周期性過負(fù)荷的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力變化，這種周期性應(yīng)力變化的影響在金屬材料上是累積的，可以造成金屬材料的壽命損失，積累到一定程度就產(chǎn)生金屬疲勞斷裂。研究表明：汽輪發(fā)電機(jī)承受振蕩的能力，主要由轉(zhuǎn)子大軸軸系壽命損失的程度決定。所以在制定有關(guān)發(fā)電機(jī)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，限制條件是軸系的規(guī)定。 98 為什么大機(jī)組的問題更嚴(yán)重發(fā)電機(jī)容量越大，額定電流越大。電流產(chǎn)生的電磁力大小與電流的平方成正比關(guān)系，電流大產(chǎn)生的機(jī)械力沖擊就更大得多，而汽輪發(fā)電機(jī)受轉(zhuǎn)子離心力限制，轉(zhuǎn)軸直徑不能無限繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度也就不能隨機(jī)組增大而增加，就使大機(jī)組耐振蕩能力較弱。更易于在振蕩之后

18、產(chǎn)生大軸斷裂問題。單機(jī)容量占電網(wǎng)容量的比重越大，振蕩對電網(wǎng)其他機(jī)組的沖擊也越大。處理不當(dāng)更可能造成連鎖反應(yīng)。 99 振蕩電流造成的發(fā)電機(jī)附加發(fā)熱問題發(fā)電機(jī)定子允許過流公式：容量在1200MVA及以下，電機(jī)允許的過電流時(shí)間與過電流倍數(shù)以下式表示： （I2-1）t=37.5s研究表明：設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)短路電流約為額定電流的2.5倍，如果振蕩電流幅值等于高壓側(cè)短路電流，則定子繞組發(fā)熱允許時(shí)間為17.6秒。即持續(xù)十幾秒的振蕩造成的繞組過熱在允許值內(nèi)。 100 振蕩的應(yīng)對措施 300MW及以上大機(jī)組需要限制帶勵磁失步的時(shí)間，通常用振蕩周期考核，目前規(guī)定在振蕩電流低于三相短路電流的70以下時(shí)，允許振

19、蕩520個(gè)振蕩周期，要求制造廠提供此判據(jù)，主要依據(jù)是軸系的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。有時(shí)需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)的仿真計(jì)算。當(dāng)振蕩起因?yàn)榘l(fā)變組內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)立即與電網(wǎng)解列，即清除振蕩源，保機(jī)組也保電網(wǎng)。延遲幾個(gè)振蕩周期是為保電網(wǎng)，機(jī)組則承擔(dān)有限損失。 101 頻率異常是電網(wǎng)的常見故障。電能主要指標(biāo)：電壓、波形、頻率國內(nèi)外多次電網(wǎng)崩潰事故與發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的頻率不一致引起。 1999年夏季臺灣全島大停電是典型事故。南北負(fù)荷和電源分布差異。當(dāng)連接線斷了以后，電源區(qū)域負(fù)荷不足電網(wǎng)頻率過高只能甩一些發(fā)電機(jī)；而負(fù)荷區(qū)域失去足夠電壓支撐只能“低周減載”，結(jié)果是崩潰。頻率異常問題是網(wǎng)機(jī)協(xié)調(diào)關(guān)系既要保電網(wǎng)又要保設(shè)備的典型問題。目前研究

20、比較成熟，有結(jié)論性意見。 102 續(xù) 發(fā)電機(jī)組頻率異常的影響同步發(fā)電機(jī)本身對頻率的適應(yīng)性很寬，偏離額定值使運(yùn)行效率下降，但短期的偏離不足以威脅設(shè)備安全。美國的電力系統(tǒng)采用60Hz工頻，我國為50Hz工頻，在引進(jìn)美國大型發(fā)電機(jī)制造技術(shù)時(shí)，初期的300MW和600MW汽輪發(fā)電機(jī)建立在60Hz基礎(chǔ)上。長期偏離額定頻率運(yùn)行屬非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可能出問題。山東石橫電廠330MW全氫冷汽輪發(fā)電機(jī)是引進(jìn)西屋技術(shù)第一臺機(jī)，運(yùn)行中引線因共振過大造成疲勞斷裂。專家分析是原機(jī)可以避開60Hz電流系統(tǒng)的共振，但50Hz沒有避開。經(jīng)查國際上同樣情況的多臺發(fā)電機(jī)均出事。偏離額定頻率短時(shí)運(yùn)行的限制因素在于汽輪機(jī)末級葉片， 必須避

21、免葉片產(chǎn)生諧振。105 頻率范圍（Hz）允許運(yùn)行時(shí)間累計(jì)（min）每次（sec）51.0以上51.5 30 3050.5以上51.0 180 18048.550.5連續(xù)運(yùn)行48.5以下48.0 300 30048.0以下47.5 60 6047.5以下47.0 10 20 47.0以下46.5 2 5 頻率異常允許運(yùn)行時(shí)間 106 對頻率異常允許運(yùn)行時(shí)間的說明耐頻率異常能力由汽輪機(jī)而不是發(fā)電機(jī)決定。汽輪機(jī)的問題集中在末級葉片的固有頻率，每臺汽輪機(jī)取決于設(shè)計(jì)要求，不可能一致。由于產(chǎn)生的是機(jī)械方面的影響，效果是累積的，故規(guī)定了每種頻率范圍下每次允許時(shí)間，還要規(guī)定累計(jì)時(shí)間。上表產(chǎn)生基礎(chǔ)：美國西部大電

22、網(wǎng)大停電事故以后，西北系統(tǒng)協(xié)調(diào)委員會（WSCC)、北美電力可靠性委員會（NERC), IEEE, CIGRE和EPRI等組織進(jìn)行了大量網(wǎng)機(jī)關(guān)系問題研究，其中防止頻率異常造成電網(wǎng)事故的研究結(jié)果。 107 對頻率異常運(yùn)行的有關(guān)規(guī)定已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)，如： DL/T 970-2005大型汽輪發(fā)電機(jī)非正常和特殊運(yùn)行及維護(hù)導(dǎo)則 JB/T10499-2005透平型發(fā)電機(jī)非正常運(yùn)行工況設(shè)計(jì)和應(yīng)用導(dǎo)則因?yàn)樯婕爸圃?，故適用大型（300MW以上）新機(jī)組。發(fā)電機(jī)應(yīng)裝設(shè)低頻保護(hù)，保護(hù)動作于信號并有低頻累計(jì)時(shí)間顯示。低頻保護(hù)的跳閘設(shè)定應(yīng)與制造廠協(xié)商并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行中措施是調(diào)度和運(yùn)行人員在管理層面的，如緊急情況下的低周減載

23、。 108 四.發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行氫氣純度對發(fā)電機(jī)效率的影響氫氣純度下降則氣體密度增加，可引起通風(fēng)損耗增加，即發(fā)電機(jī)的效率下降，最終使得電廠的經(jīng)濟(jì)利益受到一定影響。當(dāng)氫氣純度從額定值下降一個(gè)很小的百分?jǐn)?shù)時(shí)，對發(fā)電機(jī)的安全性應(yīng)不存在任何不利影響，但對經(jīng)濟(jì)性的影響則是不可忽視的。國外有詳細(xì)的分析研究，對維持高純度氫氣運(yùn)行的要求非常迫切。 國外發(fā)電機(jī)的分析研究實(shí)例氫氣純度下降引起發(fā)電機(jī)風(fēng)摩損耗增加的關(guān)系曲線，kW 氫氣純度， 國內(nèi)600MW發(fā)電機(jī)的情況從圖中曲線可以得出800MW和400MW發(fā)電機(jī)的風(fēng)摩損耗與純度的關(guān)系： 800MW發(fā)電機(jī)，純度下降1，損耗增加366kW 400MW發(fā)電機(jī)，純度下降1，損

24、耗增加107kW很容易得出600MW發(fā)電機(jī)風(fēng)摩損耗與純度的關(guān)系： 600MW發(fā)電機(jī)純度下降1，損耗增加240kW按照國外文獻(xiàn)的算法，純度從額定的98下降到95，下降3，燃料消耗不變但發(fā)電機(jī)損耗增加了720kW按kWh電力0.3元上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，一臺機(jī)組年運(yùn)行6000h，氫氣純度上的節(jié)能潛力約為130萬元。 氫氣純度與電廠的經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤電廠通常有多臺600MW發(fā)電機(jī)，如果氫氣純度都常年在9596%運(yùn)行，與99純度比較，差了34，損失電功率完全是在不知不覺之中失去的，很容易被人們忽略。計(jì)算取年運(yùn)行6000h是理想數(shù)據(jù)，2008年中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)顯示，600MW及以上機(jī)組平均年運(yùn)行小時(shí)數(shù)不到5000h，

25、上網(wǎng)電價(jià)各地區(qū)也差異很大，因此上面計(jì)算的經(jīng)濟(jì)效益數(shù)不準(zhǔn)，但可以肯定說絕不是個(gè)小數(shù)目。目前我國在運(yùn)行的600MW發(fā)電機(jī)組約有350臺，能夠長期保持氫氣純度在98%以上的是少數(shù)。按平均每臺機(jī)每年損失100萬元計(jì)算，全國每年為此損失約3.5億元。 發(fā)電機(jī)負(fù)荷偏離額定值運(yùn)行使效率變低發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)原則是最大運(yùn)行效率點(diǎn)處于額定值上：額定氫氣壓力（影響散熱）、額定氫氣純度（影響散熱）、額定電壓（決定鐵心損耗大?。?、額定電流（決定銅損大?。~定功率因數(shù)等，任一個(gè)參數(shù)偏離額定值就不再是設(shè)備說明書中的效率值了（600MW發(fā)電機(jī)通常為98.94)。600MW發(fā)電機(jī)負(fù)荷50%比80%的損耗大420kw。電機(jī)設(shè)計(jì)理論

26、：效率隨負(fù)荷變化的曲線為拋物線，拋物線的頂點(diǎn)處于銅損鐵損時(shí)，鐵損稱為不變損耗。銅損I2R，與電流的平方成正比，負(fù)荷總在變化，所以是可變損耗。低負(fù)荷下電流明顯減小，效率也明顯下降。汽車有個(gè)經(jīng)濟(jì)速度，發(fā)電機(jī)也有個(gè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍。低負(fù)荷時(shí)效率較低。 如何做到發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行盡可能接近額定條件，額定功率運(yùn)行，特別是氫氣壓力、氫氣純度應(yīng)接近額定值不允許低氫壓運(yùn)行，即使空載、輕載也不行，目前沒有實(shí)時(shí)測溫手段，低氫壓很容易使轉(zhuǎn)子繞組過熱。定子水內(nèi)冷水量應(yīng)隨負(fù)荷自動調(diào)節(jié)，氫氣冷卻器水量應(yīng)隨冷卻器進(jìn)水溫度自動調(diào)節(jié),這樣控制由銅鐵溫差起的應(yīng)力和損壞,對減少維修延長壽命是重要的一臺600MW若帶負(fù)荷50%、氫氣純度9

27、5%運(yùn)行一年，按kWh電力0.3元上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，年運(yùn)行6000h，節(jié)能潛力約為205萬元，經(jīng)濟(jì)利益是十分可觀的。榔 五.常見故障分類定子常見故障分析 讀 轉(zhuǎn)子常見故障分析 續(xù) 輔助系統(tǒng)常見故障分析 續(xù) 六.發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)和自動裝置 1.發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)和自動裝置按GB/T14285執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)、斷路器、線路、電力電容器、并聯(lián)電抗器、直流輸電系的保護(hù)要求。 2.繼電保護(hù)整定計(jì)算按DL/T884執(zhí)行。 3.安全自動裝置有自動重合閘、備用電源自動投入、自動切負(fù)荷、自動調(diào)節(jié)勵磁、低頻低壓自動減負(fù)荷、自動解列等裝置 4.保護(hù)策略：分開保護(hù)，及時(shí)切割，事先規(guī)劃，統(tǒng)一指揮 繼電保護(hù)

28、一般要求 發(fā)電機(jī)保護(hù) 發(fā)電機(jī)典型保護(hù)(續(xù)) 七.運(yùn)行中各種異常情況和檢查發(fā)電機(jī)是十分復(fù)雜的現(xiàn)代化裝備，是知識密集型的典型設(shè)備，一旦發(fā)生各種異常情況需要檢查些什么？作些什么？找出可能原因并迅速采取措施加以糾正是十分重要且急迫的事。診斷技術(shù)和專家系統(tǒng)旨在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，迅速調(diào)集寶貴經(jīng)驗(yàn)為解決問題提供思路。以下13個(gè)表格是國內(nèi)外專家對大量故障分析處理分析后得到的啟示,值得認(rèn)真參考。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子振動大 轉(zhuǎn)子失磁 勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵報(bào)警 發(fā)電機(jī)過勵 發(fā)電機(jī)差動動作 發(fā)電機(jī)接地保護(hù) 定子繞組高溫報(bào)警（埋置檢測計(jì)和線棒出水） 直接冷卻冷卻介質(zhì)出口溫度高于報(bào)警值 發(fā)電機(jī)液位探測器報(bào)警 冷氫溫度高（冷卻器出口） 發(fā)電機(jī)

29、內(nèi)有異聲 發(fā)電機(jī)內(nèi)有黃粉 機(jī)內(nèi)氣體濕度大 八.安全警示 1、 GB7064附錄D 氫冷隱極同步電機(jī)的安全措施,避免氫爆。 2、 為防止I22t超標(biāo)引起的損壞，必須裝負(fù)序保護(hù),I2t從100%到200%會引起不同程度損壞，超過200%會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子嚴(yán)重?fù)p壞。 3、 同步合閘：開關(guān)閉合角10電壓差0%到+5%，頻率偏差0.067Hz，超過此值稱誤同期。尤其是180或120誤同期，其電流和扭矩會超過三相短路時(shí)數(shù)值，誤同期后對發(fā)電機(jī)要停機(jī)檢查。 4、 盤車時(shí)發(fā)生機(jī)端合閘，必須停機(jī)徹底檢查發(fā)電機(jī)，尤其是定子繞組和轉(zhuǎn)子，為避免以后由振動引起的進(jìn)一步損壞，應(yīng)消除任何緊固件或填充物的松馳。同時(shí)檢查聯(lián)軸器變形和軸平衡可能發(fā)生的變化。 5、當(dāng)輸電網(wǎng)上裝有串聯(lián)補(bǔ)償裝置時(shí)，對發(fā)電機(jī)應(yīng)裝次同步振蕩(SSR) 保護(hù)。 6、對600MW及以上大容量發(fā)電機(jī)不允許失勵運(yùn)行,失勵應(yīng)立即跳閘。 謝 謝 大 家 ， 出 席 聽 講