发电厂发电机运行分析.docx
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发电厂发电机运行分析
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□毕业论文□实习报告
2011年5月25日
摘要
发电机在电厂中占有重要位置，在发电厂中锅炉生产的过热蒸汽冲转汽轮机转动，然后汽轮机带动发电机发电，发出的电并入电网，由供电局卖给用户使用。
作为一名电气运行人员在日常运行中保证发电机的正常运行具有重要意义，在发生一些事故时要能很好的处理尽快的使其正常运行起来。
本文主要讲发电机平时巡检内容以及发电机不正常运行引起的一些保护类型。
发电厂发电机运行分析
发电机在电厂中占有重要位置，在发电厂中锅炉生产的过热蒸汽冲转汽轮机转动，然后汽轮机带动发电机发电，发出的电并入电网，由供电局卖给用户使用。
作为一名电气运行人员在日常运行中保证发电机的正常运行具有重要意义，在发生一些事故时要能很好的处理尽快的使其正常运行起来。
为了使发电机能够安全运行，预防一些事故发生，平时需要监视一些发电机的一些参数使一些事故能消失在萌芽中，那么平时我们需要监视哪些参数和巡查时需要注意哪些东西呢，经过这一段时间的学习和跟着师傅们巡检我总结如下：
一、巡检内容
《1》每班都要对发电机、励磁机、自动电压调节器、继电保护装置等设备进行一次全面的检查，此外，在发电机故障跳闸和比较严重的外部短路都要对发电机和励磁机进行检查。
发电机的励磁系统：
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
同步发电机的励磁系统主要由功率单《2》滑环上电刷有没有冒火情况。
长时间的运行有可能造成摩擦起火，出现火星。
这是要找专工进行维修以防事故扩大。
《3》电刷在刷框内有没有卡涩、振动或跳出的情况，电刷在刷框内要能上下起落但是不能有摇摆现象。
我们这个发电厂是有刷励磁要是出现这些情况会造成励磁系统不稳定。
《4》电刷磨损程度要控制在一定的范围内，一般要控制电刷的长度在14mm左右。
如果电刷过短会造成励磁不正常影响发电机正常运行。
《5》电刷与整流系统接触要良好，弹簧压力是否正常，有没有发热和碰机壳的现象。
《6》励磁接线桩头有没有发热现象和松动。
这样会使接头加速氧化、
腐蚀，使得接头的接触电阻增大，温度升高。
如不及时处理或降低工作电流，氧化腐蚀会更加剧，使接头电阻更大，温度上升更快，这种恶性循环最后导致接头熔断，造成事故。
《7》从窥视孔里检查静子端部线圈无变形，垫块绑线没有松弛的现象，在线棒的出口处线棒的端部固定处，以及线棒间有电晕现象。
端部线圈绝缘是否有裂纹及过热现象。
除了以上检查外还要检查发电机进出口温度不应有显著升高现象，发电机振动不能超限，发电机风道内有没有绝缘焦臭味等，空冷器有没有结露或者渗水。
正常运行时可能不会遇到这么多故障现象，但是我们也要认真检查每一项，确保把事故消除在萌芽中。
发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该整对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。
继电保护装置的主要任务是基本任务是：
（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。
此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。
（3）继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。
继电保护装置必须满足可靠性、选择性、快速性、灵敏性四个基本要求。
发电机故障类型及不正常运行状态：
1．故障类型包括定子绕组相间短路、定子绕组一相的闸间短路、定子绕组单相接地、转子绕组一点接地或两点接地、转子励磁回路励磁电流消失
2．不正常运行状态主要有：
由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷；由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆变保护类型。
1．发电机纵差动保护
该保护是发电机内部相间短路的主保护，根据起动电流的不同有两种选取原则，与其相对应的接线方式也有一些差别。
因为该保护可以无延时的切除保护范围内的各种故障，同时又不反应发电机的过负荷和系统振荡，且灵敏系数一般较高，所以纵差动保护毫无例外的用作容量在1MW以上发电机的主保护。
a.在正常运行情况下，电流互感器的二次回路断线时保护不应误动。
为防止差动保护误动作，应整定保护装置的起动电流大于发电机的额定电流。
引入可靠系数Kk,则保护装置和继电器的起动电流分别为
Idz=Kk*Ie.f
Idz.j=Kk*Ie.f/nl
如在断线后又发生了外部短路，则继电器回路中要流过短路电流，保护仍要误动作故差动保护中一般装设断线监视装置，使得纵差动保护在此情况下能及时退出工作。
b.保护装置的起动电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定，此时，继电器的起动电流应为
Idz.j=KkIbp.max
根据对不平衡电流的分析，代入上式，则
Idz.j=0.1KkKfzqKlxId.max/nl
当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，Kfzq=1;当电流互感器型号相同时Ktx=0.5;可靠系数一般取为Kk=1.3。
对于汽轮发电机，其出口处发生三相短路的最大短路电流约为Id.max=8Ie.f,代入上式，则差动继电器的起动电流为：
IDZ.J=（0.5-0.6）Ie.f/nl
综上可见，按躲开不平衡电流条件整定的差动保护，其起动值都远较按躲开电流互感器二次回路线的条件为小，因此，保护的灵敏性就高。
但是这样整定后，在正常运行条件下发生电流互感器二次回路断线时，在负荷电流的作用下，差动保护就可能误动作，就这点来看其可靠性是较差的。
因此，是否需要考虑断线在目前还是有争议的问题。
2．横差动保护
利用反应两个支路电流之差的原理，实现对发电机定子绕组匝间短路的保护即为横差动保护。
它有两种接线方式：
a.每相装设两个电流互感器和一个继电器做成单独的保护。
这样三相总共需要六个互感器和三个继电器。
由于接线复杂，保护中的不平衡电流也大，因此实际上已经很少采用。
b.目前广泛应用的接线方式实质上是把一半绕组的三相电之和去与另一半绕组三相电流之和进行比较，当发生前述各种匝间短路时，此中性点联线上照样有环流通过，因此，继电器3可以动作，。
由于只使用了一个互感器，也就不存在由于互感器的误差所产生的不平衡电流，因此，起动电流较小，灵敏度较高。
此外，这种接线方式也比第一种接线方式简单。
运行经验表明，当励磁回路发生永久性的两点接地时，由于发电机励磁磁势的畸变而引起空气隙磁通发生较大的畸变，发电机将产生异常的振动，此时励磁回路两点接地保护应动作于跳闸。
在这种情况下，虽然按照横差动保护的工作原理来看它不应该动作，但由于发电机已有切除的必要，因此横差动保护动作于跳闸也是允许的。
基于上述考虑，目前已不采用励磁回路两点接地保护动作时闭锁横差动保护的措施。
为了防止在励磁回路中发生偶然性的瞬间两点接地时引起的误动作，因此，当励磁回路发生一点接地后，在投入两点接地保护的同时，也应将横差动保护切换至0.5-1s的延时动作于跳闸。
3．发电机的单相接地保护
a.发电机定子绕组单相接地的特点：
现代发电机的中性点都是不接地或经消弧线圈接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络对地电容电流之和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置不同而改变。
b.利用零序电流构成的定子接地保护
c.利用零序电压构成的定子接地保护
d.利用三次谐波电压构成的100%定子接地保护
发电机的励磁系统和继电保护装置对它的正常运行都起着重要作用，我们平时都要对它进行严密监视，平时注意励磁系统的继电保护装置的各个接线头是否有松动现象，以防发生接触不良造成一些事故。
当发电机跳闸或者短路时这两部分都会动作，因此发生短路或者短路后也要对这两部分进行仔细的检查。
二、注意要求
平时我们要按运行规程上的规定严格的控制一些运行参数，对其进行调整使其在许可运行限额内运行，如各部分温度及定子、转子电压、电流、有功、无功负荷等。
这些数据都要维持在一定的范围内，否则将有可能造成重大事故，当然有些数据可以按照经验来进行调节。
如果发现这些数据不正常的运行要及时调整过来。
发电机电流过高有两个可能：
发电机本身有问题，例如绝缘阻抗降低匝间短路等原因
发电机电流过高有两个可能：
1.发电机本身有问题，例如绝缘阻抗降低，匝间短路等原因；
2.带的负载太大，超过了发电机的输出功率。
这个时候电压会下降，你测一下输出电压，如果也降低了就说明负载过大。
解决办法：
《1》如果你说的是电枢绕组电流过大的话,那么一般是因为负载电流大了,（同时发电机的电压也高了）.这种情况下发电机绕组是没什么问题的,但长期运行是不好的.应该把励磁控制器上的电压调节器调一下,把电压降下来.
《2》如果是励磁电流过大了,那么是励磁绕组出问题了（如果是无刷发电机的话,也可能是励磁机的励磁或电枢绕组出问题了）.那就这能对电机的绕组进行更换了.
发电机电压在额定值的正负5%范围内变化是允许长期运行的，而且电压降低5%，电流还可以提高5%，这是考虑电压降低会使铁芯铁耗降低。
如果发电机电压太高，这样，转子绕组的温度升高可能超出允许值。
电压是由磁场感应产生的，磁场的强弱又和励磁电流的大小有关，若保持的功出力不变而提高电压，就要增加励磁电流，因此温度升高。
另外铁芯内部磁通密度增加，损耗也就增加，铁芯温度也会升高，而且温度升高，对定子绕圈的绝缘也产生威胁。
发电机电压过低就降低运行的稳定性，因为电压是气隙磁通感应起来的，电压降低，磁通减少，定转子之间的联系就变得薄弱，容易失步。
电压一低，转子绕组产生的磁场不在饱和区，励磁电流的微小变化，就会引起电压的大变化，降低了调节的稳定性，而且定子绕组温度可能升高（出力不变的情况下）。
因此，端电压过高或过低都对发电机有不良影响
，
我们到这里学习后虽然没碰到事故发生，但是经过看一些事故案例和师傅们的讲课能基本上判断出发电机的一些异常运行，我都记录了下来，一些异常情况主要包括：
（1）发电机过负荷运行
（2）发电机的不平衡负荷运行
（3）发电机温度不正常
（4）运行中工况指示部分突然消失
当出现这些异常运行情况时都会有一些明显现象如：
1.发电机过负荷运行：
（a）定子电压低于额定值
（b）定子电流超过额定子可能会有过负荷报警
（c）单独运行的发电机定子电压升高比较显著，转子电压升高，定子电流、有功、无功稍有增加，转子电流超过正常值。
2.发电机不平衡负荷运行：
（a）三相定子电流不平衡
（b）转子温度比正常时的高
（c）转子振动比正常时的增加。
发电机温度不正常主要表现在发电机某部分温度超过限额或者与正常值有较大的偏差，CRT温度异常报警。
运行中工况部分突然消失是指运行中发电机、励磁回路等系统有关参数指示消失或出现异常，这是很严重的一种现象，因为此时不能对此超额活低额进行调整。
发电机的事故有很多。
在此我就讲一下师傅们讲的一种事故，发电机的非同期并列，
非同期并列:
启动中的发电机在其中电压、相位、频率与系统的电压、相位、频率存在较大差异的情况下，就是在不满足发电机并列的条件下，由人为操作或者借助于自动装置将带励磁的发电机投入系统，就是非同期并列。
当发生非同期并列时合闸冲击电流很大，巨大的冲击电流对发电机、变压器以及对电网系统造成严重冲击，机组将发生强烈的震动，使待并列的发电机的绕组扭弯变形、绝缘崩裂、定子绕组并头套熔化，甚至将绕组烧毁，这是很严重的后果，即使当时没有损坏这就成了潜在的重大事故，就整个电力系统来讲，如果一台大型机组发生了非同期并列有可能对电力网产生很大的影响，甚至烧毁变压器、发电机等电厂电气设备，造成不可想象的严重后果，所以在运行中我们要避免发电机非同期并列，当发生非同期并列时我们也不要紧张要冷静的判断和处理，使危害降到最低。
非同期并列的现象：
（1）发电机本身发生较大的轰鸣声
（2）机组产生强烈的震动
（3）继电保护装置有可能动作。
发电机非同期并列的处理：
（1）如果机组没有发生强烈的声响和冲击可以不要停机，但在以后的检修中要加以重点检查。
（2）如果发现静子电流摆动幅度已经减小恢复正常，可以不必解列发电机但是要对发电机进行全面的检查。
（3）如果发电机组发生周期性的轰鸣声或者震动，一般会衰减，此时要注意监视其发展情况，定期测量振动。
（4）如果有强烈的冲击电流或者震荡现象，此时应将发电机与系统解列灭磁，检查静子线圈并测量静子线圈绝缘电阻，如果没有异常现象可以重新并入系统。
实习总结
我们在运行中应该注意监视当发电机电压、电流、相位、频率等各个参数都符合并列条件时再将其并入电力网，电厂是一个高危行业，在这里做任何事都要细致小心，有可能一不注意间一些小的错误都有可能发生不可挽回的事故，在电气部分这一块最忌讳的就是误操作，发电机是一个重要环节，我觉得平时我们不止要监视它的一些参数，虽然现在都是智能控制，但机械毕竟是死的人是活的，我们要尽量的多熟悉它的性能，熟悉它的脾气，就像在平时检修时要多注意一些他的特征变化，检修时做到每一个试验都要仔细认真的进行记录下来数据，把每次试验的数据描绘成曲线，观察它们的变化形式这样有助于我们更好的了解它，要运行好一台设备就要熟悉它的构造，像我们实习后回去时机组正在安装可以趁这个时候看到设备的内部构造，然后在利用调试时做的一系列试验，这对我们新学员来说是个学习的大机会，平时的事故也有可能是一些测量工具的不准确造成的，像压力和温度的测量表计由于常年运行发生一些偏差，有时就是这一点小小的偏差就会造成事故，所以定期对这些表计进行校验也是重要的一部分，不能每次都等到大修时才进行校验，平时跟着电厂的一些老师傅们巡检时他们用手一摸，用耳朵一听就知道这台设备是否正常，此时感觉到了经验的重要性，他们长年和这些设备打交道，对它们是了如指掌，这些有时也是表计不能替代的。
经过这几个月的学习我对发电厂的流程都基本上了解了，但是一些细微的东西需要我在以后工作中慢慢学习慢慢去理解、感悟。
我是学电气自动化的，希望凭借我自己的努力能够在这个行业干出一番成绩，学以致用。
把自己那么多年学的东西都发挥出来。
我有信心做到这一点。
致谢
最后，大学三年的学习时光就要接近尾声了，在此我想对我的母校，亲人们，我的父母、我的亲人们，我的老师和我的同学们，和关心过我的人表示由衷的感谢。
感谢我的师傅，在我设计论文的每个阶段，给予我论文每个知识环节的支持和帮助，和在准备论文材料是给予的帮助。
感谢论文知道刘老师对我在论文上的帮助及我平时不知该怎么交流的原谅。
未来的路还很长，在我知道自己的缺点是很严重的时候我想我会认真的改掉，谢谢！
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