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发电机多种异常状态及危害
随着电力工业的迅速发展,发电机单机容量的不断增加,大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障,异常运行状态发生的机率更大,比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步,发电机逆功率运行,非全相运行等。这些威胁同样不容忽视,所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究,采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系,并用KATLAB软件进行了仿真,验证了理论分析的结果。同时,就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案,并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法:
1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机,当采用直流励磁机时,应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机,保护动作于解列灭磁;对于柴油发电机,保护动作于减出力,以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行,在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时,保护动作于解列灭磁。
2、定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
3、逆功率保护
对于容量在200KW及以上的柴油发电机,宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号,经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁,是指断开发电机断路器,汽轮机甩负荷。减出力,是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸,对柴油发电机来说,是指首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机,是指首先将导水翼关到空载位置,再跳开发电机断路器灭磁。
4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机,需装设失步保护,保护动作于信号或解列。若发生失步现象,应尽快创造恢复同期的条件,一般可采取增加发电机的励磁,或减少该失步电机的有功出力,进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
5、非全相运行保护
发电机变压器组的非全相运行故障,大多数发生在机组解列、并列的操作过程中,正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则,严格按照合理顺序进行操作和调整,完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。
非全相运行时,由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同,非全相运行时的故障特征是不同的,所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换,利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压),这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量,每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息,这些量的提取与判断,对于保护机组与系统的运行有着非常重要的意义。
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柴油发电机更换黏度高的机油成为夏季养护的重点之一
随着柴油发电机使用时间的延长,柴油发电机机油质量也逐渐降低。因此,必须定期检查,发现质量不合使用要求时,应立即更换。机油品质的好坏对发电机的正常运转有看非常重要的影响。如果选择不当或只图一时便宜购买品质低劣的产品,会造成发电机早期磨损、降低发电机的使用寿命,严重时还会造成“拉缸、抱瓦”等恶性事故。炎炎夏日,换季更换黏度高的机油成为了广大柴油发电机用户夏季养护的重点之一。
到底夏季该如何选用机油?在保证润滑的条件下,根据使用时的气温范围、发电机温度以及实际机况,尽可能选用黏度小的机油。对机况好、磨损比较小的发电机,则可以选择黏度小的机油,而对磨损已比严重、间隙已比大的发电机,可适当选用黏度稍大的机油。此外,中于夏冬温差比大,夏天油压表普遍偏低。如果油压表离奇偏高或偏低,比正常情况偏离太多或者不在含理范围之内,那么就要彻底裣查一下,看看是不是发电机出了什么问颗,比如说传感器坏了、油路堵了等。切忌看到油压表偏低,就拼命选用极高黏度的机油。一船情况下,好的机油随看温度的廾高,黏度的变化会比平缓,而且不会迅变稀。如某知名品牌,虽然表面“看”起来黏度并不是非常高,但是使用起来黏度表现非常突出而有些品牌则表面“看”起来非常“黏”,但使用起来却不尽如此,出现强烈的反差。看来,广大柴油发电机用户选用机油还是得认牌子。一般知名的机油厂家都会提供产品比齐全的、不同黏度别的机油供各种用户选用,只要按照正常的使用习惯选择适当质量级别和黏度级别的润滑油品即可。
对机油的检查,通常是观察机油外观和油斑痕迹来确定机油能否继续使用。判断机油好坏的方法主要有以下两种(1)直观法。凭经验观察机油是否变质。如从外观上发现机油中呈白色乳化油膜,说明机油中已混有大量水分,使添加剂遭到了破坏,并己使黏度降低。(2)试验法。把机油尺擦净后插入曲轴箱再取出,把黏附在油标尺上的机油滴落在白色滤纸上,观察油滴扩散情况和油斑核心部分的颜色,以判明机油品质。如油滴扩散范围较大,且外围的颜色较浅,既机油已被燃油稀释如果油滴核心部分是黑色,表明机油已变质。柴油发电机机油使用过久,由于金属屑和外界杂质的混入以及机油本身理化性质的变化,会逐渐失去润滑作用,必须及时更换。厂牌不同的汽车,对于换油周期的规定常有差异。机油更换不应以使用时间长短来衡量,而应以机油品质来确定。更换机油时,应趁热车放出油底壳和粗、细弗列加滤清器内的机油。严格按柴油发电机的使用要求、工作环境选用规定牌号的机油,严禁使用劣质机油男外,使用机油时,应选用同一牌号的机油,在选用非同一牌号机油时,应将柴油发电机内的机油放尽,并用柴油清洗干净柴油发电机后,方可换用其他牌号的机油。同时,要清洗机油弗列加滤清器,并更换滤芯,清洁曲轴箱通风装置,拆下通风管和阀门,清洗后用压缩空气吹净。装复后检查各接头有无漏气现象。
柴油发电机机油使用中变质的原因:柴油发电机油底壳里的机油,在使用中由于空气接触及因柴油发电机压缩比较大,受热程度高于柴油发电机中的机油,易被氧化。随着油中的酸性物质、胶质、铁屑、沥青等增多,机油的颜色变黑,黏度也会变化,因而到了规定的换油期,需换新油。但有时换油不久,机油很快变质,颜色由深蓝变黄,或是先变黑,后突然变灰。造成这种情况的原因多是机油中渗进了水分。油底壳中的机油渗入水后,由于机器的振动、运动机件的搅拌及发热等因素,会由机油和水溶合而变质,降低其润滑性。实践证明,当水分达到1%时,机件磨损率提高2.5倍。
除了混入水分外,机油早期变质的原因还有以下几个方面:
(1) 曲轴箱通气性差,使机油散热不良。活塞汽缸套之间虽有活塞环使之配合密封。但工作时难免会有一些燃烧气体进入曲轴箱内。若活塞环严重磨损,则此现象更为严重。这样一来,曲轴箱内的气压会升高。若曲轴箱内压力高于外界大气压力,会对活塞运行有一定阻力,且会使机油从油底壳与汽缸体结合处向外渗漏。另外,由于泄漏到曲轴箱的气体中含有Z-氧化硫。故易使机油变质。要防止上述情况的发生,只有使曲轴箱内的气压与外界大气压相等。
(2) 维护不当。在清洗曲轴箱的过程中,如果机油弗列加滤清器或散热器清洗不够彻底,或漏装弗列加滤清器的密封垫圈,则在加入新机油后,即使使用时间只有几个小时,也会使机油变得又黑又脏。此外,若机油弗列加滤清器的滤芯堵塞或损坏。又不及时加以清洗或更换,也会因滤清能力减弱而使机油变质。
(3) 机油牌号选用不对。
应急柴油发电机的选择
如何选择发电机组
1.应急柴油发电机的选择
应急柴油发电机主要用于重要场所,在紧急情况或事故停电后瞬间停电,通过应急发电机组迅速恢复。
应急柴油发电机的工作有两个特点:
第1个特点是作应急用,连续工作的时间不长,一般只需要持续运行几小时(≤12H);
第2个特点是作备用,应急发电机组平时处于停机等待状态,只有当主用电源全部鼓障断电后,应急柴油 发电机组才起动运行供给紧急用电负荷,当主用电源恢复正常后,随即切换停机。
(1) 应急柴油发电机发电机容量的确定
应急柴油发电机组的标定容量为经大气修正后的12h标定容量,其容量应能满足紧急电总计算负荷,并按 发电机容量能满足一级负荷中单台 容量电动机起动的要求进行校验。应急发电机一般选用三相交流 同步发电机,其标定输出电压为400V
(2) 应急柴油发电机组台数的确定
有多台发电机组备用时,一般只设置1台应急柴油发电机组,从可靠性考虑也可以选用2台机组并联进行 供电。供应急用的发电机组台数一般不宜超过3台。当选用多台机组时,机组应尽量选用型号、容量相同,调压、调速特性相近的成套设备,所用燃油性质应一致,以便进行维修保养及共用备件。当供应急用的 发电机组有2台时,自起动装置应使2台机组能互为备用,即市电电源故障停电经过延时确认以后,发出 自起动指令,如果第1台机组连续3次自起动失败,应发出报警信号并自动起动第2台柴油发电机。
(3) 应急柴油发电机的选择
应急机组宜选用高速、增压、油耗低、同容量的柴油发电机组。高速增压柴油机单机容量较大,占据空 间小;柴油机选用配电子调速装置,调速性能较好;发电机宜选用配无刷励磁同步电机,进行较可靠,故障率低,维护检修较方便;排烟管出口宜装设消声器,以减 小噪声对周围环境的影响。
(4) 应急柴油发电机组的控制
应急发电机组的控制应具有快速自起动及自动投入装置。当主用电源故障断电后,应急机组应能快速自 起动并恢复供电,一级负荷的允许断电时间从十几秒至几十秒,应根据具体情况确定。当重要工程的主 用电源断电后,首先应以过3-5S的确定时间,以避开瞬时电压降低及市电网合闸或备用电源自动投入的 时间,然后再发出起动应急发电机组的指令。从指令发出、机组开始起动、升速到能带全负荷需要一段 时间。一般大、中型柴油机还需要预润滑及暖机过程,使紧急加载时的机油机油压力、机油温度、冷却 水温度符合厂品技术条件的规定;预润滑及暖机过程可以根据不同情况预先进行。例如军事通信、大型 宾馆的重要外事活动、公共建筑夜间进行大型群众活动、医院进行重要外科手术等的应急机组平时就应 处于预润滑及暖机状态,以便随时快速起动,尽量缩短故障断电时间。
应急机组投入进行后,为了减少突加负荷时的机械及电流冲击,在满足供电要求的情况下,紧急负荷 按时间间隔分级增加。根据 标准和 军用标准规定,自动化机组自起动成功后的首次允许加载 量如下:对于标定功率不大于250KW者,首次允许加载量不小于50%标定负载;对于标定功率大于250KW者 ,按厂品技术条件规定。如果瞬时电压降及过渡过程要求不严格时,一般机组突加或突卸的负荷量不宜 超过机组标定容量的70%。
2、常用柴油发电机组的选择
某些柴油发电机组在某段时间或经常需要长时间连续地进行,以作为用电负荷的常用供电电源,这类发 电机组称为常用发电机组。常用发电机组可作为常用机组与备用机组。远离大电网的乡镇、海岛、林场 、矿山、油田等地区或工矿企业,为了供给当地居民生厂及生活用电,需要安装柴油发电机,这类发电 机组平时应不间断地进行。
国防工程、通信枢纽、广播电台、微波接力站等重要设施,应设有备用柴油发电机组。这类设施用电平 时可由市电电力网供给。但是,由于地震、台风、战争等其他自然灾害或人为因素,使市电网遭受破坏 而停电以后,已设置的备用机组应迅速起动,并坚持长期不间断地进行,以保证对这些重要工程用电负 荷的连续供电,柴油机的 经济运行状态是在标定功率的75%-90%之间。个别用电量大,输电距离远的工程可选 用高压发电机组。
3、柴油发电机组的订货要求
在作好上述各项选择后、柴油发电机组的订货一般应标明以下内容:
(1) 机组的型号、额定功率、额定频率、额定电压、额定电流、相数、功率因素和接线方式等。
(2) 对机组自动化功能和性能的要求。
(3) 对柴油机,发电机和控制屏的结构、性能、安装尺寸的要求。
(4) 对机组的并联运行要求:同时购买多台机组,是否要求并联进行,如需要并联进行,还应提出是 否需要提供并行所需的测量仪器和装置。
(5) 对机组的附属设备要求:国内许多厂商把冷却水箱(散热器)、燃油箱、排气消声器、蓄电池等 也算作附属设备,订货时容许提出安装的有些要求。
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