发电机非同期并列的危害及预防示范文本Word格式.docx
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发电机非同期并列的危害及预防示范文本Word格式.docx
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在发电厂的生产过程当中,发电机组与系统的并列是一项非常重要的操作。
由于各种原因在并列过程中发生事故的现象时有发生,这种事故对电力生产和电气设备造成的损失和损害都是非常严重的,因此我们有必要对发电机组在并列过程中所发生的故障,进行认真的分析提高认识,找出发生故障的原因并加以解决,以利于以后的安全生产。
同期系统是小型水电站电气操作回路的重要组成部分,对于发电机组安全并网起着及其重要的作用。
准同期是目前普遍采用的一种并网方式。
同期装置对待并两例电源电压的相序、频率、相位等进行准确的检测和判断,当待并两侧电源电压各参数基本相同时,自动或手动完成并网操作。
但是,往往因系统接线有误,运行人员误操作,会造成非同期并列的严重后果。
所谓非同期并列是指凡不符合准同期条件下进行并列,就是说将带励磁机发电机并入电网。
非同期并网是发电厂电气操作的恶性事故之一。
发电机并入电网分为准同期并列和自同期并列。
准同期并列就是在并列操作前,调节发电机励磁,当发电机的电压相位,频率,幅值分别与并列点系统的电压,相位,频率,幅值相接近时,将发电机断路器合闸,完成并列操作。
自同期并列就是先将励磁绕组经过一个电阻闭路,在不加励磁的情况下,当待并发电机频率与系统频率接近时,合上发电机断路器,紧接着加上励磁,利用发电机的自整步作用。
就是借助于原动机的转矩和同频转矩相作用,将发电机拉入同步。
我厂的发电机采用的是准同期并列,因为准同期的优点是发电机没有冲击电流,对电力系统没有什么影响,但必须满足准同期并列的所有条件,否则造成非同期并列,产生很大的冲击电流,比机端三相短路的冲击电流还大一点。
准同期并列又分为手动准同期和自动准同期并列二种,我们的小型机组都采用准同期并列,准同期并列应具备的理想条件和实际条件。
1,发电机电压等于系统电压(允许电压偏差不大于5%);
2,发电机频率等于系统频率(允许频率偏差不大于0.1HZ);
3,发电机电压相位与系统电压相位相同;
4,发电机电压相序与系统电压相序一致;
这几个条件是少一不可的,如果少一个会产生非同期并列的严重后果。
发电机非同期并列的现象
发电机非同期并列时,发电机转子会产生强大的电流冲击,定子电流表剧烈摆动,定子电压表也随之摆动,发电机剧烈振动,并发出轰鸣声,其节奏与表计摆动相同。
发生发电机非同期并列的处理:
发电机非同期并列应根据事故的现象正确判断处理,当同期条件相关差不悬殊时,发电机无强烈振动和轰鸣声,且表计摆动能很快区域缓和,则不必停机,机组会很快给被系统拉入同步,进入稳定运行状态。
若非同期并列对发电机产生很大的冲击和引起剧烈的振动,且表计摆动不衰减时,应立即解列停机,待试验检查确认机组无损坏后,方可重新启动并列。
引起非同期并列的原因:
1.电压不等;
2.电压相位不一致;
3.频率不等;
4.自动准同期并列时同期装置故障;
5.自动准同期并列时操作人员没有按操作票操作;
6.手动准同期操作时操作人员没有按操作票操作;
7.手动准同期并网时同步表故障;
8.新安装或大修后的机组投入运行前没有进行发电机相序检查核相,有关的电压感器二次回路检修后没有进行核相;
9.相关的表计指示不正确。
非同期并列的危害:
非同期并列时,由于合闸时冲击电流很大,巨大的冲击电流对发电机和变压器及系统造成严重冲击,机组将发出强烈的振动,使待并发电机绕组变形,扭弯绝缘崩裂,定子绕组并头套熔化,甚至将绕组烧毁,即使当时没有损坏,也会造成严重的陷患,就整个电力系统来讲,如果一台大型发电机组发生非同期并列,这台发电机组与系统发生功率的振荡,严重扰乱整个系统的正常安全运行,甚至会造成整个电网的崩溃。
具体如下:
1)电压不等的情况:
并列瞬间发电机产生冲击电流,其周期分量有效值为
Iim=∣△U∣∕X"
d
当发电机电压UG大于系统电压Ux时,Iim滞后90°
对发电机起去磁作用,发电机并列后立即带无功功率,当发电机电压UG小于系统电压Ux时,Iim超前90°
对发电机起助磁作用,发电机并列后立即从系统吸收无功功率,如果电压差△U相差很大,则Iim过大(因为次暂态电抗X"
d很小),将会使发电机定子绕组发热,或定子绕组端部在电动力作用下受损。
2)电压相位不一致的情况:
在并列瞬间发电机内产生冲击电流,其周期分量有效值为
Iim=△U/Xd=2U/Xdsin(δ/2)
当发电机电压UG超前系统电压UX时,Iim主要成分为UG同相位的有功分量(注意在并列时δ不能太大),发电机并入系统时立即带有功功率,对发电机有制动作用,有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位;
当UG滞后UX时,Iim的主要成分为与UG反向的有功分量,发电机并入系统时立即从系统吸收有功功率,对发电机有加速作用,同样有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位。
相位不一致比电压不一致的情况更为严重,如果δ很大(在180°
范围内),则冲击电流Iim很大,其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩,使设备烧毁,或使发电机大轴扭屈。
特别是δ=180°
时,
Iim近似等于机端三相短路电流的两倍,损坏最严重。
3)频率不等的情况:
发电机电压UG与与系统电压UX之间具有相对运动,如果这个相对运动比较较小,则发电机与系统之间的自整步作用,使发电机拉入同步;
如果频率差较大,则并列合闸后δ在0°
到360°
之间周期性变化,当δ=0°
时,△U=0,则Iim=0;
当δ=180°
时,△U=2UG=2UX,则Iim最大;
当δ=360°
时,△U=0,则Iim=0。
发电机在频率差较大的情况下并入系统,立即带上较多正的(或负的)有功功率,对发电机转子产生制动(或加速)的力矩,将使发电机产生机械振动,严重时导致失步,造成并列不成功。
频率相差较大,因转子惯性冲力过大而不起作用.如果发电机频率低于系统频率,并列后发电机将会吸收电网有功,其逆功率对汽轮机末级叶片造成损坏,严重时使汽轮机末级叶片疲劳端裂。
非同期并列的预防:
1)在机组并网之前检查表计的好坏,并网过程中多个表计进行比较以判断正确
2)一定严格按操作票来操作,监护人要监护到位。
3)新安装或大修的机组投入运行前一定要相序检查和核相,有关的电压互感器二次回路检修后要进行核相
4)自动同期装置一定要完好
5)并网之前,发电机要确认在热备用状态,发电机出口开关和PT一定要摇到工作位。
6)操作人员要熟悉本厂的一次系统和二次系统
7)同步表指针停在零位不动或指针已指在零位时不准合闸。
待并发电机在未并入系统前,与系统达到同期只是暂时的,同步表停在零位不动,可能是表内断线或其他原因所致,不能合闸
8)同步表指向零位移动过快时,表明待并发电机与系统频率相差太大,不易掌握断路器的合闸操作时间,容易造成非同期,故不准合闸。
9)同步表指针过零位不稳定而有跳动现象时,可能是因为同步继电器的内部触点有卡住现象,故不准合闸。
怎样解决非同期并列的问题:
发电机准同期并列必须满足电压,周波和相位相同三个条件,如果由于某种原因或操作不当使当并列没有满足三个条件,发电机便处于非同期运行,非同期运行可能损坏发电机,也会对系统供电系统造成强烈的冲击,影响系统正常工作,故应防止这类事故发生。
若待并发电机与系统电压不同,在并列时会产生一定的冲击电流,若电压差小于10%时,冲击电流不大,不会对发电机造成大的危害,如果电压差过大,远远低于系统电压,除了产生大的冲击电流外,还会导致系统电压严重下降,将事故波及到系统中的其他设备,为此应在手动准同期装置中装设电压差检查装置,以防非同期并列发生,通常情况下,要求并列时待并发电机的电压略高于系统电压。
若待并发电机电压相位与系统电压相位不同时,并列时引起的冲击电流将产生同期力矩,使待并发电机立即拉入同步,当二者相位差在30°
以内时,产生的冲击电流及同期力矩不会造成严重影响,若相位差很大,则冲击电流和同期力矩可能达到三相短路电流的二倍,使定子线棒和转轴受到一个很大的冲击应力,造成定子端部绕组严重变形,联轴器螺栓被剪断等严重后果,因此,一般准同期装置应加入相角闭锁装置,以确保并列时相位差不超过30°
。
若同期回路接线错误,也会给发电机带来危害,所以一般在安装和检修后要测试回路接线,故而接线引起的事故很少。
发电机并列时,在待并发电机主断路器合的的瞬间,如果定子电流突然增大,系统电压骤然波动并降低很多,发电机发出轰鸣声,而定子电流先剧烈变化,然后慢慢地恢复正常,即表明发电机非同期并列,此时应立即拉开发电机的主断路器及灭磁开关,使发电机停止运行,再对发电机各部分进行全面检查,确认发电机正常才可重新起动发电机。
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