发电机典型事故专题Word下载.docx

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三短路故障

1短路的原因

2短路的危害

3短路的形式

4短路的处理

一发电机非全相

1现象及处理方法

　　1.1非全相故障，分为缺一相和缺二相2种基本类型；

故障时又可分为合闸时和分闸时2种；

按主变中性点运行方式来说，又分为接地和不接地2种。

　　故障的具体表现是由缺几相和主变中性点接地方式决定的，而故障发生时的运行方式则决定着处理事故的具体方法。

1.2非全相故障的表现

（1）缺一相。

A、B、C三相中如果出现某一相断开，无论主变中性点是否接地，发电机侧都表现为某一相电流最大，其它两相电流相同。

对于发变线组而言，线路故障相的电流为零。

如果主变中性点接地，则流过的电流为3I0，超出另两相电流。

如果不接地，则出现零序电压，但不太高。

（2）缺两相。

A、B、C三相中如某一相未断开，且主变中性点接地，发电机侧则会出现某一相电流为零。

对于发变线组而言，线路故障相仍有电流，其它两相为零，故障相电流全流过中性点；

如果中性点不接地，则发电机和线路三相均无电流，但中性点将超压。

1.3非全相故障的处理方法开关出现非全相运行时如何处理？

根据开关发生不同的非全相运行情况，分别采取以下措施：

（1）出现非全相故障时，如果非全相保护正确动作，则按跳机后进行处理。

开关单相自动掉闸，造成两相运行时，如断相保护启动的重合闸没动作，可立即指令现场手动合闸一次，合闸不成功则应切开其余二相开关。

（2）如果开关是两相断开，应立即将开关拉开；

（3）如果非全相开关采取以上措施无法拉开或合入时，则马上将线路对侧开关拉开，然后到开关机构箱就地断开开关；

（4）也可以用旁路开关与非全相开关并联，用闸刀解开非全相开关或用母联开关串联非全相开关切断非全相电流；

（5）如果发电机出口开关非全相运行，应迅速降低该发电机有功、无功出力至零，然后进行处理；

如果在发电机先解列时发生非全相开断，若是一相断开，可立即试合一次。

仍不行时，应立即调整励磁电流，使发电机电流维持在最小。

此时机组必须维持在额定转速，并通知检修立即处理，同时汇报中调。

处理不了时，紧急断开上一级开关。

汽机先打闸电联跳时，出现非全相故障，只能立即汇报中调，紧急断开上一级开关

（6）母联开关非全相运行时，应立即调整降低母联开关电流，倒为单母线方式运行，必要时应将一条母线停电。

7）若非全相保护未动，而失灵保护动作时，对于母线式则停掉一条母线，对于单元式则远跳对端变电站。

（8）如果并列时发生非全相故障，立即解列。

（9）如果在发电机先解列时发生两相断开，可立即再手拉一次。

无效时，立即调整励磁电流，使发电机电流维持在最小值。

遇到非全相运行开关不能进行分、合闸操作时，应采取什么方法处理？

（1）用旁路开关与非全相开关并联，将旁路开关操作直流停用后，用刀闸解环，使非全相开关停电。

（2）用母联开关与非全相开关串联，对侧拉开线路开关，用母联开关断开负荷电流，线路及非全相开关停电，再拉开非全相开关的两侧闸刀，使非全相运行开关停电。

（3）如果非全相开关所带元件（线路、变压器等）有条件停电，则可先将对端开关拉开，再按上述方法将非全相运行开关停电。

（4）非全相开关所带元件为发电机时，应迅速降低该发电机有功和无功出力至零，再按本条“１”、“２”项处理。

2 

开关非全相运行的危害

（1）过电压

中性点经消弧线圈接地的电力网当发生开关非全相运行时，三相的对称性受到严重破坏，不对称度和中性点位移均显著增大，以致某一相的对地电压可能升高到危害绝缘的程度，

另外，当开关发生两相断开时，M、N两则的电源可能失去同期，两个系统中性点之间的电压随两个系统摆开的角度周期性地变化，两个系统各相电压的变化断开相的对地电压可高达2.7倍相电压，这是不允许的。

（2）过电流

由式（5）可知，开关一相运行时，会产生很大的故障电流。

非全相运行会产生较大的负序及零序电流，负序电流流过发电机，特产生负序旋转磁场，它切割转子，在励磁绕组和阻尼绕组感应100Hz交流电流，引起附加损耗，阻尼环严重过热。

另外，这个负序磁场与励磁绕组磁场相互作用．产生100Hz交变力矩，引起发电机产生频率为100Hz的振动，零序电流会对邻近的通讯线路产生干扰。

非全相运行引起的三相电流不平衡，会致使发电机、变压器个别绕组通过的电流较大，引起过热甚至烧毁电机现象等。

发电机是根据三相电流对称的情况下长期运行设计的，当三相电流对称时，由他们合成产生的定子旋转磁场是与转子转向同方向，同转速旋转的，因此定子旋转磁场与转子相对静止，它的磁力线不会与转子切割，当三相电流不对称时，产生正序、负序、零序电流。

但发电机星形接线中性点不接地，故零序分量没有回路。

这样就只有正序电流和负序电流产生，负序电流将产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向与转子旋转方向相反，其转速对转子的相对转速则是两倍的同步转速。

这个以两倍同步转速扫过转子表面的负序旋转磁场的出现，将产生两个主要后果，一是使转子表面发热，二是使转子发生振动。

负序旋转磁场扫过转子表面时，会在转子铁心的表面，槽楔，转子绕组等部件中感应出两倍的工频电流（100HZ的电流）。

这个电流不能深入到转子深处，它只能在转子表面流通。

这些电流大部分通过转子本体，护环，中心环，引起相当大的损耗，其值与负序电流的平方成正比。

这种损耗将使转子表面发热达到不能允许的温度，尤其是产生局部高温区，则更加危险。

振动是由脉动力矩造成的，而脉动力矩的产生与转子的磁路是否对称有关。

对于汽轮发电机，其转子是隐极性圆柱体，圆周气隙中磁阻相差不大，所以发热是主要威胁，而振动是次要威胁。

转子表面的局部产生过热时，将导致其机械强度下降。

3、预防措施

（1）提高开关的性能

开关非全相运行，主要是因开关的质量问题所引起的，特别是开关的机械部分故障，因而，制造厂应充分注意提高开关的机械性能（特别是机械传动部分），并使结构合理。

2）加强设备的维护

对开关定期进行检修，主要部件要重点检查，如主轴连接板、销钉等。

二次回路要检查转换接点压力是否足够，接线端子是否松动，电磁阀撞针是否生锈、变位、钝秃，开合行程是否足够等；

若开关较长时间末开合闸过，应在开关投入系统运行前做投切试验，认为良好时再正式投入系统运行。

用气压或油压操作的机构，其压力要适当，以防止开关投入时由于压力低投不上，使合闸时间过长；

压力过高会造成机构撞击，挂勾挂不上。

对油、风管路加强维护，油质保持清洁，防止管路堵塞，风管路采取防冻措施，风含水的份量不能太多，并要定期放水。

（3）在操作方式上加以防止

①开关操作时，尽量在轻负荷时进行，避免在尖峰时进行，尤其是联接系统主干线的开关更要慎重考虑，

②经消弧线圈接地系统，开关并、解列操作时，要考虑两个系统的补偿度，避免系统解列对发生谐振；

③中性点接地系统中，开关并、解列操作时，应保证系统解列时仍要有中性点，一方面可以防止零序保护拒动，另一方面可防止由非同期产生的过电压；

④为防止变压器击穿，中性点应装置放电间隙，放电间隙经电流互感接地，一旦间隙击穿，可用零序电流保护，经一定时限，将连接故障开关的电源切除；

⑤开关操作时，尽量进行环状并、解列操作。

发电机并列后应立即到就地检查开关实际的分、合闸位置。

发电机并列后及在加负荷的过程中要特别注意三相电流是否对称相等，负序电流表指示是否正常。

当发现三相电流不对称或负序电流表指示超过正常值，应立即停止加负荷，同时检查表计指示是否正常、出口开关是否存在非全相情况。

当发现三相电流的不对称程度超过规定值时，说明发电机出口开关非全相合闸，应立即减少发电机的转子电流和功率，使三相电流的不平衡值控制在允许范围之内。

注：

发电机启机前做拉、合闸试验时应到就地检查开关实际的分、合闸位置状态。

（4）提高值班人员的事故处理水平

①开关操作前要做事故预想，一旦发生非全相事故能熟练迅速处理；

②开关发生非全相运行时，如果是两相断开，应将未断开相的开关拉开；

如果是一相断开，应立即试合闸一次，仍不能恢复全相运行时，应用旁路开关旁代或用母联开关串联，使非全相开关停电；

③如果非全相开关所带元件（线路、变压器等）有条件停电，则可先将对侧开关切开，再按上述方法将非全相运行开关停电；

④非全相开关所带元件为发电机时，应迅速降低该发电机的有功和无功出力至零，再按上述方法进行处理。

4事故案例

某热电厂共有4台机组，总容量为1000MW，分两期建成。

一期1，2号机组为哈尔滨的200MW机组，各以发变组方式接入厂内220kV母线。

220kV母线的接线方式为双母线带旁路，通过2条220kV线路接入主系统。

正常运行时厂用电由本机高压工作变压器供，2台机组配置1台接于220kV母线的高压备用变压器。

　　二期3，4号机组为上海的300MW机组，各以发变线组的单元方式接入系统的枢纽变电站，与一期220kV母线间接相连。

正常运行时厂用电由本机高压工作变压器供，2台机组配置1台接于一期220kV母线的高压备用变压器。

事故分析

　　某日15:

52:

04（线路故障录波器打印时间）3号机组事故跳闸，而主开关则发生了非全相开断。

事故前3号机组的出力为：

有功200MW；

无功70Mvar；

电流6kA，220kV线路电流为480A，机组运行参数一切正常。

1事故经过

　　15:

04，汽机主汽门关闭，联锁发变组跳闸、锅炉灭火。

保护发B相跳闸、三相跳闸信号；

线路对端跳闸，经联系得知为B相跳闸重合不成功后三相跳闸，10min后试送线路仍不成功。

检查主开关三相均在“分闸”位置。

　　当时的印象是线路B相永久性故障，与机组无关。

直到对端将完整的故障录波图传至中调后，才判断是热电厂主开关发生　非全相开断导致线路跳闸。

经摇测触头间电阻，方确定为主开关B相未断开。

2事故过程分析

（1）从主开关非全相跳闸到对端B相跳闸，间隔近4个周波，80ms左右。

3I0值等于B相电流，跳闸前为2.03A（二次值、CT变比为1200/5、下同），跳闸后最大值为2.9A，比跳闸前的正常值有所增大，3U0很小。

这是发电机承受负序的第一阶段。

（2）从对端B相跳闸后到对端B相重合开始，电流全部消失，3U0逐渐增大，3U0值从1.43V（二次值）逐渐增大，到跳闸后的6个周波时就已经达到了34.67V，且仍在不断增大，最后达到了104V（估算值），且由正弦波变成了平顶波，此时间段为660ms。

（3）从对端B相重合到再次跳闸，且为三相跳闸，此时间段为180ms，9个周波，B相电流表现为冲击形态且畸变，第　一个峰值估计高达31A，其余各周波均不超过17A，这是发电机承受负序的第二阶段。

（4）从对端三跳后至线路试送前，此间隔达10min，因机组为无刷励磁方式，灭磁过程相对较长，B相电压存留了一段时间。

（5）从对端线路试送至跳闸，此时间段为180ms，9个周波，B相电流开始时偏轴，与稳态短路电流波形相似，后逐渐恢复，从起始的15.04A逐渐变为6个周波后的