发电机部分知识.docx
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发电机部分知识
第二节发电机电气部份
一.简单介绍发电机的工作原理:
1.飞来峡发电厂的机组为卡普兰灯泡贯流式水轮发电机组,三相同步凸极式发电机由贯流式水轮机驱动。
发电机卧轴伞式结构,与水轮机共用一根大轴,由两个导轴承支承,发电机转子与水轮机转轮均布置在两导轴承外侧,为悬挂式。
发电机的结构略。
2.电机的分类:
控制电机和电力机械
控制电机
电机变压器
电力机械直流电机
旋转电机异步电机
交流电机凸极式
同步电机
隐极式
3.同步电机:
转速与频率有固定比例关系。
n=60f/p
异步电机:
转速与频率无固定比例关系,且转速随负载变化。
4.同步发电机的工作原理:
由同步发电机的结构可知:
同步发电机定子铁心内圆均匀分布着槽,槽中嵌放着三相对称绕组,它们在空间上彼此相差120°电角度,每相绕组的匝数相等。
同步发电机的转子主要由磁极和励磁绕组组成,励磁绕组是靠外接直流电源供给励磁电流的。
发电机运行时,励磁绕组中通以直流电流,产生恒定转子磁场,其磁通从转子N极出来,经过气隙、定子铁心、气隙,进入转子S极而构成回路。
当原动机(水轮机)拖动转子恒速旋转时,则磁极的磁力线将切割定子绕组的导体,就得到一个机械的旋转磁场。
该磁场和转子有相对运动,由电磁感应定律可知,在定子导体中就会感应出交变电势。
如果磁极磁场的气隙磁密沿圆周按正弦规律变化分布,则导体电势也随时间按正弦规律变化,即e=Blv=Esinwt,由于三相绕组在空间彼此相差120°电角度,磁力线将先后切割三相绕组,因此定子三相电势大小相等,相位彼此相差120°。
在定子绕组中感应出三相对称的交变电势,此时,如果同步发电机接上负载,就有三相电流流过。
电势频率:
当转子为一对磁极时,转子旋转一周,绕组中的感应电势正好交变一次(一周波);当电机有P对极时,则转子旋转一周时,感应电势交变P次(P个周波)。
转子每分钟转速为n,则转子每秒钟旋转n/60转,因此感应电势每秒交变pn/60次,即电势的频率为f=pn/60。
同步发电机的技术参数:
额定容量:
发电机长期安全运行的最大允许输出功率。
单位KVA或MVA
额定电压:
发电机长期安全工作的最高电压,即定子线电压。
额定电流:
发电机正常连续运行的最大工作电流。
即定子线电流。
额定功率因素:
额定有功功率与额定视在功率之比。
额定转速:
同步转速n=60f/p(r/min)
额定温升:
发电机某部分的允许最高温度与冷却介质额定入口温度的差值。
二.发电机的启动并网、负荷调整和解列停机
1.启动并网:
1.1机组的正常启动、停机均采用逻辑程序控制方式操作,即将机组启动、停机所需要的条件按照预先设计好的逻辑程序组合关系,输入到PLC组件,进行严格的逻辑组合,在预开机条件满足的情况下,才能按逻辑程序完成开(停)机。
1.2机组的正常启动、停机方式有三种
1.触摸屏现地手动开机
2.触摸屏现地自动开机
3.中控室远方自动开机
一般情况下,应选择中控室自动方式进行机组的启、停操作。
如有特殊需要选用现地触摸屏操作方式时,一旦操作完毕,应将选择键恢复到中控室自动方式。
1.3开机前的检查
1.3.1机组安装或检修后,第一次开机前应收回所有工作票,拆除所做安全措施,清除一切妨碍机组启动的物件,搞好设备、场地清洁卫生;
1.3.2检查水轮机、发电机各部连接坚固,密封性好;
1.3.3检查液压控制系统各设备连接紧密无渗漏,位置正常,动作灵活可靠;
1.3.4检查轴承润滑油系统各设备连接紧密无渗漏,位置正常,动作灵活可靠;
1.3.5检查发电机冷却系统各设备连接紧密无渗漏,位置正常,动作灵活可靠;
1.3.6检查机组制动系统各设备连接紧密无渗漏,位置正常,动作灵活可靠,机械锁定退出;
1.3.7检查油、水、风系统各指示值整定范围;
1.3.8检查微机调速器正常,满足开机要求;
1.3.9检查碳污清除器,发电机停机加热在“AUTO”位置;
1.3.10检查检修密封已退出;
1.3.11检查其他自动器具,表计投入正常;
1.3.12测量并记录各部温度。
1.4发电机组启动前必须具备的十五个条件:
1.无报警信号
2.无跳闸信号
3.无水轮机运行,无水轮机运行内部命令
4.无并网运行,无并网运行内部命令
5.控制开关自动位置和调速器远方位置
6.导叶关闭
7.调速器准备启动
8.电气制动开关断开
9.水轮机检修密封退出
10.主变隔离开关闭合
11.励磁准备运行
12.发电机断路器断开
13.发电机断路器准备好
14.380V电源准备好
15.发电机出口母线带电
1.5由于报警信号的存在或其他条件中某一项使得预开机条件不满足,需要模拟开机时,必须征得值长或发电厂负责人或领导同意,确认模拟信号开机对设备不构成影响。
1.6触摸屏手动现地开机
在预开机条件满足后,在触摸屏上选择手动开机,分步触摸画面上方的数字,逐步完成以下操作:
1.轴承高压油泵投入,轴承油泵投入,油雾风机投入,碳污清除器投入,冷却水泵投入,调速器油泵投入,轴承冷却水泵投入,冷却水阀打开,水轮机大轴密封润滑水投入。
2.轴承油阀1175打开
3.机械制动退出
4.快关阀在运行位置
5.调速器启动
6.励磁投入,发电机风机投入
7.同期投入
8.联合控制投入
每一次给出的指令使得所控制的设备动作后,在触摸屏画面上的菜单条
有返回信号显示,只有当返回信号正常后,才算动作正常,进行下一步开机。
机组检修后必须完成下列工作后方能启动;
1.检查检修现场清理完毕,无遗留物件,场地清洁,工作人员全部撤出。
2.收回所有工作票,拆除所设全部安全措施。
如接地线、指示牌、遮拦,并恢复常设遮拦。
3.摇测发电机定子线圈及励磁回路绝缘,使之符合发电机绝缘规定。
4.做发电机主开关,灭磁开关远方跳合试验,主开关与灭磁开关联动试验,试验时主开关应摇至“试验位置”,并注意自动回路对其它设备的影响。
5.检查励磁装置完好,滑环表面清洁电刷齐全,刷握弹簧压力均匀,无卡塞现象。
6.检查预开机条件具备。
7.检查发电机和各种电气保护及自动装置投入在规定位置,且定值整定正确。
8.使用各部灯光试验按钮分别对信号指示进行一次灯光试验检查。
9.使用各部音响试验按钮分别对音响回路进行一次试验检查。
2.负荷调整:
加、减负荷操作
在中控室操作员站和机组现地控制屏的触摸屏上都可进行加、减负荷的操作。
3.解列停机:
手动停机操作步骤
在触摸屏上选择手动停机方式,触摸画面下方的数字,逐步完成以下八步停机:
1.导叶关至无负荷,无功低
2.发电机断路器断开
3.励磁退出
4.水轮机调速器停止,快关阀动作,轴承高压油泵投入
5.电气制动运行
6.电气制动退出,机械制动投入
7.轴承油阀关闭
8.轴承油泵停止,轴承高压油泵停止,调速器油泵停止,冷却水泵停止,发电机风机退出,油雾风机退出,碳污清除器退出,轴承冷却水泵停止,制动粉尘清除器退出,冷却水阀关闭,调速器冷却水泵退出
至此,手动停机程序全部完成,机组处于停机备用状态。
四.运行监视维护
1.发电机应按制造厂家规定的技术数据运行,未经专门试验或批准不得超铭牌参数运行。
2.发电机的最高允许电压不得大于额定电压的105%,。
发电机运行的最低允许电压不得低于额定电压的95%。
3.发电机长期运行允许不平衡负载:
负序电流最大值为额定电流的12%,I2=0.12IN=257A,且任何一相电流值不得大于额定值。
机组在做不平衡试验时,不平衡电流也不得大于额定值的25%,且时间不得超过五分钟。
发电机在有一台风机故障的情况下,可以保持运行,但要密切注意定子温度,必要时可适当调整出力。
4.发电机风机故障与机组出力的关系如下:
一台风机故障,机组仍能在不减载条件下继续安全运行。
但是要注意监视出口风温。
两台风机故障,机组将自动跳闸。
在一台冷却器故障而所有风机运行时,发电机在保证温度限制范围内运行时可以提供100%额定出力。
发电机检修后或长时间停机后投入运行,应测量发电机定子、转子回路的绝缘电阻,摇测前后均需放电。
5.正常操作和运行维护
对发电机本身来说不需要较多维护保养工作。
定子:
由于定子在运行中必然要引起一定的温升因此在运行中始终要对定子温度进行对比分析,一旦发现在同样运行情况下定子温度偏高,应马上检查原因。
转子:
必须定期检查滑环磨损和本身运行情况,与碳刷接触的滑环表面应时常检查,滑环过滤器应定期清扫,以保证滑环温度不致过高。
刷握的安装位置应正确,为保证电刷的正确运行和正常磨损,使电流分配均匀,每个电刷应有相等和正确的电刷压力。
更换电刷后,使用沙布条且只能朝旋转方向沿滑环表面拉砂布条,要保证在电刷表面上完全重新形成滑环的外型。
经常检查制动闸瓦衬的磨损情况,到一定程度,应更换,以防止固定螺丝松动弹出打坏线棒。
五.运行异常现象及故障处理。
发电机运行维护
1发电机的外表及其辅助设备必须经常保持干净。
使之没有灰尘和脏物,进入灯泡头应注意卫生,以保持内部清洁。
2运行机组的维护
2.1监视各表计变化,及时调整周波电压、力求经济运行,调整负荷时,应尽快地躲开机组的震动区,禁止机组在震动区内长时间运行。
2.2根据水头的变化控制机组的导叶开度和轮叶开度,控制机组运行在汽蚀区外。
枯水期还要根据上游来水量的大小,以及系统调度员的要求,决定合理的开机台数和机组出力。
尽量减少不必要的开停机次数,延长机组的使用寿命。
2.3通常情况下禁止机组过负荷和超设计规范运行。
2.4碳刷的压力必须保持一致,允许误差为±5%,碳刷压力可以用弹簧测量。
若弹簧压力只有原来的80%时,必须更换弹簧或夹持器。
2.5滑环每周必须检查其磨损情况和所呈颜色一次。
当磨损量过碳刷标准长度50%时,应及时更换。
(注意:
只有在停机状况下才能更换碳刷。
更换时必须更换由同一厂家生产的同一类型碳刷,禁止在同一时间使用不同类型的碳刷。
)
2.6滑环表面每月检查一次。
滑环的跑合面应光滑,滑环的偏心率不得超过0.3MM。
运行过程中,检查发现滑环上两极颜色明显不同时(或有一极变绿时)必须倒换滑环极性。
正常情况下每季度应倒换滑环极性一次,若发电机在更换新的滑环运行时,应当每4周倒换一次极性,以延长滑环的使用寿命。
2.7长时间停机期间无需拨动碳刷,当温度显示高出滑环端盖刚安装新过滤网时的运行温度20时。
证明过滤网堵塞严重,应及时清扫,以保证滑环端有良好的冷却。
2.8当制动衬仅剩下8mm厚时应更换新制动衬。
3备用机组的维护
备用机组及全部辅助设备应处于随时可以启动状态。
备用机组必须和运行机组一样定期巡视。
在备用机组上进行工作,必须得到当班值长和调度的允许,办理工作许可手续后方可进行。
每班使用各部灯光检查键对信号进行一次检查,使用音响检查键对音响回路进行一次检查,发现问题及时联系处理。
4不正常运行及事故处理
4.1在机组发生故障或事故时,值班人员应按以下要求进行处理:
4.1.1尽快限制事故扩大,消除事故根源,解除对人身和设备安全的威胁。
4.1.2设法保证厂用电,并尽力保持设备的继续运行。
4.1.3尽快恢复对重要负荷的供电。
4.1.4调整运行方式,使其尽快恢复正常运行方式。
4.2事故情况下,发电机允许过负荷时间,在过负荷运行时应密切监视定子、转子、轴承温度不得超过规定值,过负荷运行时间与定子电流的关系如下:
过负荷倍数I*=I/2144.4
1.1
1.12
1.15
过负荷电流I(A)
2359
2401
2466
允许运行时间t(分)
60
30
15
在河水温度为28℃,发电机在额定电压、额定频率、额定功率因素的条件下,应能带39MW的负荷长期运行。
其过负荷运行时间与定子电流的关系如下:
过负荷倍数I*=I/2595
1.1
1.12
1.15
过负荷电流I(A)
2855
2906
2984
允许运行时间t(分)
60
30
15
4.3当发电机的定子电流达到过负荷允许值时,值班人员应该首先检查发电机的功率因数和电压,并记录电流达到允许值时的时间,在允许持续时间内,尽量减小励磁电流,但要注意防止进相运行。
4.4当值班人员在巡视中发现发电机内冒烟、着火,超过规定的严重振动,威胁人员生命等,应立即紧急停机。
4.5正常停机时,有功、无功负荷已减到最小值,而发电机出口关不能自动跳开时,应手动操作跳开发电机出口开关。
4.6当值班人员巡视中发现励磁风机停机,而发电机仍在运行时应立即紧急停机。
4.7发电机滑环发生强烈火花时,应减小励磁电流和减小发电机有功负荷,并检查炭刷是否接触不良,是否碳刷过短等。
发电机保护动作及其事故处理
1纵差保护动作:
原因:
差动保护动作一般是发电机内部故障,包括其保护范围内的电缆和互感器等。
现象:
①发电机有巨大的短路冲击;
②电笛响;
③保护屏差动保护组件发光二极管红灯亮;
④各表计均无指示;
结果:
发电机出口开关、励磁开关跳闸;机组紧急停机。
处理:
①检查差动回路,继电保护动作是否正确;
②检查发电机有否内部绝缘击穿而引起的冒烟、着火等现象;
③对差动保护范围内的设备:
电压互感器,电流互感器,定子出线,电缆头进行详细检查,有否短路、接地情况;
④用1000V或2500V摇表测量发电机相间,相对地的绝缘电阻;
⑤经检查未发现故障点,绝缘电阻良好。
可报告调度从零起升压。
在零起升压过程中应特别注意,发现异常立即灭磁停机,如正常可以并入系统;
⑥差动跳闸时,在未找出原因,绝对不能开机强送。
2发电机过负荷:
原因:
①系统中用户增加负荷;
②某发电厂事故跳闸,大量负荷压向本站;
现象:
①定子电流表指示超允许值;
②定子和转子温度升高;
③过负荷严重时,会发出电气保护分闸信号,电笛响。
结果:
过负荷保护动作,发电机出口断路器断开,发电机转无载运行、进入自动停机程序。
处理:
①与调度联系减少负荷或开启备用机组。
②调整各机组间有功及无功负荷的分配。
③若保护已分闸,应立即与地调联系,尽快使机组并入系统运行。
3转子接地保护:
原因:
①励磁回路绝缘损坏;
②滑环、整流子及炭刷架等炭粉过多,引起接地;
现象:
出现转子接地故障报警时,励磁回路的正极或负极对地有电压指示,严重时,机组会出现强烈震动,转子绕组和铁芯有可能会烧损,此时会发出电气保护分闸信号;
结果:
当发电机转子对地电阻小于2500Ω时,发出报警信号,延时5秒后,发电机出口断路器分闸,励磁开关分闸,机组快停,自动进入停机程序。
处理:
当出现转子接地故障时而没有分闸,应报告调度,做好申请停机准备,汇报领导,并通知检修厂立即进行检查处理。
电气保护已分闸,应对励磁回路进行认真检查,用1000V或500V摇表摇测励磁回路的绝缘电阻在0.5M以上方可投入运行。
4过电压保护:
原因:
变电站事故跳闸,本站负荷送不出去,飞车引起电压过高;
线路开关跳闸,系统负荷减轻;
现象:
①断路器跳闸瞬间电压突然升高,晚间电灯亮度大增;
②电笛响;
③跳闸后,各表计均无指示,拼块屏“电气保护分闸”发光二级管红灯亮,保护屏过电压保护组件的发光二级管红灯亮。
结果:
发电机出口断路器励磁开关跳闸,第一时限进入自动停机程序、第二时限进入紧急停机程序。
处理:
①查明过电压跳闸的原因;
②除特别严重的飞车事故要检查机组绝缘外,可立即升压并列。
5低压过流带电流记忆的后备保护动作:
原因:
大部分是由于发电机外部事故而引起,如母线及线路短路等。
其次是大电厂跳闸系统负荷过重。
作为发电机外部相间故障的主保护和发电机的后备保护.
现象:
①电笛响;
②拼块屏“后备保护分闸”报警;
③保护屏“后备保护动作”指示灯红灯亮。
结果:
两段保护时限,以较短时限动作于缩小故障影响范围或动作于解列,以较长的时限动作于停机.即:
若过流,则51A报警(过流并记忆此电流);
若低压,则27A报警低压;
第一段时限报警跳发电机开关;第二段时限励磁开关跳,机组进入紧急停机程序;
处理:
①若发电机断路器跳闸,同时主变断路器,线路断路器也因过流而同时跳闸。
则说明是由于线路事故而引起,可不经检查将机组启动升压,维持空载位置等调度命令送电;
②若系统无故障,应按以下规则处理:
a:
差动保护在停用中,应按差动保护动作处理;
b:
差动保护在投入状态中,可能由于系统线路或母线短路引起上述保护动作,其次是大电厂跳闸,系统负荷过重,应立即进行外部检查待故障消除后可以将机组并入系统。
6轴电流保护
原因:
发电机大轴接地所致现象:
①电笛响;
②拼块屏上“电气保护分闸”发光二极管红灯亮报警,保护屏轴电流保护组件发光二极管红灯亮。
结果:
发电机出口断路器断开,机组转入无载运行、进入自动停机程序。
处理:
①检查轴电流保护回路;
②对有关部位进行全面检查是否有烧伤的痕迹。
7负序保护
原因:
①系统中发生不对称故障;
②系统负荷不平衡。
现象:
①定子电流表指示值三相不平衡;
②发电机转子温度升高;
③不平衡带负载严重时,会发出电气保护分闸信号,电笛响。
结果:
发电机出口断路器断,励磁开关跳闸、机组转入无载运行、机组进入自动停机程序。
8定子接地保护
原因:
发电机定子绕组绝缘坏。
现象:
①定子绕组单相接地时,三相对地电压不再平衡;
②定子线圈温度升高;
③电笛响,发出电气保护分闸信号,保护屏定子接地保护组件发光二极管红灯亮。
结果:
发电机出口断路器,励磁开关断,机组快停、机组自动进入紧急停机程序。
处理:
①检查定子接地保护回路,判断保护动作是否正确;
②报告调度,汇报有关领导,并通知检修车间进行测量、检查和处理;
③在未查找出原因之前,绝对不能开机强送。
9逆功率保护
原因:
发电机变成电动机运行,从电力系统吸收有功功率。
现象:
①有功电度表指示值为负值;
②电笛响,拼块屏“电气保护分闸”报警二极管红灯亮,保护屏逆动率保护组件发光二极管红灯亮。
结果:
发电机出口断路器断,机组转入无载、机组自动进入停机程序一。
处理:
与地调联系,使机组再次并入系统运行。
10励磁变定时限过电流保护
原因:
系统无功缺额,或其它发电机失磁、低励;
现象:
①发电机励磁电流指示值增加;
②发电机会出现定子过电流;
③电笛响,拼块屏“电气保护分闸”报警二极管红灯亮,保护屏励磁变定时限过流保护组件发光二极管红灯亮。
结果:
发电机出口断路器断,励磁开关断,机组紧急停机组自动进入停机程序。
处理:
①检查励磁回路的设备,看是否有烧损现象;
②与调度联系,使机组再次并入系统运行。
11失磁保护
原因:
励磁回路开路,灭磁开关误动作,励磁系统中元件损坏,励磁绕组短路以及运行人员误调整。
现象:
①励磁电流表指示小;
②电笛响,拼块屏“电气保护分闸”报警发光二极管红灯亮,保护屏“失磁保护”组件发光二极管红灯亮。
结果:
保护动作于两段时限,第一段较长时限动作于发电机出口断路断,励磁开关断,机组自动进入停机程序;第二段较短时限。
处理:
①检查转子本体和端部护环等部位有无烧损;
②检查励磁系统中各元件是否损坏;
③汇报有关局领导,并通知检修部门进行检查;
④与调度联系,使机组再次并入系统运行。
六.故障及事故处理
1当机组及其辅助设备发生故障时,喇叭响,监控系统会跳出故障画面,值班人员应根据故障画面查明原因及时处理;故障处理好后及时,将情况及时向值长汇报,并做好记录。
2发电机风机故障
2.1对照机组控制屏LCU监控系统,可判断出是有几台风机故障。
2.2若一台风机故障,机组可以在不降低出力的情况下继续运行。
2.3若两组风机故障,机组将延时停机;
2.4然后通知检修人员一起对故障风机,差压计及其控制回路进行检查处理。
3发电机热风温度高故障
3.1立即降低机组出力,以防温度继续上升;
3.2与水银型温度计比较,看其温度是否确实高;
3.3检查四台风机运行是否正常,若一台风机退出运行,不用降低负荷可以继续运行。
3.4检查水冷却器是否漏水,若有少量漏水,应立即报告值长并准备停机,若大量漏水,应立即紧急停机;
3.5检查冷却水压是否正常,若水压低应立即启动备用冷却水泵,然后通知检修加冷却水;
3.6若风机、冷却器,冷却水压均正常,则应检查励磁电流是否太大,发电机出口电压是否太高,若是,应立即报告值长减少励磁电流;
3.7上述故障处理后,应加强对热风温度的监视,直至温度温度正常。
3.8若以上情况不存在,则应闻一下发电机是否有胶臭味,并准备停机。
4发电机滑环温度高故障
4.1与水银型温度计比较,看其温度是否确实高;
4.2检查发电机热风温度是否高,若高应按第4.9.3处理;
4.3若发电机热风温度正常,则应检查碳污清除器是否堵塞,若堵塞应立即通知检修处理,处理过程中应防止环滑温度过高。
5轴承温度高故障
5.1查明是哪个轴承温度高,并与水银温度计对照证实;
5.2检查轴承油流是否正常,冷却水量是否足够;
5.3如油流不正常,则应检查油过滤器是否堵塞,高位油箱油位是否下降;
5.4如油过滤器堵塞则应切换备用过滤器运行,然后通知检修清扫被堵塞过滤器;
5.5如高位油箱油位不足,则应检查轴承运行油泵是否正常,若不正常应立即投入备用油泵;
5.6检查冷却水量是否足够可通过检查冷却器进出口油温差来判断,当温差小于2℃时,证明冷却水量不足,应适当调大温控阀的开度,增加冷却水量;
5.7处理过程中及处理后,应加强对温度的监视,直至温度正常;
5.8若以上故障均不存在,而温度继续上升,则应报告值长并要求测量轴电流,同时检查油箱油色,作好停机准备。
6冷却水压力低故障
6.1若运行冷却水泵因故障退出而备用泵未投,则应立即手动投入备用冷却水泵;
6.2若冷却水泵运行正常,则应首先看压力表指示是否确实低;
6.3若低,则应检查冷却器及其进、出口阀是否漏水,若有少量漏水应立即报告值长准备停机,若大量漏水应立即紧急停机,然后联系检修处理;
6.4若上述故障都不存在,则表示需加冷却水了,应联系检查加水;
6.5若此时发电机因之而使得热风温度上升,则应启动备用冷却水泵;
6.6若是压力表误动作,则应联系检修处理。
7.发电机制动气压低故障
7.1检查制动系统压力表3358指示是否确实低;
7.2检查减压阀3550、3552前后压差是否正常,若是减压阀故障应联系检修更换减压阀3550、3552;
7.3若减压阀3550、3552正常,则应检查管路及电磁阀等是否漏气,如漏气,则应立即报告值长,并准备停机,停机后,应投入锁定,再联系检修处理漏气;
7.4若上述情况均不存在,则应检查压力开关3551是否误动,若误动,应联系检修处理。
8.发电机风机跳闸事故
现象:
LCU监控系统显示发电机风机跳闸,机旁屏喇叭鸣,事故信号灯亮,机组立即停机。
8.1检查风机跳闸台数及原因,若是机组控制屏内小空气开关或继电器误跳闸,应立即合上以消除事故信号,可重新开机;
8.2若是其他原因,应通知检修检查处理。
19发电机热风温度过