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1、 第四节第四节第四节第四节 发电机的不对称运行发电机的不对称运行发电机的不对称运行发电机的不对称运行4.1 不对称运行不对称运行4.2 同步电机的各序等效电路同步电机的各序等效电路4.3 单相稳定电路单相稳定电路4.4 两相稳定电路两相稳定电路4.5 单相稳定短路时的电枢反应单相稳定短路时的电枢反应4.6 同步发电机的失磁运行同步发电机的失磁运行4.7 同步电机的保护及其作用同步电机的保护及其作用4.8大型汽轮发电机非正常和特殊运行及大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则维护导则 4.1、不对称运行、不对称运行n n三相负载不对称n n分析方法对称分量法对称分量法n n把不对称的三相系把不对
2、称的三相系统分解为三个独立统分解为三个独立的对称系统，的对称系统，即正即正序系统、负序系统序系统、负序系统和和零序系统零序系统不对称运行不对称运行n n三相负载不对称n n分析方法对称分量法n n电枢反应磁势为椭圆形磁势，产生椭圆形椭圆形旋转磁场旋转磁场不对称三相电流流过对称三相绕不对称三相电流流过对称三相绕组的基波磁势组的基波磁势n n将不对称的三相系统分解为三个对称的系统，即正序系统、负序系统和零序系统。n n每相电流分解为三个分量，每相磁势也可分解为三个分量。n n当正序电流流过三相绕组时，产生正向旋转磁势，亦称正序旋转磁势n n当负序电流流过三相绕组时，产生负向旋转磁势椭圆形旋转磁势椭
3、圆形旋转磁势n n当电流为一不对称的三相电流，合成磁势将有两个当电流为一不对称的三相电流，合成磁势将有两个分量，正序分量和负序分量，各以同步速向相反方分量，正序分量和负序分量，各以同步速向相反方向旋转。在任一瞬间的合成磁势仍按正弦分布，用向旋转。在任一瞬间的合成磁势仍按正弦分布，用旋转矢量表示为空间矢量和，不同时刻，有不同的旋转矢量表示为空间矢量和，不同时刻，有不同的振幅，其端点轨迹为一椭圆振幅，其端点轨迹为一椭圆（1）不对称中的正序分量不对称中的正序分量n n产生正序旋转磁场同步速n n转子同步速n n不在转子绕组中感应电势，即同步电机的对称运行情况，正序电抗即同步电抗（2）不对称中的负序分
4、量不对称中的负序分量n n产生负序旋转磁场同步速，反向n n转子同步速n n相对运动速度为2n1，在转子绕组中感应f2=2f1的交变电势，产生交变电流，起削弱负序磁场的作用，使气隙中的合成负序磁场减弱，相当于异步电机的转子短路情况相当于异步电机的转子短路情况，等效电抗很小。（3）负序电流的负序电流的副作用作用1.1.负序感应电流，产生附加的转子铜损耗2.2.负序磁场引起转子表面的涡流损耗，产生附加表面损耗3.3.负序磁场与正序磁场相互作用，产生2f1频率的交变电磁转矩，引起振动规定：在额定负载连续运行时，汽轮发电机三相电流之差，不得超过额定值的10：水轮发电机和同步补偿机的三相电流之差，不得超
5、过额定疽的20，同时任一相的电流不得大于额定值。（4）不对称中的零序分量不对称中的零序分量n n三相零序基波磁势合成为零，在气隙中不产生零序磁场。n n各相电枢绕组中的零序电流分量在各相绕组周围产生零序漏磁通n n零序电抗为漏电抗4.2 同步电机的各序等效电路同步电机的各序等效电路n n励磁电势由于电机电枢绕组结构的对称性是对称正序电势n n电枢反应电势与电枢电流性质有关，用不同的电抗表示1.1.正序阻抗2.2.负序阻抗3.3.零序阻抗（1）正序阻抗正序阻抗n n稳态运行时，正序磁场与转子无相对运动，正序阻抗即同步电抗n n隐极机n n凸极机短路时，正序电流为纯感性电流，90（2）负序阻抗负序
6、阻抗n n当转子正向同步旋转，励磁绕组短路，电枢加上对称的负序电压时，负序电枢电流所遇到的阻抗（用作测量原理）（用作测量原理）n n负序电流产生的反向旋转磁场对正向旋转的转子的相对转速为两倍同步转速，从电磁关系来看，同步电机如一台转差率s=2的异步电动机 负序阻抗的简单分析负序阻抗的简单分析n n假设负序磁场比转子漏磁通大得多，则假设负序磁场比转子漏磁通大得多，则n n假设电机阻尼作用强（如整块实心转子汽轮发电假设电机阻尼作用强（如整块实心转子汽轮发电机），则转子感应电流大，其去磁作用使负序磁机），则转子感应电流大，其去磁作用使负序磁场大大削弱场大大削弱反应负序磁场的作用反应负序磁场的作用凸极
7、电机凸极电机负序阻抗简单分析负序阻抗简单分析励磁 阻尼负序磁场轴线与直轴重合负序磁场轴线与交轴重合（3）零序阻抗零序阻抗n n当转子正向同步旋转，励磁绕组短接，电枢通过零序电流当转子正向同步旋转，励磁绕组短接，电枢通过零序电流时所遇到的阻抗时所遇到的阻抗n n三相绕组中零序电流产生的三个脉动磁场基波分量合成为三相绕组中零序电流产生的三个脉动磁场基波分量合成为零，即不产生基波旋转磁场。零，即不产生基波旋转磁场。n n三及其倍数次空间谐波合成谐波脉动磁势，对零序阻抗产三及其倍数次空间谐波合成谐波脉动磁势，对零序阻抗产生影响，且随转子位置（直轴、交轴）的变化而产生脉动，生影响，且随转子位置（直轴、交
8、轴）的变化而产生脉动，性质为漏抗性质（谐波漏抗）性质为漏抗性质（谐波漏抗）n n每相绕组周围产生漏磁通，影响零序阻抗。每相绕组周围产生漏磁通，影响零序阻抗。（4）各序等效电路各序等效电路注意注意：励磁磁场只在电枢绕组中励磁磁场只在电枢绕组中感应产生有正序电势感应产生有正序电势4.3、单相稳定短路、单相稳定短路假设：非短路相空载边界条件：端点方程式分解为对称分量联立相序方程式得到：单相短路电流为：单相同步发电机的负载运行与三相电机的单相短路相似。(定、转子两边均为不对称的单相系统)短路电流中的高次谐波：在定子边有奇次谐波电压和电流，在转子边有偶数次谐波电压和电流。（根据反向旋转磁场的电磁感应）4
9、.4、两相稳定短路、两相稳定短路假设：正常相A开路1.端点方程式（边界条件）端点方程式（边界条件）：2.分解为对称分量分解为对称分量3.联立相序方程式联立相序方程式 得到各序电流4.两相短路电流两相短路电流：根据相序方程式，得到各相序电压：各相电压（1）根据短路实验求负序电抗）根据短路实验求负序电抗n n两相短路电流n n开路相电压开路相电压n n短路相电压短路相电压（2）两相对中点稳定短路）两相对中点稳定短路短路情况比较短路情况比较n n 例例 汽轮发电机各序阻抗为汽轮发电机各序阻抗为x x+=1.62=1.62，x x-=0.155=0.155，x x0 0=0.056=0.056；计算出
10、计算出 I Ik1 k1:I:Ik2 k2:I:Ik3k3=2.64:1.58:1=2.64:1.58:1在同一励磁电势在同一励磁电势E0E0下，单相稳定短路电流最大，两下，单相稳定短路电流最大，两相次之，三相最小。相次之，三相最小。实际上，由于运行方面的需要，大型同步发电机中实际上，由于运行方面的需要，大型同步发电机中点往往是通过接地电阻或电抗线圈接地，因此，点往往是通过接地电阻或电抗线圈接地，因此，实际上单相稳定短路电流并不总是最大。实际上单相稳定短路电流并不总是最大。4.5、单相稳定短路时的电枢反应、单相稳定短路时的电枢反应定子电流中包含有基波分量和所有的奇次谐波分量，转子电流中包含有直
11、流部分和所有的偶次谐波分量 n n在在隐隐极极式式电电机机中中，整整块块转转子子的的阻阻尼尼作作用用强强，负负序序旋旋转转磁磁场场被被削削弱弱得得较较多多，谐谐波波电电流流的的振振幅幅较较小小，相相应应不不对对称称运运行行带带来来的的不不良良影影响响有有所所改改善善。负负序序电电抗抗显显著著减减小小，不不对对称称负负载载引引起起的的端端电电压压不对称将降低。不对称将降低。n n在没有阻尼绕组的凸极式电机中，由于极面和在没有阻尼绕组的凸极式电机中，由于极面和极芯常用钢片叠成，故负序旋转磁场的削弱程极芯常用钢片叠成，故负序旋转磁场的削弱程度不大，谐波电流就有较大的振幅。度不大，谐波电流就有较大的振
12、幅。n n定子电流中的主要谐波为三次谐波，转于电流定子电流中的主要谐波为三次谐波，转于电流中的主要谐波为二次谐波，次数较高的谐波则中的主要谐波为二次谐波，次数较高的谐波则因振幅小，作用不大因振幅小，作用不大 4.6 同步发电机的失磁运行同步发电机的失磁运行n n同步发电机在运行过程中由于失去励磁而造成正常运行状态的破坏。同步发电机失磁后将转入异步发电机运行，从原来发出无功功率(感性的)转变为吸收无功功率。目前大型发电机组广泛采用静态励磁，虽然减少了旋转直流电机，但由于励磁系统复杂和元器件质量问题，使大中型发电机组故障总次数的半数以上由低励（励磁不足）或失磁引起。失磁的危害失磁的危害n n（1
13、1）低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，低励或失磁的发电机，从电力系统吸收无功功率，引起电力系统电压下降。若电压下降幅度太大，将可能会引起电力系统电压下降。若电压下降幅度太大，将可能会导致电力系统电压崩溃而瓦解。导致电力系统电压崩溃而瓦解。n n（2 2）对于大型发电机组，在失磁后系统将要向其输送大）对于大型发电机组，在失磁后系统将要向其输送大量的无功电流，这将可能会引起电力系统的震荡。量的无功电流，这将可能会引起电力系统的震荡。（3 3）失磁后，由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电失磁后，由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。差频电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许
14、值，流。差频电流在转子回路中产生的损耗，如果超出允许值，将使转子过热。特别是直接冷却高利用率的大型机组，其将使转子过热。特别是直接冷却高利用率的大型机组，其热容量的裕度相对降低，转子更易过热。而流过转子表层热容量的裕度相对降低，转子更易过热。而流过转子表层的差频电流，还可能在转子本体与槽楔、护环的接触面上的差频电流，还可能在转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热。发生严重的局部过热。n n（4 4）低励或失磁的发电机进入异步运行之后，由机端观测低励或失磁的发电机进入异步运行之后，由机端观测的发电机等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增大。的发电机等效电抗降低，从电力系统中吸收的无
15、功功率增大。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。因此，在重负荷下失磁进越小，所吸收的无功功率就越大。因此，在重负荷下失磁进入异步运行后，若不采取措施，发电机将因过电流使定子过入异步运行后，若不采取措施，发电机将因过电流使定子过热。热。n n（5 5）对于直接冷却、高利用率的大型汽轮发电机，其平均）对于直接冷却、高利用率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较小、惯性常数也相对降低、转子在纵轴异步转矩的最大值较小、惯性常数也相对降低、转子在纵轴和横轴方面也呈现较明显的不对称。由于这些原因，在重负和
16、横轴方面也呈现较明显的不对称。由于这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生周期性摆荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生周期性摆动。在这种情况下，将有很大动。在这种情况下，将有很大 的的 超过额定值的电磁转矩周超过额定值的电磁转矩周期性变化，其最大值期性变化，其最大值 可能达到可能达到4 45 5，使发电机周期性，使发电机周期性地严重超速。这些情况，都直接威胁着机组的安全。地严重超速。这些情况，都直接威胁着机组的安全。n n（6 6）低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部和）低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部和边缘铁芯过热，实际上，这一情况通常是限制发
17、电机失磁异边缘铁芯过热，实际上，这一情况通常是限制发电机失磁异步运行能力的主要条件。步运行能力的主要条件。4.7 同步发电机的保护配置同步发电机的保护配置n n发电机可能发生的故障和不正常工作状态发电机可能发生的故障和不正常工作状态 在电力系统中运行的发电机，小型的为在电力系统中运行的发电机，小型的为6 612MW12MW，大型的为大型的为200200600MW600MW。由于发电机的容量相差悬殊，在。由于发电机的容量相差悬殊，在设计、结构、工艺、励磁乃至运行等方面都有很大差异，设计、结构、工艺、励磁乃至运行等方面都有很大差异，这就使发电机及其励磁回路町能发生的故障、故障几率和这就使发电机及其
18、励磁回路町能发生的故障、故障几率和不正常工作状态有所不同。不正常工作状态有所不同。(1)(1)可能发生的主要故障：定子绕组相间短路；定子可能发生的主要故障：定子绕组相间短路；定子绕组一相匝间短路；定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接绕组一相匝间短路；定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地；转子绕组地；转子绕组(励磁回路励磁回路)接地；转子励磁回路低励接地；转子励磁回路低励(励磁励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流电流低于静稳极限所对应的励磁电流)、失去励磁。、失去励磁。(2)(2)主要的不正常工作状态：过负荷；定子绕组过电主要的不正常工作状态：过负荷；定子绕组过电流；定子绕组过电压流；定子绕组过电压(
19、水轮发电机、大型汽轮发电机水轮发电机、大型汽轮发电机)；三；三相电流不对称；失步相电流不对称；失步(大型发电机大型发电机)；逆功率；过励磁；断；逆功率；过励磁；断路器断口闪络；非全相运行等。路器断口闪络；非全相运行等。n n发电机应装设保护及其作用发电机应装设保护及其作用 对于发电机町能发生的故障和不正常工作状态，应根对于发电机町能发生的故障和不正常工作状态，应根据发电机的容量有选择地装设以下保护。据发电机的容量有选择地装设以下保护。(1)(1)纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短纵联差动保护：为定子绕组及其引出线的相间短路保护。路保护。(2)(2)横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保
20、护。横联差动保护：为定子绕组一相匝间短路保护。只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或只有当一相定子绕组有两个及以上并联分支而构成两个或三个中性点引出端时，才装设该种保护。三个中性点引出端时，才装设该种保护。(3)(3)单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保单相接地保护：为发电机定子绕组的单相接地保护。护。(4)(4)励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保护，励磁回路接地保护：为励磁回路的接地故障保护，分为一点接地保护和两点接地保护两种。水轮发电机都装分为一点接地保护和两点接地保护两种。水轮发电机都装设一点接地保护，动作于信号，而不装设两点接地保护。设一点接地保护，动作于信号，
21、而不装设两点接地保护。中小型汽轮发电机，当检查出励磁回路一点接地后再投入中小型汽轮发电机，当检查出励磁回路一点接地后再投入两点接地保护，大型汽轮发电机应装设一点接地保护。两点接地保护，大型汽轮发电机应装设一点接地保护。(5)(5)低励、失磁保护：为防止大型发电机低励低励、失磁保护：为防止大型发电机低励(励磁电流励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流低于静稳极限所对应的励磁电流)或失去励磁或失去励磁(励磁电流为励磁电流为零零)后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影后，从系统中吸收大量无功功率而对系统产生不利影响。响。100MW100MW及以上容量的发电机都装设这种保护。及以上容量的发电机都
22、装设这种保护。(6)(6)过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作过负荷保护：发电机长时间超过额定负荷运行时作用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护；用于信号的保护。中小型发电机只装设定子过负荷保护；大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。大型发电机应分别装设定子过负荷和励磁绕组过负荷保护。(7)(7)定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生定子绕组过电流保护：当发电机纵差保护范围外发生短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作时，为了可靠短路，而短路元件的保护或断路器拒绝动作时，为了可靠切除故障，则应装设反应外部短路的过电流保护。这种保切除故障，则应装设反应外部短
23、路的过电流保护。这种保护兼作纵差保护的后备保护。护兼作纵差保护的后备保护。(8)(8)定子绕组过电压保护：中小型汽轮发电机通常不装定子绕组过电压保护：中小型汽轮发电机通常不装设过电压保护。水轮发电机和大型设过电压保护。水轮发电机和大型第第284284页汽轮发电机都装设过电压保护，以切除突然甩去页汽轮发电机都装设过电压保护，以切除突然甩去全部负荷后引起定子绕组过电压。全部负荷后引起定子绕组过电压。(9)(9)负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三负序电流保护：电力系统发生不对称短路或者三相负荷不对称相负荷不对称(如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太如电气机车、电弧炉等单相负荷的比重太大大)时
24、，发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产时，发电机定子绕组中就有负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速，因此在转生反向旋转磁场，相对于转子为两倍同步转速，因此在转子中出现子中出现100Hz100Hz的倍频电流，它会使转子端部、护环内表的倍频电流，它会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因面等电流密度很大的部位过热，造成转子的局部灼伤，因此应装设负序电流保护。中小型发电机多装设负序定时限此应装设负序电流保护。中小型发电机多装设负序定时限电流保护；大型发电机多装设负序反时限电流保护，其动电流保护；大型发电机多装设负序反时限电流保护，其动作
25、时限完全由发电机转子承受负序发热的能力作时限完全由发电机转子承受负序发热的能力(A)(A)决定，决定，不考虑与系统保护配合。不考虑与系统保护配合。(10)(10)失步保护：大型发电机应装设反应系统振荡过程失步保护：大型发电机应装设反应系统振荡过程的失步保护。中小型发电机都不装设失步保护，当系统发的失步保护。中小型发电机都不装设失步保护，当系统发生振荡时，由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电生振荡时，由运行人员判断，根据情况用人工增加励磁电流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法来处理。流、增加或减少原动机出力、局部解列等方法来处理。(11)(11)逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保
26、逆功率保护：当汽轮机主汽门误关闭，或机炉保护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，发电机护动作关闭主汽门而发电机出口断路器未跳闸时，发电机失去原动力变成电动机运行，从电力系统吸收有功功率。失去原动力变成电动机运行，从电力系统吸收有功功率。这种工况对发电机并无危险，但由于鼓风损失，汽轮机尾这种工况对发电机并无危险，但由于鼓风损失，汽轮机尾部叶片有可能过热而造成汽轮机事故，故大型机组要装设部叶片有可能过热而造成汽轮机事故，故大型机组要装设用逆功率继电器构成的逆功串保护，用于保护汽轮机。用逆功率继电器构成的逆功串保护，用于保护汽轮机。4.84.8大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则大型汽轮发
27、电机非正常和特殊运行及维护导则大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则n n一、进相运行一、进相运行一、进相运行一、进相运行 1.1.一般要求一般要求一般要求一般要求 进相运行属于正常运行范畴的特殊运行方式。进相运行属于正常运行范畴的特殊运行方式。大型发电机应当具备按照电网需求随时进相运行的能大型发电机应当具备按照电网需求随时进相运行的能力，以便为系统提供较好的动态无功储备，确保电网的电力，以便为系统提供较好的动态无功储备，确保电网的电压质量和经济运行。按照压质量和经济运行。按照GB/T70642002GB/T70642002中中5.135.13的要求，
28、的要求，汽轮发电机在设计时已具备了带额定负荷进相运行范围可汽轮发电机在设计时已具备了带额定负荷进相运行范围可以达到超前功率因数以达到超前功率因数0.950.95的能力，但设计和制造时仅能考的能力，但设计和制造时仅能考虑励磁调节性能和定子端部附加发热的限制，实际进相运虑励磁调节性能和定子端部附加发热的限制，实际进相运行时还必须考虑发电机与系统之间相关的限制条件，如发行时还必须考虑发电机与系统之间相关的限制条件，如发电机静稳定、系统电压以及厂用电压降低等。电机静稳定、系统电压以及厂用电压降低等。n n2.2.实际进相能力的确定实际进相能力的确定实际进相能力的确定实际进相能力的确定 进相运行时定子端
29、部的附加发热问题通常已由进相运行时定子端部的附加发热问题通常已由专门的设计加以解决，但某些早期生产的汽轮发专门的设计加以解决，但某些早期生产的汽轮发电机电机(如部分双水内冷发电机如部分双水内冷发电机)定子端部可能仍存定子端部可能仍存在发热较高的问题；当励磁系统设计适当时，一在发热较高的问题；当励磁系统设计适当时，一般都可以满足发电机静稳定的要求；厂用电压的般都可以满足发电机静稳定的要求；厂用电压的限制则主要取决于系统配置。实际进相运行能力限制则主要取决于系统配置。实际进相运行能力应当通过不同有功负荷下的进相试验应当通过不同有功负荷下的进相试验(通常在通常在0.5PN0.5PN1.0 PN1.0
30、 PN间取间取3 34 4点点)确定安全的进相范围，确定安全的进相范围，进相试验的限值如下：进相试验的限值如下：a)a)定子端部发热定子端部发热按生产厂家提供出力图，或监视按生产厂家提供出力图，或监视端部温度预埋测点，不得超过端部温度预埋测点，不得超过GB/T 7064GB/T 7064规定的温度限值。规定的温度限值。b)b)发电机静稳定发电机静稳定试验时励磁调节器应投入运行，试验时励磁调节器应投入运行，并能稳定调节，确保发电机不会发生振荡，并能稳定调节，确保发电机不会发生振荡，同时应监视发电机功角万变化。万的控制数值应由电同时应监视发电机功角万变化。万的控制数值应由电网调度根据电网运行的稳定
31、性和励磁调节器的性能决定，网调度根据电网运行的稳定性和励磁调节器的性能决定，为留有一定的安全裕度一般控制万不超过为留有一定的安全裕度一般控制万不超过7070。c)c)厂用电压厂用电压控制在不低于额定电压的控制在不低于额定电压的95%95%。电厂应根据发电机进相试验绘制指导实际进相运行的出电厂应根据发电机进相试验绘制指导实际进相运行的出力图，并编制相应的进相运行规程，根据电网的需要进相力图，并编制相应的进相运行规程，根据电网的需要进相运行。运行。3.有关检修和附属设备配置的规定有关检修和附属设备配置的规定 对发电机检修不做特殊规定。新建或设备改造的发电机定子端部压指、屏蔽环及边段铁芯等处宜预埋设
32、检温计。励磁系统应采用可以在线调整低励限制定值的微机型励磁装置。运行应监视发电机双向无功功率和功率因数。根据要求的进相深度，当静稳定成为限制进相因素时，应监视功角进相运行。2.失步运行具体规定失步运行具体规定 当失步振荡中心在发电机一变压器组内部时，当失步振荡中心在发电机一变压器组内部时，当失步振荡中心在发电机一变压器组内部时，当失步振荡中心在发电机一变压器组内部时，应当立即解列发电机。应当立即解列发电机。应当立即解列发电机。应当立即解列发电机。当发电机电流低于三相出口短路电流的当发电机电流低于三相出口短路电流的当发电机电流低于三相出口短路电流的当发电机电流低于三相出口短路电流的60%60%7
33、0%70%时时时时(通常振荡中心在发电机变压器组外部通常振荡中心在发电机变压器组外部通常振荡中心在发电机变压器组外部通常振荡中心在发电机变压器组外部)，发电机组允许失步运行发电机组允许失步运行发电机组允许失步运行发电机组允许失步运行5 5个个个个2020个振荡周期，并应个振荡周期，并应个振荡周期，并应个振荡周期，并应当立即增大发电机励磁，同时减少有功负荷，切当立即增大发电机励磁，同时减少有功负荷，切当立即增大发电机励磁，同时减少有功负荷，切当立即增大发电机励磁，同时减少有功负荷，切换厂用电，争取在短时间内恢复同步或在系统适换厂用电，争取在短时间内恢复同步或在系统适换厂用电，争取在短时间内恢复同
34、步或在系统适换厂用电，争取在短时间内恢复同步或在系统适当地点解列。当地点解列。当地点解列。当地点解列。现有运行机组如不能完全满足上述规定，应与现有运行机组如不能完全满足上述规定，应与现有运行机组如不能完全满足上述规定，应与现有运行机组如不能完全满足上述规定，应与制造部门协商确定运行条件。制造部门协商确定运行条件。制造部门协商确定运行条件。制造部门协商确定运行条件。3.检修维护和附属设备配置规定检修维护和附属设备配置规定 对较轻微的失步故障不做特殊的检修规定，仅在发生对较轻微的失步故障不做特殊的检修规定，仅在发生过严重失步振荡过严重失步振荡(失步振荡时间超过上述规定失步振荡时间超过上述规定)以后
35、应当及以后应当及时检查发电机组的健康情况，重点检查发电机组的轴系扭时检查发电机组的健康情况，重点检查发电机组的轴系扭振和疲劳寿命损失、联轴器螺栓和轴承裂纹等情况，同时振和疲劳寿命损失、联轴器螺栓和轴承裂纹等情况，同时详细检查定子绕组端部的紧固情况，当发现存在松动和磨详细检查定子绕组端部的紧固情况，当发现存在松动和磨损以及端部整体动态特性性能劣化时必须及时加以处理。损以及端部整体动态特性性能劣化时必须及时加以处理。再运行半年至一年后应利用停机机会再一次检查端部紧固再运行半年至一年后应利用停机机会再一次检查端部紧固情况。情况。有条件的发电机建议加装扭应力监测和分析设备，对有条件的发电机建议加装扭应
36、力监测和分析设备，对轴系寿命损耗进行在线监视。轴系寿命损耗进行在线监视。三、三、三、三、失磁异步运行失磁异步运行失磁异步运行失磁异步运行1 1 一般要求一般要求一般要求一般要求 失磁异步运行属于应避免而又不可能完全排除的非正失磁异步运行属于应避免而又不可能完全排除的非正失磁异步运行属于应避免而又不可能完全排除的非正失磁异步运行属于应避免而又不可能完全排除的非正常运行状态。常运行状态。常运行状态。常运行状态。因发电机失磁瞬间可以从发送无功的正常运行状态，因发电机失磁瞬间可以从发送无功的正常运行状态，因发电机失磁瞬间可以从发送无功的正常运行状态，因发电机失磁瞬间可以从发送无功的正常运行状态，立即阶
37、跃为吸收无功状态，造成对电网非常不利的大幅度立即阶跃为吸收无功状态，造成对电网非常不利的大幅度立即阶跃为吸收无功状态，造成对电网非常不利的大幅度立即阶跃为吸收无功状态，造成对电网非常不利的大幅度无功负荷变化，故应当严格限制失磁异步运行条件。运行无功负荷变化，故应当严格限制失磁异步运行条件。运行无功负荷变化，故应当严格限制失磁异步运行条件。运行无功负荷变化，故应当严格限制失磁异步运行条件。运行实践表明，有限的短时异步运行对发电机组运行是有利的，实践表明，有限的短时异步运行对发电机组运行是有利的，实践表明，有限的短时异步运行对发电机组运行是有利的，实践表明，有限的短时异步运行对发电机组运行是有利的
38、，可能因此恢复励磁，从而避免发电机紧急掉闸对热动力设可能因此恢复励磁，从而避免发电机紧急掉闸对热动力设可能因此恢复励磁，从而避免发电机紧急掉闸对热动力设可能因此恢复励磁，从而避免发电机紧急掉闸对热动力设备的冲击，若不能恢复励磁，短时的异步运行也可以使机备的冲击，若不能恢复励磁，短时的异步运行也可以使机备的冲击，若不能恢复励磁，短时的异步运行也可以使机备的冲击，若不能恢复励磁，短时的异步运行也可以使机组负荷在解列前以适当速度减少以至足以转至其他机组。组负荷在解列前以适当速度减少以至足以转至其他机组。组负荷在解列前以适当速度减少以至足以转至其他机组。组负荷在解列前以适当速度减少以至足以转至其他机组
39、。失磁异步运行对电网的不利影响较大，无论是立即从电网失磁异步运行对电网的不利影响较大，无论是立即从电网失磁异步运行对电网的不利影响较大，无论是立即从电网失磁异步运行对电网的不利影响较大，无论是立即从电网解列还是允许快速减负荷后短时运行，都会对电网造成一解列还是允许快速减负荷后短时运行，都会对电网造成一解列还是允许快速减负荷后短时运行，都会对电网造成一解列还是允许快速减负荷后短时运行，都会对电网造成一定的冲击。定的冲击。定的冲击。定的冲击。2 2 失磁异步运行的限制条件失磁异步运行的限制条件失磁异步运行的限制条件失磁异步运行的限制条件 汽轮发电机失磁异步运行的能力及限值，与电网容量、汽轮发电机失
40、磁异步运行的能力及限值，与电网容量、机组容量、有否特殊设计等有关。机组容量、有否特殊设计等有关。失去励磁的发电机因汽轮机机械转矩大于电机的平均异失去励磁的发电机因汽轮机机械转矩大于电机的平均异步转矩可以产生较大的滑差，而异步转矩还因定子电压的步转矩可以产生较大的滑差，而异步转矩还因定子电压的下降而减少，所以要维持发电机短时运行，必须快速降负下降而减少，所以要维持发电机短时运行，必须快速降负荷。荷。若有功相应减少，滑差维持在一个较低水平若有功相应减少，滑差维持在一个较低水平(通常小于通常小于0.5%)0.5%)，则转子过热不会成为汽轮发电机异步运行的限制因，则转子过热不会成为汽轮发电机异步运行的
41、限制因素。通常转子绕组的感应电压数值不会成为限制因素。素。通常转子绕组的感应电压数值不会成为限制因素。如果在规定的短时运行时间内不能恢复励磁，则机组应如果在规定的短时运行时间内不能恢复励磁，则机组应当与系统解列。当与系统解列。具备如下条件时，可以短时异步运行：具备如下条件时，可以短时异步运行：a)a)电网有足够的无功余量去维持一个合理的电电网有足够的无功余量去维持一个合理的电压水平。压水平。b)b)机组能迅速减少负荷机组能迅速减少负荷(应自动进行应自动进行)到允许水到允许水平。平。c)c)发电机的厂用电系统可以自动切换到另一个发电机的厂用电系统可以自动切换到另一个电源。电源。3 失磁运行的规定
42、失磁运行的规定 发电机失去励磁后是否允许机组快速减负荷并发电机失去励磁后是否允许机组快速减负荷并短时运行，应根据电网和机组的实际情况综合考短时运行，应根据电网和机组的实际情况综合考虑，电网运营部门应当与电厂就具体机组失磁后虑，电网运营部门应当与电厂就具体机组失磁后可能的运行方式达成协议。可能的运行方式达成协议。若电网不允许发电机无励磁运行，应由失磁保若电网不允许发电机无励磁运行，应由失磁保护立即将发电机与电网解列。护立即将发电机与电网解列。从发电机本身的能力可对失磁异步运行做出如从发电机本身的能力可对失磁异步运行做出如下规定。下规定。由于定子端部温升迅速升高且异步转矩较小，由于定子端部温升迅速
43、升高且异步转矩较小，由于定子端部温升迅速升高且异步转矩较小，由于定子端部温升迅速升高且异步转矩较小，按照按照按照按照GB/T 70642002GB/T 70642002中中中中5.145.14的规定，的规定，的规定，的规定，300MW300MW及以及以及以及以下机组可以在失磁后下机组可以在失磁后下机组可以在失磁后下机组可以在失磁后60s60s内减负荷至额定有功功率内减负荷至额定有功功率内减负荷至额定有功功率内减负荷至额定有功功率的的的的60%60%，90s90s内降至内降至内降至内降至40%40%，在额定定子电压下带，在额定定子电压下带，在额定定子电压下带，在额定定子电压下带0.40.4倍额定
44、有功，定子电流不超过倍额定有功，定子电流不超过倍额定有功，定子电流不超过倍额定有功，定子电流不超过1.01.0倍倍倍倍1.11.1倍时，发倍时，发倍时，发倍时，发电机总的失磁运行时间不超过电机总的失磁运行时间不超过电机总的失磁运行时间不超过电机总的失磁运行时间不超过15min15min。600MW600MW级级级级及以上机组的允许运行时问和减负荷方式应由电及以上机组的允许运行时问和减负荷方式应由电及以上机组的允许运行时问和减负荷方式应由电及以上机组的允许运行时问和减负荷方式应由电网运营部门、用户与制造厂共同协商决定。网运营部门、用户与制造厂共同协商决定。网运营部门、用户与制造厂共同协商决定。网
45、运营部门、用户与制造厂共同协商决定。4 4 相关的检修规定相关的检修规定相关的检修规定相关的检修规定 按规定时间承受短时失磁运行的发电机可以按正常规按规定时间承受短时失磁运行的发电机可以按正常规定进行检修。定进行检修。对于发生严重失磁运行事故的发电机，例如超过上述对于发生严重失磁运行事故的发电机，例如超过上述规定的负荷和时间，或引起强烈系统振荡，规定的负荷和时间，或引起强烈系统振荡，应当尽快对发电机组进行停机检查，重点检查发电机应当尽快对发电机组进行停机检查，重点检查发电机组的轴系扭振和疲劳寿命损失、联轴器螺栓和组的轴系扭振和疲劳寿命损失、联轴器螺栓和 轴承裂纹等情况，同时详细检查定子绕组端部
46、的紧固情轴承裂纹等情况，同时详细检查定子绕组端部的紧固情况，当发现存在松动和磨损以及端部整体动态特性性能劣况，当发现存在松动和磨损以及端部整体动态特性性能劣化时必须及时加以处理，再运行半年至一年后应再一次利化时必须及时加以处理，再运行半年至一年后应再一次利用停机机会检查端部的紧固情况。用停机机会检查端部的紧固情况。四、频率异常四、频率异常四、频率异常四、频率异常1.1.一般要求一般要求一般要求一般要求 频率异常属于应避免而又不可能完全排除的非正常运频率异常属于应避免而又不可能完全排除的非正常运行状态。行状态。电力系统由于某种原因造成有功功率不平衡时，频率将电力系统由于某种原因造成有功功率不平衡
47、时，频率将偏离额定值。偏离的程度与系统有功功率不平衡情况及系偏离额定值。偏离的程度与系统有功功率不平衡情况及系统的负荷频率特性等因素有关。统的负荷频率特性等因素有关。限制系统频率降低，一般采用低频减负荷，但由于低频限制系统频率降低，一般采用低频减负荷，但由于低频减负荷装置的动作时延和电力系统的惯性，在减负荷后系减负荷装置的动作时延和电力系统的惯性，在减负荷后系统频率的恢复有一定的时延。所以，当系统由于某种原因统频率的恢复有一定的时延。所以，当系统由于某种原因突然出现功率严重短缺时，即使采用了低频减负荷，系统突然出现功率严重短缺时，即使采用了低频减负荷，系统也不可避免地将出现短暂的频率降低。频率
48、降低的程度和也不可避免地将出现短暂的频率降低。频率降低的程度和持续时问与电力系统的具体情况及低频减负荷的配置和整持续时问与电力系统的具体情况及低频减负荷的配置和整定有关。定有关。如果系统频率下降时处理不当而将机组跳闸，则此时机如果系统频率下降时处理不当而将机组跳闸，则此时机如果系统频率下降时处理不当而将机组跳闸，则此时机如果系统频率下降时处理不当而将机组跳闸，则此时机组跳闸造成的系统功率短缺将进一步导致频率降低，因而组跳闸造成的系统功率短缺将进一步导致频率降低，因而组跳闸造成的系统功率短缺将进一步导致频率降低，因而组跳闸造成的系统功率短缺将进一步导致频率降低，因而形成连锁反应，严重时最终导致系
49、统崩溃。所以为防止电形成连锁反应，严重时最终导致系统崩溃。所以为防止电形成连锁反应，严重时最终导致系统崩溃。所以为防止电形成连锁反应，严重时最终导致系统崩溃。所以为防止电网频率异常时发生电网崩溃事故，发电机组应当具有必要网频率异常时发生电网崩溃事故，发电机组应当具有必要网频率异常时发生电网崩溃事故，发电机组应当具有必要网频率异常时发生电网崩溃事故，发电机组应当具有必要的频率异常运行能力。同时，机组低频保护整定必须与系的频率异常运行能力。同时，机组低频保护整定必须与系的频率异常运行能力。同时，机组低频保护整定必须与系的频率异常运行能力。同时，机组低频保护整定必须与系统频率降低特性协调，即系统频率
50、降低不应使机组保护动统频率降低特性协调，即系统频率降低不应使机组保护动统频率降低特性协调，即系统频率降低不应使机组保护动统频率降低特性协调，即系统频率降低不应使机组保护动作而引起恶性连锁反应。作而引起恶性连锁反应。作而引起恶性连锁反应。作而引起恶性连锁反应。2 发电机组频率异常的限制因素发电机组频率异常的限制因素 限制大机组在频率异常时运行的因素主要为汽轮机叶限制大机组在频率异常时运行的因素主要为汽轮机叶片谐振。汽轮机叶片的谐振频率和允许时间特性与叶片的片谐振。汽轮机叶片的谐振频率和允许时间特性与叶片的长度、断面形状及材质等因素有关。电力系统频率的变化长度、断面形状及材质等因素有关。电力系统频