新聞主題	發(fā)電機三相不平衡負載試驗步驟

 

摘要：發(fā)電機不平衡運行也是屬于非正常工作狀態(tài)。在實(shí)際運行中，引起發(fā)電機不平衡運行的原因可能是多種多樣的，如不平衡負荷、輸電線(xiàn)路不平衡以及非全相運行狀態(tài)等。當同步發(fā)電機不平衡運行時(shí)，由對稱(chēng)分量法可知，定子繞組中除了有正序電流外，還有負序電流。所以發(fā)電機三相不平衡運行的特點(diǎn)就是伴隨著(zhù)出現負序電流?？得魉构驹?/span>本文通過(guò)對負序電流給發(fā)電機造成危害的分析和舉例，增強值班員對不平衡運行的處理緊迫感，并能根據標準進(jìn)行果斷處理，必要時(shí)臨時(shí)擴大停電范圍來(lái)保證發(fā)電機的安全。

 

一、不平衡運行現象和危害

 

1、不平衡運行的現象

      判斷不平衡運行應將多種表計結合起來(lái)，不得以一種表計為準。 發(fā)電機三相不平衡等效電路和相量圖如圖1所示。

（1）掌握發(fā)電機正常運行負序電流一般指示多少，本發(fā)電機從并網(wǎng)到滿(mǎn)負荷時(shí)負序電流變化多大，掌握本機組正常運行時(shí)的基準值。

（2）當系統中有較大的單相負荷時(shí)，并網(wǎng)中的發(fā)電機互相分擔，同時(shí)單相負荷占總發(fā)電機負荷比例小，負序電流增加不明顯，三相電流差能從50A增至100A左右。

（3）當系統有不平衡短路時(shí)，距短路點(diǎn)近的發(fā)電機，負序電流能出現報警，此時(shí)發(fā)電機三相電流差指示明顯，隨故障切除而消失。

（4）主變高壓側某相接觸電阻增大，發(fā)電機一相電流大，二相電流??；發(fā)電機一相線(xiàn)圈斷股或開(kāi)焊一相降低，其他兩相不變。此現象負荷越高越明顯。

（5）發(fā)電機主開(kāi)關(guān)發(fā)生非全相，未經(jīng)升壓的主開(kāi)關(guān)，斷一相則一相無(wú)電流曰經(jīng)主變升壓的主開(kāi)關(guān)非全相，斷一相發(fā)電機電流一相大兩相小，兩相跳開(kāi)主變中性點(diǎn)接地時(shí)，發(fā)電機兩相有電流，主變中性點(diǎn)不接地時(shí)，發(fā)電機三相無(wú)電流。發(fā)電機主開(kāi)關(guān)與DEH關(guān)系圖如圖2所示。

2、不平衡運行的危害

      同步發(fā)電機是根據三相電流對稱(chēng)的情況下能夠長(cháng)期運行設計的，但實(shí)際中不平衡運行情況也是經(jīng)常遇到的，如單相電爐負載、發(fā)電機主開(kāi)關(guān)合斷時(shí)三相不同期或非全相、系統中的兩相或單相接地短路、發(fā)電機線(xiàn)圈匝間短路或開(kāi)路，都會(huì )導致發(fā)電機運行狀態(tài)破壞，導致三相電壓電流不平衡，最終影響發(fā)電機及系統用戶(hù)的安全運行，如處理不及時(shí)將會(huì )造成發(fā)電機轉子嚴重損壞。負序電流的危害不能直接監視，值班員一般重視不夠，不能迅速進(jìn)行處理，對發(fā)電機轉子造成危害。

      以柴油發(fā)電機為例，發(fā)電機不平衡運行時(shí)，定子電流中的負序分量，產(chǎn)生與轉子的旋轉方向相反的旋轉磁場(chǎng)，將使轉子上的各個(gè)部件諸如大齒、小齒、槽楔、護環(huán)、勵磁繞組及阻尼繞組，切割負序磁場(chǎng)，產(chǎn)生頻率為100 Hz的感應電流。由于交流電的集膚效應，感應電流只能在轉子表面的薄層中流過(guò)，這些電流不僅流過(guò)轉子本體，還流過(guò)護環(huán)、心環(huán)以及轉子的槽楔與齒，并流經(jīng)槽楔與齒與護環(huán)的許多接觸面。由于這些接觸面的電阻很高，發(fā)熱尤其嚴重，后果不堪設想。其次是負序電流引起附加轉距產(chǎn)生振動(dòng)。這些危害值班員監視不到，有些運行值班員不能深刻了解，重視不夠，使負序電流作用時(shí)間過(guò)長(cháng)，造成嚴重后果。

 

圖1  發(fā)電機三相不平衡等效電路和相量圖

圖2  發(fā)電機主開(kāi)關(guān)與DEH關(guān)系圖

 

二、發(fā)電機不平衡運行時(shí)的主要條件

 

      發(fā)電機的轉子是凸極式的，散熱條件較好，當它與隱極機有同樣的不平衡運行條件時(shí)，其附加發(fā)熱溫升較低，如有阻尼繞組，雖可引起阻尼繞組的發(fā)熱，但阻尼繞組可以削弱負序磁場(chǎng)的影響，從而減輕轉子的發(fā)熱程度。但是，發(fā)電機的轉子直徑較大，縱軸和橫軸的磁導差別也較大，因而由負序電流所引起的機械振動(dòng)較嚴重，同時(shí)，由于發(fā)電機的機座是焊接件，承受振動(dòng)的能力又較弱，所以附加振動(dòng)就可能成為限制發(fā)電機不平衡運行的主要條件。發(fā)電機不平衡運行時(shí)，其允許負荷主要決定于下列三個(gè)條件：

① 負荷最大相的定子電流不應超過(guò)發(fā)電機定子的額定電流。

② 轉子最熱點(diǎn)的溫度，不應超過(guò)轉子絕緣材料和金屬材料的允許溫度。

③ 不平衡運行時(shí)出現的機械振動(dòng)，不應超過(guò)允許范圍，機械振動(dòng)的允許值按制造廠(chǎng)推薦的標準確定。

      第一個(gè)條件是考慮到定子繞組的發(fā)熱不超過(guò)允許值。第二個(gè)和第三個(gè)條件是針對不平衡運行時(shí)出現的負序申流所造成的危害而提出來(lái)的。由于發(fā)電機的結構、材料和冷卻方式等的不同，負序電流允許范圍也不同。因此不平衡運行時(shí)，負序電流的允許值和允許時(shí)間都不應超出制造廠(chǎng)家規定的范圍。如無(wú)制造廠(chǎng)家的規定，可參照我國規定的發(fā)電機不平衡運行時(shí)的允許電流和持續時(shí)間來(lái)執行。

 

三、限制不平衡運行的標準

 

      理解規程規定并嚴格執行，將標準記在心中，并堅定執行。

1、發(fā)電運行中三相電流之差不得超過(guò)額定值的10%

      運行人員對定子電流的監視也可間接對負序電流的監視。用對稱(chēng)分量法計算負序電流如下：

 Ⅰ_A2=0.17 ｛(Ⅰ_A-Ⅰ_B)+(Ⅰ_A-Ⅰ_c）｝+j0.866（Ⅰ_B-Ⅰ_c）

      由式可知發(fā)電機的三相電流差增大時(shí)，負序電流也增大。經(jīng)計算柴油發(fā)電機的三相電流差是額定值10%時(shí)，負序電流占額定值約6%。在這個(gè)電流下，轉子的發(fā)熱是能承受的。所以規程規定柴油發(fā)電機的三相電流之差不超過(guò)額定值的10%。

2、負序電流定值標準

      不平衡程度通常用負序電流對額定電流的百分數表示，為了方便運行人監視，現場(chǎng)常裝負序電流百分數表。正常運行中由于負荷性質(zhì)有不斷變化，負序電流表指示也不穩定，一般不超過(guò)1.0%，當負荷發(fā)生變化，負序電流不大于5%時(shí)，對發(fā)電機影響不大，可以正常運行，但當超過(guò)10%時(shí)，將會(huì )引起電網(wǎng)電壓顯著(zhù)的不平衡，轉子表面將明顯發(fā)熱超溫。圖3為不平衡程度和發(fā)電機允許輸出容量關(guān)系圖，作為帶負荷參考。

3、負序能力標準

      當負序電流到一定的數值后，短時(shí)間內由負序損耗（如圖4所示）產(chǎn)生的熱量來(lái)不及散出，視為絕熱過(guò)程，轉子表面的平均溫升與轉子的負序能量I22t成正比。實(shí)踐證明用I22t作為負序能力的判據是行之有效的?，F場(chǎng)實(shí)際裝有I22 t數值累計表，當負序電流報警后，開(kāi)始啟動(dòng)并累計。

 

圖3  負序電流與發(fā)電機允許輸出有功曲線(xiàn)

圖4  發(fā)電機負序電流損耗相量圖

 

四、發(fā)電機不平衡運行的試驗

 

      康明斯公司通過(guò)對自勵恒壓發(fā)電機三相不平衡負載試驗的介紹，使客戶(hù)與售后維修員可掌握三相負載作星形、三角形聯(lián)接的方法，驗證線(xiàn)電壓與相電壓、線(xiàn)電流與相電流之間的關(guān)系，并充分理解三相四線(xiàn)制供電系統中中性線(xiàn)的作用。

1、三相負載對稱(chēng)關(guān)系

      三相負載可接成星形（Y形）或三角形（4形）。三相負載為對稱(chēng)時(shí)存在以下關(guān)系∶

（1）三相負載為不平衡星形接法時(shí)，必須采用三相四線(xiàn)制接法，即Y0接法。中性線(xiàn)必須牢固聯(lián)接，以保證三相不平衡負載的每相電壓維持對稱(chēng)。

（2）若中性線(xiàn)斷開(kāi)，會(huì )導致三相負載電壓的不平衡，致使輕負載相相電壓過(guò)高，使負載受損重負載相的相電壓過(guò)低，負載不能正常工作。

      故對于三相負載一律采用三相四線(xiàn)制（Y0接法）。三相負載不平衡三角形接法時(shí)，線(xiàn)電流10=√3相電流I，但只要電源的線(xiàn)電壓對稱(chēng)，加在三相負載上的電壓保持對稱(chēng)，對各相負載工作無(wú)影響。

2、試驗步驟

（1）不平衡負載工作時(shí)三相電壓偏差的測定試驗

      發(fā)電機在自勵的情況下，先加25％額定功率的三相對稱(chēng)負載，此時(shí)輸出電壓和功率因數均應為額定值（一般為0.8滯后）。之后，在其中一相上再加25‰一相額定功率的電阻性負載（對晶閘管整流器勵磁方式的電機，應加在有晶閘管整流器的那一相上）。用準確度不低于0.5級的電壓表測量三相線(xiàn)電壓值。計算三個(gè)線(xiàn)電壓的不平衡度（用‰表示），該不平衡度即為不平衡負載工作時(shí)三相電壓偏差。一般用途的發(fā)電機，該值應在±5‰以?xún)取?/span>

（2）不平衡負載工作時(shí)各繞組溫升的測定試驗

      發(fā)電機在自勵的情況下，先加70％額定功率的三相對稱(chēng)負載，此時(shí)輸出電壓、頻率和功率因數均應為額定值。之后，在任意兩相上再加電阻性負載，所加數值應使該兩相的輸出電流達到額定值（此時(shí)電流的負序分量約為12％）。維持上述負載連續運行到溫升穩定，然后測定各部位的溫升或溫度（有關(guān)程序和計算方法見(jiàn)“熱試驗”）。

3、實(shí)驗結果分析

      根據原理圖5所示，分別對三相負載（對稱(chēng)、不平衡）星形聯(lián)接（Y、Y0)和三角形(△、△0)聯(lián)接檢測，并按圖6接線(xiàn)后，按Y接B相斷開(kāi)項測得值與理論值相差太多。

      由三相不平衡負載理論分析計算：

（1）A相負載為一個(gè)燈泡，B相負載斷開(kāi)，C相負載為三個(gè)燈泡并聯(lián)，因此R A=3R C—(1)式；

（2）B相斷開(kāi)時(shí)，AC兩相相當于串聯(lián)，故有UA0=3UC0—(2)式；

      而實(shí)驗結果數據：UA0≈6UC0，為此我們進(jìn)行了多次相同的實(shí)驗，但實(shí)驗結果沒(méi)有大的變化。我們又對白熾燈的電阻進(jìn)行理論計算，電阻為P=U2/R=2202/15=3227Ω。接著(zhù)我們用萬(wàn)用表對白熾燈不通電情況下進(jìn)行了電阻測量，測量值近似為400Ω，測量值與理論值相差近10倍。

 

圖5  三相發(fā)電機不平衡運行實(shí)驗原理圖

圖6  三相不平衡負載試驗接線(xiàn)電路圖

 

總結：

      總之，對發(fā)電機三相不平衡運行首先要從思想上重視，了解危害，掌握發(fā)電機容量及轉子冷卻方式不同，對負序電流的耐受能力不一樣，清楚各種情況下的負序電流的標準。處理的目的是迅速將負序電流降至標準范圍內，越快越好。發(fā)生非全相時(shí)應設法保證發(fā)電機電流為零，發(fā)電機主開(kāi)關(guān)無(wú)法斷開(kāi)且柴油發(fā)電機無(wú)法維持3000轉，發(fā)電機電壓無(wú)法維持時(shí)，發(fā)電機負序電流會(huì )特別大，處理應分秒必爭，應立即拉開(kāi)上一級開(kāi)關(guān)或拉開(kāi)母線(xiàn)上所有進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，切不可有任何顧慮，此時(shí)為了保證發(fā)電機不受致命的損壞，暫時(shí)擴大停電范圍是值得的，也是完全正確的。

----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://