新聞主題	發(fā)電機逆功率保護的作用及原理

 

摘要：當兩臺以上柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時(shí)，若其中一臺柴油機工作不正?；虿裼蜋C與發(fā)電機聯(lián)軸器損壞等原因，使該機組的發(fā)電機不但不能輸出有功功率，反而從供電系舯吸收功率，同步發(fā)電機變?yōu)橥诫妱?dòng)機，即同步發(fā)電機處于逆功率狀態(tài)下運行。如果同步發(fā)電機在逆功率狀態(tài)下運行，對供電系統是不利的，造成參以并聯(lián)運行其他機組過(guò)載跳閘，供電中斷，因此，應采取措施進(jìn)行逆功率保護。

一、逆功率的產(chǎn)生機理

 

      目前，在大型發(fā)電機組上一般裝設了兩套獨立的逆功率保護裝置，即程序跳閘逆功率和單純的電氣逆功率保護，來(lái)限制發(fā)電機逆功率的大小。一般最大不超過(guò)額定有功功率的10%左右。從原理講，柴油發(fā)電機可以逆功率運行。但實(shí)際上，當逆功率運行時(shí)發(fā)電機就成了電動(dòng)機了，不但發(fā)出的電送布出去要自身消耗，而其還要使用電網(wǎng)的電。長(cháng)時(shí)間逆功率運行就有可能造成繞組燒毀。因此，在一般情況下，不得將發(fā)電機長(cháng)時(shí)間逆功率運行?？得魉拱l(fā)電機的逆功率保護功能是防止柴油機失去動(dòng)力后，電力系統向發(fā)電機倒送功率的。當功率方向發(fā)生改變后，發(fā)電機就變成了電動(dòng)機，從發(fā)出功率變?yōu)槲展β?。這樣由于柴油機的轉速非?？?，受到這里的功率變換后會(huì )在柴油機上產(chǎn)生一個(gè)反向力矩，損壞柴油機，同時(shí)無(wú)謂地消耗電力。

 

圖1  并網(wǎng)柜二次原理圖

圖2  逆功率保護一次方案設計圖

 

 

二、晶體管逆功率保護裝置

 

      由于逆功率保護是有功功率方向保護，因此，它的檢測信號，應取電壓、電流兩方面的信號及其相位關(guān)系，并將其轉換為反應有功功率的方向和大小的直流電壓控制信號。該裝置逆功率保護信號是取自發(fā)電機S相的電壓和電流來(lái)進(jìn)行單相逆功率檢測。它的電壓形成回路中，電壓變換器m₁、m₂噸的原邊接成對稱(chēng)星形，取出電壓U_so作為電壓信號，并使U_so與發(fā)電機輸出的相電壓U_so同相位，其電流信I_S號由S相的電流互感器取得，經(jīng)兩個(gè)單相橋式整流電路VD₁、VD₂整流，在電阻R₃得電壓U₁，電阻R₄得電壓U₂，功率檢測環(huán)節是應用絕對值比較原理進(jìn)行檢測，當R₁=R₂時(shí)，功率檢測環(huán)節輸出的直流控制信號電壓U_mn與有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率時(shí)，直流控制信號電壓U_mn為負值，即n點(diǎn)電位高于通m點(diǎn)電位。當逆功率達8％發(fā)電機額定功率時(shí)，三極管VT₁導通，VT₂截止，工作電源經(jīng)電阻R₁₅、R₁₆對電容C進(jìn)行充電，充電延時(shí)約5s，電容C充電電壓U_C達到穩壓管W₁擊穿電壓時(shí)，W₁管導通，二極管VD₃及三極管VT₃導通，出口繼電器d₁通電動(dòng)作，供電開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳閘，從而達到保護的目的。

 

      對柴油機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t 。

1、動(dòng)作功率Pdz的整定

      柴油發(fā)電機逆功率保護的動(dòng)作功率可按下式計算 ：

Pdz=(Krel*P1)/η

式中，Pdz——逆功率保護的動(dòng)作功率

Krel——可靠系數，取0.8 

P1——主汽門(mén)關(guān)閉后，柴油機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與柴油機的結構及容量有關(guān)之外，還與柴油發(fā)電機的主蒸汽系統的結構（管道結構及有無(wú)旁路管道等）有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2%

η——發(fā)電機拖動(dòng)柴油機旋轉時(shí)的效率，取0.98~0.99 ，所以：

Pdz≈（1.2~1.6%）PN

PN——發(fā)電機的額定功率。實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN 。

2、動(dòng)作延時(shí)

      發(fā)電機逆功率保護的動(dòng)作延時(shí)，應按照柴油發(fā)電機主汽門(mén)關(guān)閉后允許運行的時(shí)間來(lái)整定，該允許時(shí)間一般為10~15min。計算及運行實(shí)踐表明，當柴油機蒸汽系統有旁路管道時(shí)，允許運行時(shí)間還要長(cháng)一些。 因此，若按照柴油機主汽門(mén)關(guān)閉之后允許運行的時(shí)間來(lái)整定保護的動(dòng)作延時(shí)，可取5~10min。動(dòng)作后作用于解列滅磁。 另外，投運的大型柴油發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動(dòng)程序跳閘回路，此時(shí)，動(dòng)作時(shí)間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動(dòng)作時(shí)間短，在主汽門(mén)點(diǎn)閉后很短的時(shí)間內，由于柴油機及發(fā)電機的慣性，實(shí)際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%PN。

 

四、逆功率保護與程序逆功率保護的區別

 

      逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，作為汽輪發(fā)電機出現有功功率倒送，發(fā)電機變?yōu)殡妱?dòng)機運行異常工況的保護逆功率保護的簡(jiǎn)單原理：是按照比較絕對值原理構成的功率方向繼電器交流測量回路，其交流電壓形成回路采用和差接線(xiàn)方式。從而獲得兩個(gè)比較電量：和電壓向量A1與差電壓向量A2。發(fā)電機正常運行時(shí)，A2逆功率保護也可用于程序跳閘的啟動(dòng)元件。而程序逆功率保護嚴格說(shuō)不是一種保護，而是為實(shí)現程序跳閘而設置的動(dòng)作過(guò)程。程跳逆功率主要就是用于程序跳閘，算是一種停機方式吧。最關(guān)鍵的是逆功率只要定值達到就動(dòng)作，程跳逆功率除了要定值達到，而且還要汽機主汽門(mén)關(guān)閉，才能跳閘。在正常停機操作當負荷降為零時(shí)，先關(guān)柴油機主汽門(mén)，然后來(lái)啟動(dòng)程序逆功率保護來(lái)跳發(fā)電機。這樣做的目的是防止主汽門(mén)關(guān)閉不嚴，當斷路器跳開(kāi)后，由于沒(méi)有電磁功率這個(gè)電磁力矩，有可能造成柴油機飛車(chē)。

（1）逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱?dòng)機，帶動(dòng)柴油機旋轉，造成柴油機的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機動(dòng)力不足，反被系統帶著(zhù)跑。

（2）程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門(mén)未完全關(guān)閉，導致柴油機超速，從而利用逆功率來(lái)規避。歸根到底，是怕原動(dòng)機動(dòng)力太足導致機組超速。

 

圖3  程序逆功率保護電路圖

圖4  發(fā)電機逆功率控制邏輯框圖

 

 

總結：

      綜上所述，從嚴格意義上來(lái)說(shuō)，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護柴油機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實(shí)現程序跳閘而設置的動(dòng)作過(guò)程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。最關(guān)鍵的是逆功率只要定值達到就會(huì )跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求主汽門(mén)關(guān)閉，所以說(shuō)在發(fā)電機組啟動(dòng)過(guò)程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。

 

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