發(fā)電機保護原理與舉例

發(fā)電機是利用某種方法使線圈轉(zhuǎn)動起來產(chǎn)生電流的裝置。

例如，水力發(fā)電是利用河水的落差產(chǎn)生的力量轉(zhuǎn)動線圈而生產(chǎn)電能，火力發(fā)電是利用煤炭或石油燒水產(chǎn)生的水蒸氣的力量轉(zhuǎn)動線圈而生產(chǎn)電能，還有風力發(fā)電是利用風力旋轉(zhuǎn)風車使線圈轉(zhuǎn)動而生產(chǎn)電能。此外還有核能發(fā)電、太陽能發(fā)電、地熱發(fā)電等。

發(fā)電的不正常運行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負荷超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由外部不對稱短路或不對稱負荷（如單相負荷，非全相運行等）而引起的發(fā)電機負序過電流；由于突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓；由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負荷；由于汽輪機主汽門突然關閉而引起的發(fā)電機逆功率等。

針對不同的故障類型和不正常運行狀態(tài)，按照發(fā)電機容量大小、類型等具體情況，發(fā)電機應配置的保護功能如下。

(1)對容量在1MW以上發(fā)電機的定子繞組及其引出線的相間短路，應裝設縱差動保護。

(2)對直接連于母線的發(fā)電機，當定子繞組單相接地的故障電流(不考慮消弧線圈的補償作用)大于規(guī)定的允許值時，應裝設有選擇性的接地保護裝置。對于發(fā)電機一變壓器組，當發(fā)電機容量在100MW以下時，應裝設保護區(qū)不小于定子繞組串聯(lián)匝數(shù)90%的定子接地保護；當發(fā)電機容量在100MW及以上時，應裝設保護區(qū)為100%的定子接地保護。定子接地保護帶時限動作于信號，必要時也可以動作于切除發(fā)電機。

(3)對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點側(cè)有分支引出端時，應裝設橫差保護；200MW及以上的發(fā)電機，有條件時可裝設雙重化的橫差保護。

(4)對于發(fā)電機外部短路引起的過電流，可采用下列保護方式：

1)負序過電流及單元件低電壓啟動過電流保護，一般用于50MW及以上的發(fā)電機。

2)復合電壓啟動的過電流保護，一般用于1MW以上的發(fā)電機。

3)過電流保護，一般用于1MW以下的發(fā)電機。

4)帶電流記憶的低壓過電流保護，用于自并勵發(fā)電機。

(5)對于不對稱負荷或外部不對稱短路引起的負序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機上裝設負序過電流保護。

(6)由對稱負荷引起的發(fā)電機定子繞組過電流，應裝設接于一相電流的過負荷保護。

(7)對于發(fā)電機定子繞組過電壓，應裝設帶延時的過電壓保護。

(8)對于發(fā)電機勵磁回路的一點接地故障，對1MW及以下的小型發(fā)電機可裝設定期檢測裝置；對1MW以上的發(fā)電機，應裝設專用的勵磁回路一點接地保護。

(9)對于發(fā)電機勵磁消失的故障，在發(fā)電機不允許失磁運行時，應在自動滅磁開關斷開時連鎖斷開發(fā)電機的斷路器；對采用半導體勵磁，以及100MW及以上采用電機勵磁的發(fā)電機，應增設反應發(fā)電機失磁時電氣參數(shù)變化的專用失磁保護。

(10)對于轉(zhuǎn)子回路的過負荷，在100MW及以上并采用半導體勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機上，應裝設轉(zhuǎn)子過負荷保護。

(11)對于汽輪發(fā)電機主汽門突然關閉而出現(xiàn)的發(fā)電機變電動機運行的異常運行方式，為防止損壞汽輪機，對200MW及以上的大容量汽輪發(fā)電機，宜裝設逆功率保護；對于燃氣輪發(fā)電機，應裝設逆功率保護。

(12)對于300MW及以上的發(fā)電機，應裝設過勵磁保護。

(13)其他保護。例如：當電力系統(tǒng)振蕩影響機組安全運行時，300MW及以上的機組宜裝設失步保護；當汽輪機低頻運行會造成機械振動、葉片損傷，對汽輪機危害極大時，可裝設低頻保護；當水冷發(fā)電機斷水時，可裝設斷水保護。

發(fā)電機保護A級保養(yǎng)

1. 每日：

1）檢查發(fā)電機工作日報。

2）檢查發(fā)電機：機油平面，冷卻液平面。

3）日檢發(fā)電機有無損壞、摻漏，皮帶是否松弛或磨損。

二、每周：

1）重復每日的A級檢查。

2）檢查空氣濾清器，清潔或更換空氣濾清器芯子。

3）放出燃油箱及燃油濾清器中的水或沉積物。

4）檢查水過濾器。

5）檢查起動蓄電池。

6）起動發(fā)電機并檢查有無影響。

7）用空氣槍及清水冼冷卻器前后端的散熱片。

發(fā)電機保護B級保養(yǎng)

1）重復A級每日和每周的檢查。

2）更換發(fā)電機機油。（機油更換周期為250小時或一個月）

3）更換機油濾清器。（機油濾芯更換周期為250小時或一個月）

4）更換燃油濾清器濾芯。（更換周期為250小時或一個月）

5）更換冷卻液或檢查冷卻液。（水濾芯更換周期為250-300小時，在冷卻系統(tǒng)中加 注補充冷卻液DCA）

6）清潔或更換空氣濾清器。（空氣濾清器更換周期為500-600小時）

發(fā)電機保護C級保養(yǎng)

1）更換柴油濾清器、機油濾清器、水過濾器，更換水箱中的水及機油。

2）調(diào)整風扇皮帶漲緊度。

3）檢查增壓器。

4）拆、檢及清洗PT泵、執(zhí)行器。

5）拆開搖臂室蓋，檢查丁字壓板，氣門導管及進、排氣門。

6）調(diào)整油嘴升程；調(diào)整氣門間隙。

7）檢查充電發(fā)電機。

8）檢查水箱散熱器及清洗水箱外部散熱器。

9）水箱內(nèi)加水箱寶，清洗水箱內(nèi)部。

10）檢查柴油機傳感器及連接導線。

11）檢查柴油機儀表箱。

發(fā)電機保護D級保養(yǎng)

1. 每日：

1）更換機油、柴油、旁通、水濾清器，更換機油及發(fā)動機循環(huán)水。

2）清潔或更換空氣濾清器。

3）拆開搖臂室蓋，檢查氣門導管，丁字壓板。

4）檢查調(diào)整氣門間隙。

5）更換搖臂室上下墊。

6）檢查風扇及支架，并調(diào)整皮帶。

7）檢查增壓器。

8）檢查柴油機電氣線路。

9）檢查電機勵磁部分線路。

二、每周：

1. 檢量儀表箱內(nèi)連接線路。

2. 檢查水箱及外部清洗。

3. 修理或更換水泵。

4. 拆檢壹缸主軸瓦及連桿瓦磨損情況。 　14)檢查或調(diào)整電子調(diào)速工作狀況。

5. 對準發(fā)電機潤滑點壓注潤滑油脂。

6. 對準發(fā)電機勵磁部分進行除塵工作。

7. 檢查增壓器軸向及徑向間隙，如超差應及時修復。

8. 清洗并校正噴油嘴、燃油泵。

由于增壓器的額外作業(yè)轉(zhuǎn)速在每分鐘13萬轉(zhuǎn)以上，且處于排氣歧管出口處，溫度極高（800℃以上），進排氣壓力也較大，即高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速，所以對增壓器的光滑和冷卻及密封的需求比較高。為了包管增壓器的運用壽命，在描繪上要包管對增壓器起浮軸承的光滑和冷卻，一起，在運用中需求做到：

①發(fā)動機起動后應怠速工作3~5分鐘，不要當即加負荷，以包管增壓器的杰出光滑。首要原因是增壓器坐落發(fā)動機的頂部，若是發(fā)動機起動后增壓器當即開端高速工作，就會招致機油壓力未能及時升高給增壓器供油，形成增壓器缺油損壞，乃至燒壞整個增壓器。

②怠速時刻不宜過長，通常不超越10分鐘，怠速時刻過長簡單形成壓氣機端漏油。

③停車前不要當即封閉發(fā)動機，應怠速3~5分鐘，以使增壓器轉(zhuǎn)速和排氣體系的溫度降下來，避免發(fā)作回熱、機油結(jié)焦、軸承燒損等毛病。經(jīng)常性的不正確運用會使增壓器損壞。

④長時間未運用的發(fā)動機（通常超越7天），或新?lián)Q增壓器的發(fā)動機，在運用前應在增壓器的進油口加注機油，否則會因光滑不良下降運用壽命或損壞增壓器。

⑤定時查看各銜接部位能否有松動漏氣、漏油表象，回油管能否曉暢，否則應及時掃除。

⑥包管空氣濾清器衛(wèi)生，并按需求定時替換。

⑦定時替換機油、機油濾清器。

⑧定時查看增壓器軸的徑向軸向空隙，軸向空隙應不大于0.15毫米，徑向空隙為：葉輪與壓殼的空隙不小于0.10毫米，否則應請專業(yè)人員修理，避免擴展丟失。

發(fā)電機保護系統(tǒng)保護范圍：發(fā)電機保護系統(tǒng)差動速斷保護及帶或不帶二次諧波制動復式比率差動保護，最大用于三圈變；

發(fā)電機保護系統(tǒng)保護庫：集比率速斷、比率差動（帶CT斷線、二次諧波）、非電量等于一體；

發(fā)電機保護系統(tǒng)測量功能：0.2級高精度測量，可對多種電氣參數(shù)進行測量，也具有對一次設備電壓電流

模擬量和開關量的采集功能；

發(fā)電機保護系統(tǒng)操作回路及通訊：自帶防跳、自保持功能，標配RS485/CAN通訊接口；

發(fā)電機保護系統(tǒng)顯示及輸入：中/英文顯示，超大液晶屏，16路外部無源接點信號輸入；

發(fā)電機保護系統(tǒng)適用場合：35KV主變差動保護用戶工程、發(fā)電機組及系統(tǒng)差動保護

發(fā)電機的故障類型主要有定子繞組相間短路、定子一相繞組內(nèi)的匝間短路、定子繞組單相接地、轉(zhuǎn)子繞組一點接地或兩點接地、轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流消失等。

發(fā)電的不正常運行狀態(tài)主要有：由于外部短路引起的定子繞組過電流；由于負荷超過發(fā)電機額定容量而引起的三相對稱過負荷；由外部不對稱短路或不對稱負荷（如單相負荷，非全相運行等）而引起的發(fā)電機負序過電流；由于突然甩負荷而引起的定子繞組過電壓；由于勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉(zhuǎn)子繞組過負荷；由于汽輪機主汽門突然關閉而引起的發(fā)電機逆功率等。

（1）對1MW以上發(fā)電機的定子繞組及其引出線的相間短路，應裝設縱差動保護。

（2）對直接連于母線的發(fā)電機定子繞組單相接地故障，當單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補償作用）大于規(guī)定的允許值時，應裝設有選擇性的接地保護裝置。

（3）對于發(fā)電機定子繞組的匝間短路，當定子繞組星形接線、每相有并聯(lián)分支且中性點側(cè)有分支引出端時，應裝設橫差保護。

（4）對于發(fā)電機外部短路引起的過電流，可采用下列保護方式（1）負序過電流及單元件低電壓過電流保護，一般用于50MW以上的發(fā)電機。

（5）對于由不對稱負荷或外部不對稱短路而引起的負序過電流，一般在50MW及以上的發(fā)電機上裝設負序過電流保護。

（6）對于由對稱負荷引起的發(fā)電機定子繞組過電流，應裝設接于一相電流的過負荷保護。

（7）對于水輪發(fā)電機定子繞組過電壓，應裝設帶延時的過電壓保護。

（8）對于發(fā)電機勵磁回路的一點接地故障，對1MW及以下的小型發(fā)電機可裝設定期檢測裝置；對1MW以上的發(fā)電機應裝設專用的勵磁回路一點接地保護。