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发电机频繁启停机危害分析

时间:2013-10-18 14:13 点击:
发电机作为电厂最重要的一次设备之一,其安全运行和检修维护一直备受关注,而威胁发电机安全运行的因素很多,文章主要阐述的是频繁启停机对发电机的危害及维护检修措施。

  目前,发电厂运行方式受电网调度和某些特殊运行方式下,存在长期调峰频繁启停机,此类发电机的运行工况是比较恶劣的。

  首先,发电机会在短时间内(如一周内)多次开机并列。同期并列过程实际上对发电机存在影响,虽然自动准同期并网方式已经广泛应用,但由于目前技术还无法做到完全无扰并网,在并网瞬间存在着电压差、相角差和频率差,会对发电机定子和转子造成一定损伤(取决于压差、频差和相角差幅值),特别是会在发电机转子上产生以较大的扭矩,长时间密集同期并列会对发电机定、转子产生危害,造成诸如线圈绑扎松动,铁芯松动,端部发热等机械应力伤害和绝缘下降。具体分析如下:

  1电压幅值差对发电机造成的影响

  假设带并侧U和系统侧Us同相位,且带并侧f=系统侧fs,而电压幅值不同,并列时会产生冲击电流。发电机阻抗是感性的,这时发电机电流Ij属于无功性质,其有效值为Ij=Ud/jX″d。当U>Us时,Ij滞后Ud90°,该电流对发电机起去磁作用,使U降低,发电机并列后立即输出无功负荷。当U

  2相位差对发电机造成的影响

  发电机并列时,若U=Us,f=fs,E0与Us之间有相位差δd,这时会产生有功性质的冲击电流(如图1所示),E0超前Us。由于Xd是感性,冲击电流Ij总要滞后电压Ud90°,Ij的有功分量和E0同相,发电机并入系统后转子磁场拖动定子磁场转动,将送出有功功率。当E0滞后Us时(如图2所示),Ij的有功分量和E0反相,发电机并入系统后将吸收有功功率。有功分量电流将在发电机轴上产生冲击力矩。

  图1U(E0)超前US输出有功图2U(E0)滞后US吸收有功

  发电机电流的有效值为Ij=Ud/jX″d=[2U×sin(δd/2)]/X″d

  由此可见,并列时δd角越大,产生的冲击电流越大。如果误操作,在δd=180°时并列冲击电流最大(相当于2倍额定电压下空载发电机在出口发生三相短路),产生巨大的电动力,引起绕组发热,损坏发电机。为了在发电机并列时不产生过大的冲击电流,应在δd接近0时合闸。通常并列操作时合闸的相角差不应超过5°。

  3频率差对发电机造成的影响

  当f≠fs时,从电压相量图分析,U与Us的旋转速度不同,有相对运动。U以角速度ω旋转,Us以角速度ωs旋转,若把Us看作相对静止,U将以Δω=ω-ωs旋转。此时电压差Ud是变化的,形成脉动电压,在发电机投入系统后产生脉动电流。当U与Us同相时,电流最小,反相时电流最大,将引起发电机振动,导致发电机失步。根据运行经验,准同步并列时允许频率差范围为额定值的0.2%、0.5%。对于额定频率50Hz的工频,频率差为0.1%,0.5Hz。解决方式是,尽量使并列前发电机电压相位比系统电压相位稍微超前,发电机电压频率比系统电压频率略高,合闸后发电机可带上有功负荷,产生一个制动力矩,有利于将发电机快速拖入同步,减少对发电机的损害和冲击。

  因此,按汽轮发电机运行规程要求,调峰或频繁启动发电机应每月测一次发电机定子和转子绝缘,以评估频繁启停机对发电机造成的损害。


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