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发电机逆功率保护学习
发电机逆功率保护
发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言,发电机的功率方向应该为由发电机流向母线,但是当发电机失磁或其他某种原因,发电机有可能变为电动机运行,即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时,发电机的保护动作,或动作于发信号或动作于跳闸。
1、概述说明
并网运行的汽轮发电机,在汽轮机的主汽门关闭之后,便作为同步电动机运行:吸收有功功率而拖着汽轮机转动,可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭,汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗,长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。
对汽轮机逆功率保护的整定计算,就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。
1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算:Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数,取0.8 P1-主汽门关闭后,汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率,该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外,还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关,一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率,取0.98~0.99 所以:Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中,Pdz=可取1~1.5%PN。
2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时,应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定,该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明,当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时,允许运行时间还要长一些。 因此,若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时,可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。
另外,投运的大型汽轮发电机,多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路,此时,动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护,由于动作时间短,在主汽门点闭后很短的时间内,由于汽轮机及发电机的惯性,实际逆功率可能很小,因此逆功率的定值不应大于1%PN。
2、原理介绍
当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机,也就是发电机变成电动机工况),逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流信号。
由于一次能源形态的不同,可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合,可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同,可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源,和锅炉,涡轮蒸汽机配合,可以制成汽轮发电机,这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外,由于发电机工作原理不同又分作直流发电机,异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。
何为逆功率?
众所周知,发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因,当汽轮机失去原动力,而发电机出口开关又未能跳闸,则功率方向变为由系统流向发电机,即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率,此即为逆功率。
逆功率的危害
发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时,发电机变为电动机带动汽轮机旋转,汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦,特别是在末级叶片可能会引起过热,导致转子叶片的损坏事故。
所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。
发电机的程序逆功率保护
发电机程序逆功率保护主要是防止发电机在带有一定负荷的情况下,突然跳开发电机出口开关而汽轮机主汽门又未能全部关闭的情况。在此情况下,汽轮发电机组极易发生超速,甚至飞车。为避免此种情况,对于非短路故障的某些保护,动作信号发出后,先作用于关闭汽轮机主汽门,待发电机逆功率继电器动作后,与主汽门关闭的信号组成与门,经一短时限组成程序逆功率保护,动作作用于全停。
逆功率保护与程序逆功率保护的区别
逆功率保护是为了防止逆功率后,发电机变为电动机,带动汽轮机旋转,造成汽轮机的损坏。归根到底,是怕原动机动力不足,反被系统带着跑!
程序逆功率保护是为了防止发电机组突然解列后,主汽门未完全关闭,导致汽轮机超速,从而利用逆功率来规避。归根到底,是怕原动机动力太足导致机组超速!
所以说严格意义上来说,逆功率保护是发电机继电保护的一种,但主要是保护汽轮机。而程序逆功率保护不是一种保护而是为了实现程序跳闸而设置的动作过程,也叫程序跳闸,一般应用于停机方式。
关键的是逆功率只要定值达到就会跳闸,而程序逆功率除了定值达到,还要求汽机主汽门关闭,所以说在机组启动过程中并网瞬间,一定要避免逆功率动作。
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发电机组冷却液不循环的原因
发电机组运行负载时一定会产生热量,机组除了靠风扇来散热,主要还是依耐冷却系统循环散热。一旦冷却系统发生不循环故障则机组过热而无法运行。
冷却液不循环的故障原因有以下几个方面:
A:柴油发电机组节温器故障。
发动机燃烧室内装有节温器,目的在于控制发动机燃烧室温度,节温器必须在规定温度(85度)完全打开有助于小循环,如果没有节温器,冷却液不能保持循环温度,可能会产生温度报警;
B:柴油发电机组散热器散热片堵塞或者损坏。散热风扇不起作用或散热片堵塞,使冷却液温度降不下来,散热片锈损,造成漏液现象,也可造成循环不良;
C:柴油发电机组冷却系统中混有空气,造成管路不畅通,膨胀水箱上吸气阀、排气阀损坏也直接影响循环,这时应经常检查它们的压力值是否符合规定,吸气压力是 10kpa ,排气压力是 40kpa,除次之外排气管路是否畅通也是影响循环的重要原因;
D:柴油发电机组冷却液液面过低或不符合规定。液面过低可直接造成冷却液温度升高使冷却液不循环,冷却液按 规定是50%防冻液+50%软化水+DCA4,若不符合规定将会造成管路堵塞,管壁内产生锈迹,使冷却液无法正常循环;
E:柴油发电机组水泵故障。检查水泵作用是否良好,如果发现水泵传动齿轴磨损过限时说明水泵已起不到作用,需要更换后才能循环正常。
柴油发电机转入满负荷运行如何操作
当柴油机机油温度达到45℃,水温达到65℃,机油压力达到规定要求范围时,柴油机才允许转人满负荷运行。当水温不超过90℃时,进水与出水的温度差应不超过20℃。
康明斯柴油机运行时,机油温度应在(82~107)℃之间,在满负荷时,机油温度短时间达到108℃时不必惊慌,但是,机油温度的突然增高,如果不是因为负荷增加所引起的,那就预示很可能有机械故障,应立即进行检查。冷却水温度在(74~91)℃之间为理想,此时柴油机的工作零件得到均匀的膨胀,从而获得 油膜间隙。若采用柴油机冷却液,其 温度不得超过93℃,龙岗柴油发电机组。
康明斯柴油机的转速,由于所有康明斯柴油机均装有调速器以防止速度超过 额定转速或预定的额定低速。调速器有两方面的作用:
①当油门在怠速位置时,供给柴油机所需要的怠速油量;
②当柴油机转速超过 额定转速时,越过油门并切断燃油供应。各种型号柴油机 额定转速。通常柴油机的使用转速应低于 额定转速,详见铭牌所示。柴油发电机组的转速已经预先调整好,使之在规定的调节转速下工作。