【电气培训】发电机组的电气运行监视

文摘   2024-11-22 07:19   江苏  

一、发电机的监视

发电机经常要监视的参数有发电机的频率(转速)、有功功率、无功功率、定子电压、定子电流、转子电压、转子电流、功率因数、发电机温度以及冷却介质的工作状态等。

1、频率的监视 

电网的频率取决于整个电网有功负荷的供求关系,发电机正常运行时,应该保证电网在50±02Hz的范围之内。发电机在电网频率降低运行时,由于转子转速降低,发电机端电压降低,要维持正常的电压就必须增大转子的励磁电流,会使转子和励磁回路温度升高。另外,由于转速降低,由发电机两端风扇建立的氢压则以与转速平方成正比的关系下降,使冷却氢量减少,将使转子绕组和定子铁心的温度升高。因此在电网频率降低时,必须密切注意监视发电机电压和定子铁心、转子绕组及铁心的温度,不可使其超温。

2、发电机功率的监视与调整

由于电网运行方式的改变或由于用户用电的变化, 使电网中的有功和无功失去平衡 ,会引起电网频率和电压的变化。因此,在运行中应按照预定的负荷曲线或调度员的命令,对发电机的有功功率和无功功率进行调整,维持系统有功功率平衡和无功功率平衡,以使频率和电压维持在允许的范围内。

(1)、有功功率的调整。发电机有功功率的调整,在正常情况下是根据频率和有功负前的变化,由汽轮机调节系统控制汽轮机调门的开度,调节汽轮机的进汽量,改变汽轮机转动力矩的大小,进而改变输出功率。当汽轮机的转动力矩与发电机的制动力矩平衡时,发电机的转速可以维持恒定。当有功负荷增加时,发电机轴上的制动力矩增大,若汽轮机转动力矩没有增加,因制动力矩大于转动力矩,则发电机转速就要下降。若维持发电机的频率不变,则需要增加汽轮机的转动力矩。反之,当有功负荷减少时,发电机转速就要上升,频率也随之增加。要维持频率稳定,就需要根据发电机有功负荷的变化及时调整汽轮机的转动力矩,保持汽轮机发电机组的力矩平衡。有功功率的调整以及功率调整的幅度和速度都是通过调整汽轮机的进汽量来实现的。

(2)、无功功率的调整。发电机无功功率的调整,是根据功率因数表或无功表及电压表的指示,通过励磁调节器改变励磁电流而进行的。当有功负荷不变而增加无功负荷时,功率因数就下降 ; 同理,当有功负荷不变而减少无功负荷时,功率因数就上升。通常情况下功率因数不应超过迟相0.950,因为若功率因数超过迟相0.95 时 ,发电机电枢合成磁场和转子磁极间的磁力线的吸力便减小,使功角增大。因此, , 会使机组运行的静态稳定降低,容易使发电机失去同步,而且会造成发电机定子绕组端部发热。为保持单元机组运行的稳定,在调整无功负荷时,应注意不使发电机进相运行。

3、发电机电压

电压是电能质量的重要指标之一。系统无功功率的不足是造成电压过低的主要原因。发电机运行电压规定一般不得低于额定电压的95%, 最低不得低于额定电压90%。如果运行电压低于额定电压的 90%时,则机组有可能与电力系统失去同步而造成事故。单元机组发电机电压过低,将使直接接在发电机出口的厂用电系统的电压也降低 , 影响厂用电动机的可靠运行。发电机本身也因定子电流不允许超过额定值而限制总出力。现代发电机磁路是按近于磁饱和程度设计的。当发电机电压升高时 , 因磁通饱和使定子铁损大大增加,从而引起定子铁心温度升高而损害绝缘。铁心过度饱和还会使漏通增大,磁通将沿机架的金属部件形成回路,并产生很大的感应电流,引起发热 , 使转子护环表面及端部其他部件发热。正常运行时,发电机电压不得超过额定值的 110%, 一般应保持在额定值的± 5%以内,此时发电机可以维持额定出力。

4、发电机温度

发电机运行时,在功率转换过程中,同时本身也要消耗一部分能量。所消耗能量主要包括铜损、铁损、机械损耗、励磁损耗,这些损耗将转换为热能,并导致发电机各部温度升高。铜损指的是定子、转子绕组通过电流后在其电阻上产生的损耗。铁损有两种形式,一种是涡流损耗,一种是磁滞损耗。涡流损耗是由于交变磁场产生的感应电动势,在铁心中引起涡流而导致的损耗。磁滞损耗是由于交变磁场而使铁磁性材料克服交变阻力导致的损耗。励磁损耗是转子绕组的铜损。机械损耗是克服摩擦阻力而产生的。上述几种损耗都将使绕组、铁心或其他相关部件发热而使发电机内部件温度升高。发电机一般为氢、水内冷机组,其体积小、损耗密度大,对其冷却系统和各部温度的监视更为重要。在运行中,当定子铁心各部分温度和温升均超过正常值时,应检查定子三相电流是否平衡,检查进出口冷却介质温差及冷却装置工作是否正常。在处理过程中,应控制铁心温度不得超过允许值。若定子铁心个别点温度突然升高,应分析该点温度上升的趋势与有功、无功负荷变化的关系 , 并检查该测点是否正常。当发电机定子接地时,铁心温度和进出口温差都会显著升高。

5、冷却系统的监视

汽轮发电机一般采用氢、水内冷。氢冷却系统主要监视氢气纯度和压力。水冷系统的水质要求较高, 应予监督和保证。另外还应定期检查发电机有无漏水现象。

(1)氢气纯度。在氢气和空气的混合气体中,当氢气纯度下降到接近于爆炸危险的混合物时,则不允许发电机继续运行。一般要求氢气纯度应不低于98%,低于此值时,应进行排污和补氢,以恢复氢气纯度。

(2)氢气压力。随着氢压的提高,氢气传热能力提高;当氢压降低时,氢气的传热能力降低。当氢压低于额定值时,应相应减少负荷,并查明原因,必要时手动补氢。

(3)水冷发电机的水质监督。水内冷发电机对冷却水质要求比较严格。由于水不断地在铜质线棒中循环,水中铜离子增加,导电度增大,因此每天应对冷却水进行化验分析,确定冷却水的电导率、所含杂质的种类以及含量,并进行适当的排污。发电机冷却水介质通常应符合标准。发电机组运行中,水冷线圈部分应无漏水现象。

6、发电机的励磁

汽轮机达到额定速度时,发电机开始励磁,这时调节励磁电流一般应保持发电机电压为其额定值的 90%左右。在并列过程中应该注意,不要发生过励磁。例如在80%转速时,发电机端电压也必须在80%以下,在这种状况下必须绝对避免 100%电压运行。发电机端子电压如果在± 5%以内的变动范围时,则能在额定出力下运行。在未满 95% 的电压范围时,若转子电流为额定值,则机组出力也应按比例减低。但在进相区域运行时,要把防止因漏磁产生的定子铁心端部过热的因素考虑进去,进一步严格限制发电机出力。发电机在105%以上的过电压运行时,发电机磁通量增加,其结果是励磁回路达到饱和状态,特别是定子铁心的铁损增加,因过热要严加限制。

二、主变压器的监视

汽轮发电机通常采用发电机一主变压器组接线方式, 发电机出口电压为18~2OKV, 通过主变压器将电压升至 220kV 或 500KV,以便于向远距离输电。主变压器的容量和发电机的容量相匹配 , 其型式多为双绕组强制油循环风冷或水冷变压器。

1、变压器的运行温度

运行中的变压器要产生铁损和铜损,这些损耗最终全部转为热量,使变压器的铁心和绕组发热 , 使变压器温度升高。当变压器温度高于周围介质,(空气或油) 温度时,就会向外部散热。变压器温度与周围介质温度的差别越大,向外散热愈快。变压器的温度对运行有很大的影响 , 最主要是对变压器绝缘强度的影响。变压器中所使用的绝缘材料,在长期的温度影响下,会逐渐失去原有的绝缘性能,这种逐渐变化的过程,叫做绝缘老化。温度越高,绝缘老化愈快,以致变脆而碎裂,使得绕组失去绝缘层的保护。温度越高,绝缘材料的绝缘强度就愈差,很容易被高电压击穿造成故障。因此变压器在正常运行中,不允许超过绝缘材料所允许的温度。为防止变压器绝缘材料和绝缘油老化,应控制变压器运行温度在允许值以内。

2、变压器温升

变压器的温度与周围介质温度的差值称为变压器温升。变压器运行时, 不仅应监视上层油温,而且还应监视上层油的温升。因为当环境温度降低时,变压器外壳的散热大为增加,而变压器的内部和散热能力却很少提高。当变压器高负荷运行时,尽管有时变压器上层油温未超过规定值,但温升却可能超过规定值。当温度或者温升超过规定值时,应迅速采取减负荷的措施。对变压器来说,负荷是指其通过的视在功率而不是有功功率。当变压器冷却系统故障时应迅速恢复其正常运行,并按规定减少变压器负荷。若冷却器故障全停,则应按规定限制变压器的运行时间。

三、厂用电设备的运行监视

厂用电系统是发电厂供电的最重要部分,它的安全运行直接影响到电厂的力,尤其是大容量的发电厂,对厂用电的供电可靠性要求更高,在任何时候都不应间断。否则 , 将引起主设备的出力下降或被迫停机,甚至导致对用户的停电,其经济损失是不可估量的。

机组运行中应保征厂用电系统在经济、合理、安全、可靠的方式下运行。厂用设备如母线、变压器、断路线、整流器、柴油发电机等应处于完好状态。运行设备各个参数正常,并在允许值范围内变化。备用设备应随时可进行技入。负荷分配合理,不允许设备过负荷或限制出力运行。当部分电源及线路发生故障时 ,要避免影响其他系统运行。厂用变压器在运行中,应保证其负荷、电压、温度在允许范围内运行。变压器声音均匀、无异常现象。

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