浅谈发电机不对称运行的危害及处理

大唐河北发电有限公司马头热电分公司 辽宁 鞍山 114000

摘要：文章通过对负序电流对发电机危害的分析和举例，增强值班员对不对称运行的认识，必要时临时扩大停电范围来保证发电机的安全。

关键词：不对称 负序电流 危害 非全相

1、概述

同步发电机不对称运行情况在实际中会经常遇到，如发电机主开关合断时三相不同期或非全相、系统中的两相或单相短路、发电机线圈匝间短路或开路，都会导致发电机运行状态破坏，导致三相电压电流不对称，最终影响发电机的安全运行。

2、不对称运行对发电机的危害

发电机不对称运行时，定子电流中的负序分量，产生与转子的旋转方向相反的旋转磁场，将使转子上的大齿、小齿、槽楔、护环、励磁绕组及阻尼绕组，切割负序磁场，产生频率为100HZ的感应电流。由于交流电的集肤效应，感应电流只能在转子表面的薄层中流过，这些电流不仅流过转子本体，还流过护环以及转子的槽楔与齿，并流经槽楔与齿与护环的许多接触面。由于这些接触面的电阻很高，发热尤其严重，后果不堪设想。其次是负序电流引起附加转距产生振动。例如：某厂300MW机组在解列时，主变压器高压侧开关一相未断开，持续9分钟，负序电流达34%，结果是转子大齿表面严重过热，部分槽楔移位，护环内表面过热。

3、限制不对称运行的标准

3.1规程规定发电运行中三相电流之差不得超过额定值的10%，运行人员对定子电流的监视也可间接作为对负序电流的监视。用对称分量法计算负序电流如下：

？A2=0.17 [（IA-IB）+ （IA-IC）]+j0.866（IB-IC）

由式可知发电机的三相电流差增大时，负序电流也增大。汽轮发电机的三相电流差是额定值10%时，负序电流占额定值约6%。在这个电流下，转子的发热是能承受的。所以规程规定汽轮发电机的三相电流之差不超过额定值的10%。

3.2 负序电流定值标准。不对称程度通常用负序电流对额定电流的百分数表示，正常运行中负序电流表指示一般不超过1.0%，当负荷发生变化，负序电流不大于5%时，可以正常运行。但当超过10%时，将会引起电网电压显著的不对称，转子表面将明显发热超温。因此规程规定：100MW以下的汽轮发电机在每相电流不超额定值时，负序电流不超过8%，应能长期运行；100MW-125MW转子内冷汽轮发电机不超过8%；200MW-300MW机组不超过6%，或依制造厂规定。

3.3负序能力标准。当负序电流到一定的数值后，短时间内由负序损耗产生的热量来不及散出，转子表面的平均温升与转子的负序能量I22t成正比。实践证明用I22t作为负序能力的判据是行之有效的。

4、不对称运行的现象

判断不对称运行应将多种表计结合起来，不得以一种表计为准。

4.1要清楚发电机正常运行负序电流一般指示多少，本发电机从并网到满负荷时负序电流变化多大，掌握本机组正常运行时的基准值。

4.2当系统中有较大的单相负荷时，并网中的发电机互相分担，同时单相负荷占总发电机负荷比例小，负序电流增加不明显。

4.3当系统有不对称短路时，距短路点近的发电机，负序电流能出现报警，此时发电机三相电流差指示明显，随故障切除而消失。

4.4主变高压侧某相接触电阻增大，发电机一相电流大，两相电流小；发电机一相线圈断股或开焊一相降低，其它两相不变。此现象负荷越高越明显。

4.5发电机主开关发生非全相，未经主变升压的主开关，断一相则一相无电流；经主变升压的主开关非全相，断一相发电机电流一相大两相小，两相跳开主变中性点接地时，发电机两相有电流，主变中性点不接地时，发电机三相无电流。

5、对不同情况进行果断的处理

5.1 负荷不对称

若静子三相电流差不超过Ie10%或负序电流不超Ie6%，但接近标准值时，可适当降低负荷，保持发电机静子三相电流不超额定值，迅速查找原因。同一母线上几台发电机负序电流同时增加，且各相电流变化一样，为系统负荷不对称或不对称短路引起，一般在短时内经系统调整可恢复。

5.2 发-变回路内一相阻抗发生变化

当主开关一相触头接触电阻增大、母线刀闸一相接触不良、主变分接头一相触头接触电阻增大、发电机某一相线圈断股或开焊等情况发生后，表现为同一母线上某一台发电机负序电流明显增加，其它机组增加很少，且各相电流变化与负序电流大的机组相反。若发电机电流指示为一相降低，另两相升高，同时可能伴有机冷水含氢增加，降负荷后三相电流差基本不变，则为发电机故障引起，应立即将负荷降至零解列停机；若发电机电流指示为一相高两相低，降低负荷后三相电流差也降低，则为主变高压侧故障，有条件的可用旁路转代主开关，区分是否主开关、母线刀闸故障引起，否则尽快安排停机处理。

5.3 发电机主开关非全相

发电机的主接线方式有：a发-变单元接线公用主开关；b发-变单元接线，发变之间有开关；c发电机与变压器公用主开关直配线；d桥形接线。因为对于后三种接线方式发生非全相都容易处理，本身开关无法操作时，可立即将上一级或线路对端开关拉开即可，因此本文主要阐述对第一种接线方式发生非全相时的处理方法。

5.3.1 运行时非全相。对于各相没有辅助接点的开关，不论运行中跳开几相，机构已经动作，DEH或同步器调速系统会立即将有功负荷降至零，只要迅速将无功降至零，就能保证静子电流为零，再进行重新并网或用母联开关串代解列即可；而对于各相有辅助接点的开关，只跳开一相，DEH不会动作，必须立即手动将负荷降至零，保持3000转和灭磁开关在合位。但若是发电机变压器故障保护动作跳闸起非全相，灭磁开关也跳闸，对于各相有辅助接点的开关，失灵保护可能动作，而对于各相没有辅助接点的开关，失灵保护将无法启动，值班员必须按失灵动作结果，迅速拉开发电机所在母线上所有进出线开关，将故障开关隔离后恢复母线及线路。

5.3.2 并列时非全相。因有功负荷很小，应迅速将无功调至零，将主开关手动拉掉，处理后再重新并网；若因操作机构或回路故障，无法操作时，则立即保护发电机静子电流为零，迅速用母联开关串带解列，将故障开关隔离，恢复母线。

5.3.3 解列时非全相。应立即联系汽机挂闸，维持发电机3000转，保持发电机静子三相电流为零，若检同期将断开相能并上，用旁路开关转代解列。若并不上用母联开关串带解列。若汽机无法挂闸，随差转速下降负序电流增加，若非全相或负序过流保护动作启动失灵，发电机所在母线所有进出线开关跳闸，将故障开关隔离后，恢复母线及线路运行。对于各相开关没有辅助接点的开关，开关机构跳开后，失灵保护不会动作，负序过流保护也不会将未断开相跳开，发现非全相且汽机无法挂闸时，不需待负序电流保护动作即按失灵保护动作结果处理。

5.3.4 恢复备用时非全相。机组恢复备用时，回路刀闸全部合上后，发电机将非全相反送电，发电机出现电流，负序电流也有指示，因此时的开关操作保护都在停运状态，无法动作和报警，处理的唯一办法是按失灵保护动作结果处理。

6、结论

处理发电机不对称运行的目的是迅速将负序电流降至标准范围内，在发电机主开关无法断开且汽轮机无法维持3000转，发电机电压无法维持时，应立即拉开上一级开关或拉开母线上所有进出线开关，切不可有任何顾虑。

参考文献：

1、韦 钢 发电厂电气系统基础 中国电力出版社 2000

2、李伟清 关于“大型发电机的非正常运行”的培训资料