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发电机多种异常状态及危害
随着电力工业的迅速发展，发电机单机容量的不断增加，大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、安全性要求越来越高。发电机的安全运行对保证德州柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障，异常运行状态发生的机率更大，比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步，发电机逆功率运行，非全相运行等。这些威胁同样不容忽视，所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究，采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系，并用KATLAB软件进行了仿真，验证了理论分析的结果。同时，就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案，并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法：
1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机，当采用直流励磁机时，应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机，保护动作于解列灭磁；对于德州柴油发电机，保护动作于减出力，以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行，在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时，保护动作于解列灭磁。
2、定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
3、逆功率保护
对于容量在200KW及以上的德州柴油发电机，宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号，经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁，是指断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力，是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸，对德州柴油发电机来说，是指首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机，是指首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器灭磁。
4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机，需装设失步保护，保护动作于信号或解列。若发生失步现象，应尽快创造恢复同期的条件，一般可采取增加发电机的励磁，或减少该失步电机的有功出力，进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。
5、非全相运行保护
发电机变压器组的非全相运行故障，大多数发生在机组解列、并列的操作过程中，正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则，严格按照合理顺序进行操作和调整，完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。
非全相运行时，由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同，非全相运行时的故障特征是不同的，所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换，利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压)，这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量，每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息，这些量的提取与判断，对于保护机组与系统的运行安全有着非常重要的意义。
德州柴油发电机开机与关机的规范操作
一、开机前的准备
1、每次在开机前必须要检查柴油机水箱内的冷却水或防冻液是否满足，如缺少要加满。拔出机油油标尺查看润滑油是否缺少，如缺少要加到规定的“静满”刻度线，再仔细检查有关部件有无故障隐患，如发现故障要及时排除方可开机。
2、严禁带负荷启动柴油机。柴油机在启动前要注意发电机的输出空气开关必须处在关闭状态。普通型发电机组柴油机启动后要经过3-5分钟的怠速运转（700转/分钟左右）冬天气温偏低，怠速运转时间要适当延长几分钟。柴油机启动后首先要观察机油压力是否正常和有无漏油、漏水等不正常现象，（正常情况下机油压力必须在0.2MPa以上）如发现异常要立即停机检修。如无异常现象将柴油机转速提升到额定转速1500转/分钟，此时发电机显示频率50HZ，电压400V，则可以合上输出空气开关投入使用。发电机组不允许长时间空载运行。（因为长时间空载运行会使柴油机喷油嘴喷出的柴油不能完全燃烧导致积碳，造成气门、活塞环漏气。）如果是自动化发电机组，则不需要怠速运行，因为自动化机组一般都配备水加热器，使柴油机缸体始终保持在45℃左右，柴油机启动后可在8-15秒内正常送电。
3、注意观察运行中的工作状态。发电机组在工作中，要有专人值班，经常注意观察可能出现的一系列故障，尤其要注意机油压力、水温、油温、电压、频率等重要因素的变化。另外还要注意备有足够的柴油，在运行中如燃油中断，客观上造成带负荷停车，有可能会导致发电机励磁控制系统及相关元器件的损坏。
4、严禁带负荷停机。每次停机前，必须先逐步切断负荷，然后关闭发电机组输出空气开关， 将柴油机减速到怠速状态运转3-5分钟左右再停机。
二、开机步骤
1、旋动燃油微调操作手柄或按动“油机升速”按钮，使柴油机门固定在相当于机组怠速位置（约500-700rpm）。
2、打开电源开关、电源指示灯亮，然后，揿下预供油按钮，开动预供泵，每次运转不超过30S，如下次运转达不到要求，应停30S后重复一次，直至油压达到0.2-0.3MPa时（仅对带预供油泵），在揿下起动按钮，使柴油机起动，此时，运转指示灯亮。如果揿下起动按钮12S后，柴油机仍不能起动，则应待2min后再作第二次起动，如连续三次不能起动，应检查并找出故障原因。如遇气温较低时，对装有预热装置的机组，可先将预热开关向外拉到第I位，此时预热器接通，2min后，再将预热开关向外拉到第II位，此时，在预热器接通的同时，接通电磁阀，燃油进入预热器，这时揿下起动按钮，使柴油机起动。起动成功后，应将预热开关推回原始位置。在起动过程中，由于蓄电池电压跌入较大，可能会出现监控仪的显示器数字起伏波动，这时只要按一下“信号解除”按钮即可消除此现象。
3、柴油机起动后，转速应控制在600-700rpm左右，并密切注意机油压力的读数，如机油压力无指示，应立即停机检查。
4、若低速运转正常，可将转速逐渐增加到1000-1200rpm进行柴油机预热运转，当水温达50℃，油温达45℃左右时，将转速增加到1545rpm或1575rpm（对250KW以上机组），充电指示灯亮，并调整发电机电压至额定值，此时频率表读数应指向51.5Hz或52.5Hz（对250KW以上机组）。
5、此时若机组工作正常，则可合上自动空气开关，然后逐渐增加负载。注意该空气开关带有失压保护装置，一定要到发电机电压达到70%额定电压以上时，才有可能合闸（合闸时，应先把开关手柄往下扣一下再向上合闸）。开关分闸后，若发电机电压下降到40-70%额定电压时，此开关又会向上反跳一次，但并不在合闸位置，属正常现象。
三、停机步骤：
1、逐渐卸去负荷，断开自动空气开关。
2、在空载状况下，逐渐将转速降低至600-700r/min，待柴油机水、油温降至70℃
以下时，再行停机。
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