鄒斌

【摘要】水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，因內(nèi)部或外部的各種原因，可能出現(xiàn)事故或非正常運(yùn)行方式。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)之間發(fā)生電流和功率的激烈波動(dòng)，機(jī)組產(chǎn)生振蕩甚至失步，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的解列。機(jī)組振蕩時(shí)處理方法一般有：在電壓下降過(guò)多情況下增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流；轉(zhuǎn)速變化過(guò)大時(shí)操作調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)有功功率；振蕩時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或情況惡劣時(shí)應(yīng)讓機(jī)組解列運(yùn)行，發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，運(yùn)行值班人員應(yīng)根據(jù)故障性質(zhì)、特征、積極思考、認(rèn)真分析，要迅速、及時(shí)、正確地排除故障，確保水電站設(shè)備安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文就水輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)振蕩，進(jìn)行了原因分析及采取的處理的方法。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；振蕩；原因分析

一、發(fā)電機(jī)振蕩產(chǎn)生的現(xiàn)象

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路現(xiàn)象、發(fā)電機(jī)非同期并列、勵(lì)磁電流過(guò)分降低時(shí)等諸多原因，系統(tǒng)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定可能被破壞，從而造成水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生劇烈的振蕩。水輪發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振蕩時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如下運(yùn)行現(xiàn)象：

1.定子電流I周期性劇烈擺動(dòng)，且超過(guò)正常值

2.定子電壓U周期性劇烈擺動(dòng)，且大幅度降低。

3.有功、無(wú)功表全盤擺動(dòng)

4.勵(lì)磁電流If、勵(lì)磁電流IU、在正常值附近擺動(dòng)。

5.頻率或機(jī)組轉(zhuǎn)速忽上忽下，發(fā)電機(jī)發(fā)出嗚嗚聲，其節(jié)奏與表計(jì)的擺動(dòng)合拍

6.廠用電照明燈隨電壓的波動(dòng)一明一暗

7.其他并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的儀表也相應(yīng)擺動(dòng)，但幅度較小，擺動(dòng)的方向相反。

二、發(fā)電機(jī)振蕩原因分析

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生重大故障，如系統(tǒng)中大容量發(fā)電機(jī)及變壓器的斷路器跳閘、調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定、線路短路切除大量負(fù)荷、發(fā)電機(jī)突然失磁和系統(tǒng)突然短路等，使子系統(tǒng)并列的發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定被破壞，引發(fā)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)之間發(fā)生電流和功率的激烈振蕩，并可能會(huì)發(fā)展到使發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)失去同步。

發(fā)電機(jī)的功角特性如圖所示.

由發(fā)電機(jī)的功角特性

P=（EqU/∑X）sinδ

式中：Eq發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)；U為系統(tǒng)電壓；∑X為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的總電抗。

顯然，當(dāng)功角小于90°時(shí)，機(jī)組能穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)功角大于90°時(shí)，機(jī)組不能穩(wěn)定運(yùn)行，線路所能輸送的最大極限功率為

Pm=EqU/∑X

根據(jù)這一特征，我們可以分析引起發(fā)電機(jī)振蕩的基本原因：

1.線路輸送的有功功率超過(guò)靜穩(wěn)定極限（Pt >Pm）.

2.系統(tǒng)短路（U下降使Pm下降）

3.勵(lì)磁電流If過(guò)分降低，（Eq下降使Pm下降）

4.非同期并列，當(dāng)發(fā)電機(jī)非同期并列時(shí)，定子電流急劇上升且擺動(dòng)，母線電壓大量降低，機(jī)內(nèi)發(fā)出吼叫聲，當(dāng)沖擊電流較大，發(fā)電機(jī)母線電壓降得過(guò)低，而強(qiáng)勵(lì)回響不能自動(dòng)投入時(shí)，EqU大幅降低，產(chǎn)生失步而振蕩。

三 、發(fā)電機(jī)非同期并列產(chǎn)生振蕩的危害

1.將產(chǎn)生很大的沖擊電流，其值甚至比機(jī)端短路電流還要大得多。

2.會(huì)引起系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降

3.使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至使系統(tǒng)瓦解。

4.沖擊電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電動(dòng)力還可能對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，以致在短期內(nèi)難以恢復(fù)等。

四、發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩的處理措施

事故處理時(shí)要盡量限制事故的擴(kuò)大，首先解除對(duì)人身和設(shè)備的危害，其次，堅(jiān)持設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行，力求維持整個(gè)電力系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定。

1.若系統(tǒng)非同期并列產(chǎn)生振蕩，應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，然后，按非同期故障的處理措施進(jìn)行處理后，重新并網(wǎng)。

2.發(fā)電機(jī)非同期并列產(chǎn)生振蕩，（同步發(fā)電機(jī)在不符合準(zhǔn)同期并列條件就與系統(tǒng)并列，稱為非同期并列）此時(shí)將產(chǎn)生很大的沖擊電流和沖擊力矩，發(fā)電機(jī)非同期并列產(chǎn)生振蕩處理措施：

（1）測(cè)定發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻。

（2）打開(kāi)發(fā)電機(jī)端蓋，檢查發(fā)電機(jī)端部繞組有無(wú)變形。

（3）查明非同期并列的原因，證明發(fā)電機(jī)機(jī)電部分正常，再啟起、升壓、并列。

3.其他原因引起的振蕩，可按下述步驟進(jìn)行處理：

（1）對(duì)無(wú)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)設(shè)法盡快增大發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。

（2）若采取上述措施仍不能恢復(fù)同步或?qū)τ谟凶詣?dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的機(jī)組，應(yīng)減小導(dǎo)葉開(kāi)度，降低機(jī)組出力。

（3）若采取上述措施后，若在2min內(nèi)仍不能恢復(fù)同步時(shí)，匯報(bào)調(diào)度同意后，方可將機(jī)組解列。解列后可重新將機(jī)組并入系統(tǒng)運(yùn)行。

注意：對(duì)于全廠型振蕩，即全廠所有發(fā)電機(jī)都產(chǎn)生振蕩時(shí)，此時(shí)，全廠所有發(fā)電機(jī)的振幅相同，擺動(dòng)方向一致。若原因可能是線路引起的，也可能是系統(tǒng)引起的，此時(shí)應(yīng)立即與調(diào)度聯(lián)系，并設(shè)法增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)增電流。未經(jīng)調(diào)度同意，切不可輕率地減負(fù)荷。若在2min內(nèi)仍不能恢復(fù)同步時(shí)，匯報(bào)調(diào)度同意后，方可將機(jī)組解列。

五、結(jié)束語(yǔ)

水輪發(fā)電機(jī)是水電站中最重要的動(dòng)力設(shè)備，為保證設(shè)備安全運(yùn)行，必須認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行監(jiān)視，一量發(fā)現(xiàn)設(shè)備有缺陷和異常情況時(shí)，要及時(shí)匯報(bào)，迅速進(jìn)行處理。

出現(xiàn)事故時(shí)要盡量限制事故的擴(kuò)大，首先解除對(duì)人身和設(shè)備的危害，其次，堅(jiān)持設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行，力求維持整個(gè)電力系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定。

水電站的運(yùn)行人員要深入了解水輪發(fā)電機(jī)在各種運(yùn)行方式下的運(yùn)行機(jī)理、運(yùn)行特征、有助于加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行監(jiān)視的認(rèn)識(shí)，提高分析事故和故障的能力。出了事故后，相關(guān)部門應(yīng)組織有關(guān)人員進(jìn)行事故分析，分清事故的原因責(zé)任，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，提高運(yùn)行水平和反事故能力。從而保證設(shè)備的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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