黃林

摘 要：發(fā)電機在正常運行時，不允許超過額定容量長期運行，但在高峰負荷或事故情況下發(fā)電機可以短時間過負荷運行。當(dāng)發(fā)電機電壓低于額定值時，允許適當(dāng)增大定子電流，但定子電流最大不得超過額定值的5%長期運行。

過負荷的允許數(shù)值不僅和持續(xù)時間有關(guān)，還與發(fā)電機的冷卻方式有關(guān)。直接內(nèi)冷的繞組在發(fā)熱時容易變形，所以其過負荷的允許值比間接冷卻的要小。發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子短時過負荷的允許值由制造廠家根據(jù)國家標準規(guī)定上。

從運行角度分析，機組長時間過負荷運行所產(chǎn)生的積累熱效應(yīng)總是會引起發(fā)電機定子線圈發(fā)熱，加速其絕緣老化，從而影響發(fā)電機及其連接設(shè)備的健康運行，所以不允許發(fā)電機長時間過負荷運行。為此，當(dāng)發(fā)電機過負荷運行時，必須采取一定的應(yīng)對措施進行處理。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機;過負荷;允許數(shù)值;危害分析;應(yīng)對措施

《規(guī)程》規(guī)定：發(fā)電機在正常情況下應(yīng)按銘牌規(guī)定數(shù)據(jù)運行，即在額定狀態(tài)下運行。在正常運行時，發(fā)電機不允許超過額定容量長期運行。但同時又規(guī)定，在高峰負荷或事故情況下發(fā)電機可以短時間過負荷運行。當(dāng)發(fā)電機電壓低于額定值時，允許適當(dāng)增大定子電流，但定子電流最大不得超過額定值的5%長期運行。

過負荷的允許數(shù)值不僅和持續(xù)時間有關(guān)，還與發(fā)電機的冷卻方式有關(guān)。直接內(nèi)冷的繞組在發(fā)熱時容易變形，所以其過負荷的允許值比間接冷卻的要小。發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子短時過負荷的允許值由制造廠家規(guī)定。我國國家標準GB7064-1986《水輪發(fā)電機通用技術(shù)條件》中，對于發(fā)電機定子繞組在直接冷卻和間接冷卻的情況下，短時過負荷的有關(guān)規(guī)定，詳見下表。

發(fā)電機不允許經(jīng)常過負荷，只有在事故情況下，當(dāng)系統(tǒng)必須切除部分發(fā)電機或線路時，為防止系統(tǒng)靜穩(wěn)定破壞，保證連續(xù)供電，才允許發(fā)電機短時過負荷。

在系統(tǒng)發(fā)生短路故障，發(fā)電機失步運行，成群電動機啟動和強行勵磁等情況下，發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子都可能短時過負荷。過負荷使發(fā)電機定子，轉(zhuǎn)子電流超過額定值較多時，會使繞組溫度有超過容許限值的危險，使絕緣老化過快，甚至還可能造成機械損壞。過負荷數(shù)值愈大，持續(xù)時間愈長，上述危險性愈嚴重。但因發(fā)電機在額定工況下的溫度較其所使用絕緣材料的最高允許溫度低一些，有一定的備用余量可作短時間過負荷使用。在特殊情況下允許發(fā)電機短時間過負荷運行，一方面是為了防止電力系統(tǒng)在事故情況下瓦解，避免或減少對用戶拉閘限電，從而盡可能地減小對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民用電的影響，最大限度地減少各種損失。從另一方面來說，短時間過負荷不致于使發(fā)電機及其連接設(shè)備受損，這是因為發(fā)電機在設(shè)計時，對于溫升和絕緣材料的耐溫能力方面，都考慮有一定的裕度，而且短時間過負荷對絕緣材料的壽命影響不大，因為絕緣的老化需要一定的過程，絕緣材料變脆，介質(zhì)損耗增大，耐受擊穿電壓的水平降低等都需要一個高溫作用的時間，高溫作用時間愈短，絕緣材料的損害程度愈輕，下面以空冷水輪發(fā)電機為例進行具體分析：

1.空冷水輪發(fā)電機在正常運行時，定子繞組的溫度一般為80—85℃，距定子繞組的允許溫度120℃還有35—40℃的差額，所以即使過負荷，在短時間內(nèi)也不致于超出允許溫度值。但對于正常運行時定子或轉(zhuǎn)子線圈溫度較高的發(fā)電機，應(yīng)該適當(dāng)限制短時過負荷的倍數(shù)和時間。

2.對于空冷發(fā)電機，若是強行勵磁引起的過負荷，額外溫升不會大，所以不必擔(dān)心發(fā)電機有什么危險。

3.在電網(wǎng)事故情況下，發(fā)電機過負荷的時間可能較長，此時允許溫度不宜超過其絕緣所允許的數(shù)值。

從運行角度分析，機組長時間過負荷運行所產(chǎn)生的積累熱效應(yīng)總是會引起發(fā)電機定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈發(fā)熱，加速其絕緣老化，從而影響發(fā)電機及其連接設(shè)備的健康運行，所以不允許發(fā)電機長時間過負荷運行。為此，當(dāng)發(fā)電機過負荷運行時，必須采取一定的應(yīng)對措施進行處理：

一.為了保護發(fā)電機過負荷運行時其線圈絕緣不受損壞，根據(jù)線圈絕緣與溫度及溫度作用時間的關(guān)系，經(jīng)過試驗制定過負荷時間表。如我廠《運行規(guī)程》規(guī)定過負荷時間不得超過下表規(guī)定：

二.當(dāng)發(fā)電機定子電流超過額定值時，電氣值班人員應(yīng)首先檢查發(fā)電機的功率和電壓，同時注意系統(tǒng)頻率和電壓的變化情況，按照現(xiàn)場規(guī)程的規(guī)定，掌握定子電流超過額定值所經(jīng)歷的時間，核對是否超出過負荷時間表所規(guī)定的允許時間，如過負荷時發(fā)電機定子電流和轉(zhuǎn)子電流均超過額定值，應(yīng)采用減少勵磁電流的方法，將定子電流降至最大允許值，但注意不得使功率因數(shù)高于最大允許值和造成電壓過低，。如果減少勵磁電流不能使定子電流降低到允許值時，則必須降低發(fā)電機的有功功率或切斷一部分負荷，同時請示值班調(diào)度開啟備用機組并入系統(tǒng)。過負荷時，水機值班人員應(yīng)密切監(jiān)視發(fā)電機各部溫度，并及時調(diào)整冷卻水，目的是防止定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈的溫度超過允許值。

三.裝設(shè)發(fā)電機過負荷保護，主要用于保護電網(wǎng)事故引起的發(fā)電機過負荷。由于過負荷時三相電流是對稱的，所以過負荷保護采用接在一相電流中的一個電流繼電器和一個時間繼電器構(gòu)成，作用于發(fā)信號。

當(dāng)發(fā)電機過負荷信號發(fā)出后，值班人員除采取上述措施外，還應(yīng)注意是否有低周備用機組啟動，如未啟動，可根據(jù)系統(tǒng)頻率及過負荷情況啟動備用機組并入系統(tǒng);若無備用機組應(yīng)立即向值班調(diào)度員報告，要求切斷部分負荷，并嚴格按照過負荷時間表控制機組運行。

上述三點是發(fā)電機過負荷運行時的一般應(yīng)對措施，三者相輔相成，但在實際工作中，存在過負荷倍數(shù)與過負荷允許時間不便準確把握和處理棘手的問題，對于這個問題，從運行角度出發(fā)，主要是加強對運行值班人員的培訓(xùn)工作，要求每個值班員，尤其是值班長要熟悉《規(guī)程》，熟記過負荷時間表，對造成機組過負荷的原因迅速作出正確的判斷（以當(dāng)時系統(tǒng)運行方式和事故現(xiàn)象為根據(jù)），并區(qū)別不同情況，采取相應(yīng)的對策和措施。按照“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”的“三?！痹瓌t，處理中既要避免由于處理不當(dāng)造成事故擴大，又要盡量保證我廠機組設(shè)備不受損害，從多年運行實踐來看，1990年贛南電網(wǎng)與南昌電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)以前，由于贛南電量嚴重不足，而我廠又是贛南電網(wǎng)的主力電廠，機組過負荷運行可以說是家常便飯，低周備用機組自動啟動也是司空見慣的常事，那個年代我廠“舍小家，顧大家”，為贛南的經(jīng)濟發(fā)展作出了巨大的貢獻，但同時我廠的機組設(shè)備由于經(jīng)常性超負荷運行，也經(jīng)受了十分嚴峻的考驗。1990年贛南電網(wǎng)與南昌電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)以后，我廠四臺發(fā)電機組過負荷運行已較為少見，但我們也絕不可掉以輕心，一旦系統(tǒng)發(fā)生事故，贛南網(wǎng)與南昌網(wǎng)解列（兩網(wǎng)聯(lián)絡(luò)尚比較單?。斐晌覐S過負荷運行的概率仍然較大，2000年3月8日虎崗變電站事故引起我廠機組過負荷就是一個很好的例證。

另外我廠還有一個值得注意的問題是：當(dāng)電網(wǎng)事故引起機組過負荷，并發(fā)出過負荷信號時，由于我廠過負荷保護的整定值一次為1438安培，其過負荷倍數(shù)為1438/1032=1.4倍，按過負荷時間表規(guī)定運行時間不得超過五分鐘，也就是說從過負荷信號發(fā)出后，機組運行時間不得超過五分鐘，但在實際工作中，由于系統(tǒng)發(fā)生了事故，即使機組過負荷運行時間已經(jīng)超過允許時間，調(diào)度也不會同意我廠自行解列，這對我廠發(fā)電機絕緣十分不利，因此，根據(jù)目前我廠的機組容量和在系統(tǒng)中的地位，建議在以后的機組保護改造工作中加裝反時限過電流保護作用于跳發(fā)電機開關(guān)，作為過負荷保護的補充，這樣既能保證我廠機組設(shè)備的健康穩(wěn)定運行，又便于運行值班人員掌握處理此類系統(tǒng)事故的尺度。