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维曼机电设备有限公司


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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、性要求越来越高。发电机的运行对保证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有着非常重要的意义。


柴油发电机组的基本原理和结构 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能，根据其用途的不同，可分为陆用柴油发电机组及船用柴油发电机组；如果按品牌的不同，可分为国产柴油发电机组和进口柴油发电机组； 按转速不同，可分为低速发电机组和高速发电机组。 基本原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气弗列加滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行， 称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这里只描述发电机组基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。


结构分析 一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓 将发电机钢性连接片和柴油机飞 连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较 多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如 水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器， 就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作 员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用 的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组 的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操 作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油 机运行参数。此外 发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱 有的还装设有消声器和外罩。



发电机组的水冷原理分析 柴油发电机组机构一般分为水冷和电喷涡轮增压系统，今天我们就与大家分享水冷系统的工作原理。水冷系统按冷却液的循环方式可以分为强制循环水冷系统和自然循环水冷系统。 柴油发电机组汽缸盖和汽缸体中都铸有冷却水套。冷却液经水泵加压以后，经分水管静茹气缸水套内，冷却液在流动的同事吸收气缸壁的热量，温度升高，然后流入气缸盖水套，经节温器及散热器进入水管进入散热器，与此同时，由于风扇的旋转抽吸，空气从散热器芯吹过，使流经散热器芯的冷却液的热量不断散到大气中去，温度降低。 又经水泵加压后再一次流入缸水套，如此不断循环，柴油机转速升高。为了使多缸柴油机前后各缸冷却均匀，一般柴油机在缸体税太重设置有分水管或铸出配水室。 大多数柴油机均采用强制循环水冷系统。即利用水泵提高冷却介质的压力。这种冷却系统的体积比自然循环的小的多，而且气缸上下的冷却较均匀。水冷系统还设置有水温传感器和水温表，水温传感器安装在汽缸盖出水管处，将出水管的水温传给水温表。操作人员可借助水温表随时了解冷却系统的工作情况，正常工作水温一般在80-90℃。冷却液与防冷夜，柴油机使用的冷却液应该是清洁的软水，如果使用硬水，其中的矿物质在高温时沉析出来，附着在管道、水套和散热器芯中生成水垢，降低了散热能力，易使柴油机过热，还会是散热器芯毒死，加速水泵叶轮和泵壳的磨损。 柴油发电机组总体性能说明 柴油发电机组所配置之交流发电机全部为无刷自励式NEWAGE（史丹福）发电机，这样可免除对滑环和电刷的保养，又可使其工作可靠性更好，使用性能更优越，同时，NEWAGE良好的绝缘性能和较高的防护等级确保了机组长时间无故障使用。交流发电机的定子铁芯是用绝缘处理的矽钢片叠压而成为一个极其坚固的铁芯，柴油发电机组能够承受较大的振动和负载冲击，交流发电机的转子系统包括转动磁场系统，励磁转子/旋转整流系统和冷却风扇等。转子是机械加式成楔形并支撑在绕线端，这样使其超速可高达2250rpm而不会损坏，整个转子系统为动态平衡以保证其无振运转。一根高精度机械加工的轴穿过交流发电机的转子系统。 在转子系统驱动端是铝铸的离心式风扇，把冷空气抽到通过在非驱动端的百页窗然后从驱动端相似的百页窗式的罩排出，绝缘测试：在安装好发电机后，应首先检查线圈的阻值，此时自动稳压器应断开，放置二极管可以临时用电线短接，或者先断开，所有的控制线路都要断开。拆开中点和地之间的导线，用一个500V兆欧表或同类仪表测量从终端到地的阻抗，柴油发电机组到地的绝缘阻抗应超过5M%26Omega，如绝缘阻抗少于5M%26Omega，必须对线圈进行干燥处理，存放：当交流发电机不使用时，湿气将会进线圈，为了 程度减少湿度凝结，应把发电机放在干燥通风的地方。 可能的话， 用发热线保持线圈的干燥。当发电机从存放处移到安装处时，应检查绕阻的绝缘程度，如果读数低于存放前，就要对线圈进行烘干处理，经过干燥后若兆欧表读数低于1M%26Omega，说明绝缘已损坏，需要修理才能再用。
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同步柴油发电机逆功率保护 1.何谓逆功率保护 当两台以上柴油发电机组并联运行时，若其中一台柴油发电机组的柴油机工作不正常或柴油机与发电机联轴器损坏等原因，使该机组的发电机不但不能输出有功功率，反而从供电系舯吸收功率，同步发电机变为同步电动机，即同步发电机处于逆功率状态下运行。 如果同步发电机在逆功率状态下运行，对供电系统是不利的，造成参以并联运行其他机组过载跳闸，供电中断，因此，应采取措施进行逆功率保护。 2.晶体管逆功率保护装置 晶体管逆功率保护装置电路。 由于逆功率保护是有功功率方向保护，因此，它的检测信号，应取电压、电流两方面的信号及其相位关系，并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。 该装置逆功率保护信号是取自发电机S相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中，电压变换器m1、m2吨的原边接成对称星形，取出电压Uso作为电压信号，并使Uso与发电机输出的相电压Uso同相位，其电流信IS号由S相的电流互感器取得，经两个单相桥式整流电路VD1、VD2整流，在电阻R3得电压U1，电阻R4得电压U2，功率检测环节是应用 值比较原理进行检测，当R1=R2时，功率检测环节输出的直流控制信号电压Umn与有功功率P成正比，并反映P的方向。在逆功率时，直流控制信号电压Umn为负值，即n点电位高于通m点电位。当逆功率达8％发电机额定功率时，三极管VT1导通，VT2截止，工作电源经电阻R15、R16对电容C进行充电，充电延时约5s，电容C充电电压UC达到稳压管W1击穿电压时，W1管导通，二极管VD3及三极管VT3导通，出口继电器d1通电动作，供电开关自动跳闸，从而达到保护的目的。
康明斯柴油发电机组的耗量特性 在满足电力网络负荷平衡的前提下，柴油发电机组 负荷分配指的是通过有计划的安排各个柴油发电机组的出力，使得整体的柴油的消耗油量变得小，让成本达到少，进而整个发电厂的效率与收益。柴油发电机组一般是通过在气缸中燃烧柴油，然后借助转化的爆炸动力来推动柴油机的运作，柴油发电机再带动与其相关联的发电机发电，完成整个电力生产环节。因为柴油发电机的做功的数量很大程度上取决于燃油消耗的数量，而柴油发电机的进气量又规定了柴油发电机组出力的大小，由于负荷时刻在波动，为了保证康明斯柴油发电机组在任何时刻达到经济工况，必须对康明斯柴油发电机组的动力特性进行准确的模拟。即确定康明斯柴油发电机组的耗油量特性。 柴油发电机组发出的功率，与柴油发电机组消耗的柴油等的关系形成柴油发电机组的耗油量特性曲线。而柴油发电机组的这一曲线是电力柴油发电机组 负荷分配问题的基本参数，终结果与耗油量特性曲线的正确率有密切的关系。因此在负荷优化分配中，通过分析计算得到柴油发电机组的耗油量特性是必不可少的步骤。 研究柴油发电机组的耗油量特性的参数，必须先对火力电柴油发电机组的参数进行了解，单元柴油发电机组的燃油的使用量B与发电机有功功率P之间的关系比较复杂，主要取决于柴油发电机组本身的特点，同时还受到所处环境温度，水介质温度，大气压等因素影响。康明斯柴油发电机组由于其自身特点，其启动过程耗时较长，由此有时连续优化过程中需要考虑柴油发电机组的启停成本；柴油发电机组在低负荷状态下，为了保证锅炉燃油的稳定燃烧需要进行投油稳燃。如果综合考虑这些成本，会使得柴油发电机组的燃油耗油量B与出力P之间的关系和规律变得难以分析。限于篇幅，本文只讨论康明斯柴油发电机组在稳定负荷下的耗油量特性关系，即不考虑柴油发电机组的启停成本，但是对于柴油发电机组的出力范围进行考虑，可有效避免柴油发电机组在低出力工况下运行。这些简化并不影响结论的正确性。 此时，单元柴油发电机组的耗油量特性可以表示为： B=F（P） 式中B为燃油消耗油量，即每小时燃油的标准柴油耗油量（单位：t/h）；P为发电机有功功率（单位：MW）。


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