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發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)又稱功率方向保護(hù)。一般而言，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機(jī)流向母線，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁或其他某種原因，發(fā)電機(jī)有可能變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)電機(jī)的保護(hù)動(dòng)作，或動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，在汽輪機(jī)的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行：吸收有功功率而拖著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機(jī)主汽門已關(guān)閉，汽機(jī)尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗，長(zhǎng)期運(yùn)行過熱而損壞。燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)也主要是對(duì)原動(dòng)機(jī)的損害。發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)主要保護(hù)汽輪機(jī)不受損害。
對(duì)汽輪機(jī)逆功率保護(hù)的整定計(jì)算，就是要確定該保護(hù)的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t。
1、動(dòng)作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率可按下式計(jì)算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機(jī)維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機(jī)的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機(jī)拖動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機(jī)的額定功率。 實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動(dòng)作延時(shí)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機(jī)主汽門關(guān)閉后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定，該允許時(shí)間一般為10~15min。計(jì)算及運(yùn)行實(shí)踐表明，當(dāng)汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間還要長(zhǎng)一些。 因此，若按照汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉之后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，可取5~10min。動(dòng)作后作用于解列滅磁。
另外，投運(yùn)的大型汽輪發(fā)電機(jī)，多采用逆功率保護(hù)去啟動(dòng)程序跳閘回路，此時(shí)，動(dòng)作時(shí)間通常取1~2s。 對(duì)于程控逆功率保護(hù)，由于動(dòng)作時(shí)間短，在主汽門點(diǎn)閉后很短的時(shí)間內(nèi)，由于汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的慣性，實(shí)際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機(jī)，也就是發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)工況)，逆功率保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號(hào)。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī);由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風(fēng)能、原子能、地?zé)帷⒊毕?、生物能等能量的各類發(fā)電機(jī)。 此外，由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機(jī)方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機(jī)失去原動(dòng)力，而發(fā)電機(jī)出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)行。此時(shí)發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)是汽輪機(jī)由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動(dòng)力時(shí)，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會(huì)引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級(jí)葉片可能會(huì)引起過熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護(hù)實(shí)則是對(duì)汽輪機(jī)無蒸汽運(yùn)行的保護(hù)。
發(fā)電機(jī)的程序逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)程序逆功率保護(hù)主要是防止發(fā)電機(jī)在帶有一定負(fù)荷的情況下，突然跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)而汽輪機(jī)主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對(duì)于非短路故障的某些保護(hù)，動(dòng)作信號(hào)發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門，待發(fā)電機(jī)逆功率繼電器動(dòng)作后，與主汽門關(guān)閉的信號(hào)組成與門，經(jīng)一短時(shí)限組成程序逆功率保護(hù)，動(dòng)作作用于全停。
逆功率保護(hù)與程序逆功率保護(hù)的區(qū)別
逆功率保護(hù)是為了防止逆功率后，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機(jī)的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力太足導(dǎo)致機(jī)組超速!
所以說嚴(yán)格意義上來說，逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，但主要是保護(hù)汽輪機(jī)。而程序逆功率保護(hù)不是一種保護(hù)而是為了實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機(jī)方式。
關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就會(huì)跳閘，而程序逆功率除了定值達(dá)到，還要求汽機(jī)主汽門關(guān)閉，所以說在機(jī)組啟動(dòng)過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。
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一、發(fā)電機(jī)的種類和功能特點(diǎn)
發(fā)電機(jī)是指受到機(jī)械動(dòng)力的作用時(shí)產(chǎn)生電的設(shè)備。在這種轉(zhuǎn)換過程中，機(jī)械動(dòng)力來自于各種各樣的其他形式的能源，如風(fēng)能、水能、熱能、太陽能等。
根據(jù)產(chǎn)生電的類型不同，發(fā)電機(jī)主要分為直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)兩大類。
1.直流發(fā)電機(jī)的功能特點(diǎn)
直流發(fā)電機(jī)是指受外部機(jī)械力作用產(chǎn)生直流電的發(fā)電機(jī)。
一文帶你了解發(fā)電機(jī)
直流發(fā)電機(jī)具有使用方便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，可以直接為各種需要直流電源的用電設(shè)備提供電能。但是直流發(fā)電機(jī)內(nèi)部有換向器，易產(chǎn)生電火花，發(fā)電效率較低。直流發(fā)電機(jī)一般可作為直流電動(dòng)機(jī)、電解、電鍍、充電及交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁等所需的直流電源。
2.交流發(fā)電機(jī)的功能特點(diǎn)
交流發(fā)電機(jī)是指受外部機(jī)械力作用產(chǎn)生交流電的發(fā)電機(jī)，該類發(fā)電機(jī)又可分為同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。其實(shí)物外形如圖2所示。
在交流發(fā)電機(jī)中同步發(fā)電機(jī)為常見，該類發(fā)電機(jī)由直流電流勵(lì)磁，既能提供有功功率，也能提供無功功率，可用于為各種需要交流電源的負(fù)載設(shè)備供電。另外，同步發(fā)電機(jī)按所用原動(dòng)機(jī)的不同又可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)4種。
交流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，例如各種發(fā)電站、企業(yè)、商鋪及家庭備用電源、汽車等均使用發(fā)電機(jī)供電，其應(yīng)用實(shí)例如圖3所示。
二、發(fā)電機(jī)的型號(hào)與技術(shù)參數(shù)
為了便于對(duì)發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)管理和使用， 對(duì)發(fā)電機(jī)的型號(hào)進(jìn)行了編制方法的統(tǒng)一，并在其外殼比較明顯的位置貼有發(fā)電機(jī)的銘牌，其中包含的參數(shù)主要有發(fā)電機(jī)的型號(hào)、額定電壓、額定電源、額定功率、絕緣等級(jí)、頻率、功率因數(shù)以及轉(zhuǎn)速等。
1.發(fā)電機(jī)的型號(hào)含義
發(fā)電機(jī)的型號(hào)通常是對(duì)機(jī)組的型號(hào)進(jìn)行的說明，其中包含的信息有發(fā)電機(jī)輸出的電壓的種類、發(fā)電機(jī)機(jī)組的類型、控制特征、設(shè)計(jì)序號(hào)以及環(huán)境特征等，如圖5所示。
除此之外，有些發(fā)電機(jī)的型號(hào)較為直觀簡(jiǎn)單，識(shí)別時(shí)較為方便，如圖6所示，其中包含有產(chǎn)品編號(hào)、額定電壓及額定電流等。
例如，圖7所示典型發(fā)電機(jī)的銘牌標(biāo)識(shí)，從中可以了解其型號(hào)為“200GF6，參照上述命名方法可了解其型號(hào)所標(biāo)識(shí)的含義。”
2.發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
發(fā)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)通常與型號(hào)一樣通過銘牌標(biāo)簽粘貼或直接標(biāo)識(shí)在發(fā)電機(jī)的外殼上，以供選用和檢修時(shí)參考，如圖8所示。
發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括：額定電壓、額定電流、轉(zhuǎn)速、頻率、功率因數(shù)、定子接法和絕緣等級(jí)等。
(1)額定電壓
額定電壓指發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)輸出的額定電壓，單位是kV。
(2)額定電流
額定電流是指發(fā)電機(jī)正常并連續(xù)工作時(shí)的 工作電流，單位是kA。當(dāng)發(fā)電機(jī)其他各參數(shù)都在額定的情況下，發(fā)電機(jī)以該電流運(yùn)行，其定子繞組的溫升不會(huì)超過允許的范圍。
(3)轉(zhuǎn)速
發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是指發(fā)電機(jī)主軸在1min內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)速度。該參數(shù)是判斷發(fā)電機(jī)性能好壞的重要參數(shù)之一。
(4)頻率
頻率是指發(fā)電機(jī)中交流電正弦波周期的倒數(shù)，其單位為赫茲(Hz)。例如一臺(tái)發(fā)電機(jī)的頻率為50Hz，則表明其交變電流的方向等參數(shù)1s改變50次。
(5)功率因數(shù)
發(fā)電機(jī)是靠電磁轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電的，其輸出的功率可以分為兩種，即無功功率和有功功率。無功功率主要是用來產(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)行電與磁的轉(zhuǎn)換;而有功功率則是為用戶提供的。在發(fā)電機(jī)輸出的總功率中，有功功率所占的比例就是功率因數(shù)。
(6)定子接法
發(fā)電機(jī)的定子接法主要可以分為兩種，即三角形(△形)聯(lián)結(jié)和星形(Y形)聯(lián)結(jié)，如圖9所示。在發(fā)電機(jī)中，通常發(fā)電機(jī)定子的3個(gè)繞組一般都聯(lián)結(jié)成星形。
(7)絕緣等級(jí)
發(fā)電機(jī)的絕緣等級(jí)主要是指其絕緣材料耐高溫的等級(jí)。在發(fā)電機(jī)中絕緣材料是較為薄弱的環(huán)節(jié)，該材料在過高的溫度中很容易加速老化甚至損壞，所以不同的絕緣材料其耐熱等級(jí)
也有所區(qū)別。該參數(shù)通常是用字母表示的，其中Y 表示耐熱溫度為90℃，A 表示耐熱溫度為105℃，E 表示耐熱溫度為120℃，B 表示耐熱溫度為130℃，F(xiàn) 表示耐熱溫度為155℃，H 表示耐熱溫度為180℃，C 表示耐熱溫度為180℃以上。
(8)其他
在發(fā)電機(jī)中，除上述技術(shù)參數(shù)外，還有發(fā)電機(jī)的相數(shù)、機(jī)組總重量和制造日期等參數(shù)。這些參數(shù)在識(shí)讀時(shí)比較直觀易懂，主要供使用者在使用時(shí)或是購(gòu)買時(shí)參考。
三、發(fā)電機(jī)在線路中的符號(hào)標(biāo)識(shí)
發(fā)電機(jī)是電力拖動(dòng)、機(jī)床等控制線路中必不可少的部件之一。在繪制各控制線路對(duì)應(yīng)的原理圖時(shí)，發(fā)電機(jī)并不是用其實(shí)際外形體現(xiàn)，而是由代表其功能的圖樣或簡(jiǎn)圖、字母等符號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的。發(fā)電機(jī)的符號(hào)與電動(dòng)機(jī)符號(hào)相似，一般用字母“G”文字符號(hào)標(biāo)識(shí)。其中G表示發(fā)電機(jī)，GD表示直流發(fā)電機(jī)，GA表示交流發(fā)電機(jī)(異步發(fā)電機(jī))，GS表示同步發(fā)電機(jī)，GH表示永磁發(fā)電機(jī)。根據(jù)這些不同的字母標(biāo)識(shí)，可以快速識(shí)別出該線路中使用的發(fā)電機(jī)的類型。
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