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發(fā)電機逆功率保護學習
發(fā)電機逆功率保護
發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發(fā)電機的功率方向應該為由發(fā)電機流向母線，但是當發(fā)電機失磁或其他某種原因，發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發(fā)電機的保護動作，或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機，在汽輪機的主汽門關閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉動，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關閉后，汽輪機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結構及容量有關之外，還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結構(管道結構及有無旁路管道等)有關，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時，應按照汽輪發(fā)電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外，投運的大型汽輪發(fā)電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內(nèi)，由于汽輪機及發(fā)電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%PN。
2、原理介紹
當發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機，也就是發(fā)電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發(fā)電機，這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外，由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機，異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機的功率方向應該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當汽輪機失去原動力，而發(fā)電機出口開關又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機，即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因導致主汽門關閉而失去原動力時，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉會引起鼓風摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導致轉子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
發(fā)電機的程序逆功率保護
發(fā)電機程序逆功率保護主要是防止發(fā)電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發(fā)電機出口開關而汽輪機主汽門又未能全部關閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發(fā)出后，先作用于關閉汽輪機主汽門，待發(fā)電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關閉的信號組成與門，經(jīng)一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。
逆功率保護與程序逆功率保護的區(qū)別
逆功率保護是為了防止逆功率后，發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C，帶動汽輪機旋轉，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護是為了防止發(fā)電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致汽輪機超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!
所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發(fā)電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現(xiàn)程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。
關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關閉，所以說在機組啟動過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動作。
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柴油發(fā)電機的動力傳動組件包含哪些呢
動力傳動組件是柴油發(fā)電機的重要組成部件，其主要任務是將活塞的往復直線運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，并將作用在活塞頂部的燃氣壓力轉變?yōu)榕ぞ兀ㄟ^曲軸向外輸出動力，使熱能轉變成機械能。動力傳動組件包括的部件有連桿、連桿軸瓦、連桿襯套、連桿螺栓、曲軸、飛輪和活塞組件。
1.功用
在動力傳動組件中，連桿的作用是連接活塞和曲軸，并把作用在活塞上的燃氣壓力傳遞給曲軸。
2.條件和使用材料
柴油發(fā)電機在運轉過程中，主要承受活塞頂部的燃氣壓力以及活塞組件和連桿往復運動時產(chǎn)生的慣性力，同時還要承受摩擦力的作用。這些力使連桿時而被壓縮，時而受到拉伸，而連桿擺動所產(chǎn)生的慣性力還會使連桿出現(xiàn)彎曲。因此，要求制造連桿的材料必須具有足夠的強度和剛度，重量還要盡量輕。
目前，連桿一般選用優(yōu)質中碳鋼模鍛或滾壓成型，并且要進行調質處理。中小功率柴油發(fā)電機的連桿有的采用球墨鑄鐵制造，其效果較好，且成本也較低。對于強化程度較高的柴油發(fā)電機，連桿采用高級合金鋼（40Cr、40MnB、42CrMo等）滾壓制造。合金鋼的特點是抗疲勞強度高，但對應力集中比較敏感，因此采用合金鋼時，對外部形狀、過度圓角和表面粗糙度等都有嚴格的要求。近年來，我國也采用稀土鎂球墨鑄鐵制造高速柴油發(fā)電機的連桿。
3.構造
連桿主要由大頭、桿身和小頭3部分組成。
連桿大頭裝配在曲軸連桿軸頸上，曲軸轉動時，它也隨連桿軸頸相對轉動。在連桿大頭內(nèi)部裝有軸瓦，連桿大頭能拆卸下來的部分稱為連桿大頭蓋。大頭的切面分為直切口和斜切口兩種，根據(jù)柴油機使用性能的不同可以選用直切口或斜切口。連桿大頭和大頭蓋用兩個或4個螺栓固定在一起，連桿大頭的孔徑尺寸要求比較，通常在大頭和大頭蓋的同一側打上配對記號。
（2）桿身
連桿大頭和小頭的中間部分稱為桿身。桿身的斷面形狀多為“工”字形，這是因為在材料斷面面積相等的條件下，其抗彎斷面模數(shù) ，所以連桿能在軟輕重量的情況下獲得較大的結構剛度和強度。
（3）連桿小頭
連桿與活塞銷相連接的部分稱為連桿小頭。小頭一般為薄壁圓形結構，下端用半徑軟大的圓弧與桿身圓滑銜接，在小頭內(nèi)部裝配有薄壁襯套。為了潤滑襯套與活塞間的配合表面，在連桿小頭和襯套上鉆孔（或銑槽）來收集飛濺下來的油霧。有的在桿身內(nèi)部鉆一個油道，潤滑油從曲軸連桿的軸頸經(jīng)過桿身內(nèi)部油道進入襯套的摩擦表面。
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柴油發(fā)電機組黑煙現(xiàn)象的原因
柴油發(fā)電機組排氣冒黑煙是柴油未充分燃燒，在高溫情況下分解出炭質隨廢氣排出的一種現(xiàn)象。排氣冒黑煙，不但降低了發(fā)動機功率，增加了柴油消耗量，且易形成積炭，縮短發(fā)動機使用壽命。原因如下：
一、柴油發(fā)電機組氣缸內(nèi)新鮮空氣不足
原因：（1）空氣濾清器濾芯積塵過多；（2）消聲器銹蝕、積炭或油污；（3）進、排氣門間隙過大，使氣門開度減小；（4）配器機構零件松動、磨損、變形，凸輪軸齒輪與曲軸正時齒輪相對位置變化，氣門開閉時間不正確?！ ? 二、柴油發(fā)電機組氣缸壓縮終了時溫度和壓力下降原因
?。?）缸筒、活塞環(huán)磨損過多，活塞環(huán)安裝不正確或失去彈性造成氣缸漏氣；（2）氣門間隙過小，熱車時易被頂開，或氣門燒蝕、積炭造成氣缸密封不嚴；（3）缸蓋與機體，噴油器與缸蓋接合面漏氣；（4）氣門嚴重下陷，活塞與活塞銷，活塞銷與連桿小頭，連桿大頭與連桿軸頸間隙過大，使燃燒室容積增大，壓縮比下降 三、柴油發(fā)電機組柴油霧化不良
原因：（1）噴油器壓力調整過低；（2）噴油器調壓彈簧折斷或發(fā)卡；（3）噴油器針閥與閥座積炭，針閥卡滯或磨損過甚；（4）噴油泵出油閥減壓環(huán)帶磨損過甚，使噴油器滴油。
四、柴油發(fā)電機組供油時間及供油量不正確
原因是：（1）供油時間過遲；（2）起動初期，氣體壓力和溫度較低，供油時間過早時；（3）噴油泵柱塞偶件磨損后加大供油行程使用；（4）噴油泵調節(jié)齒桿或拉桿行程過大，以致供油量過多。
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