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發(fā)電機逆功率保護學(xué)習(xí)
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(yīng)該為由發(fā)電機流向母線，但是當(dāng)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(dāng)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(guān)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(zhuǎn)動，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關(guān)閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)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(guān)閉后，汽輪機維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(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)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)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(yīng)按照汽輪發(fā)電機主汽門關(guān)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(dāng)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(guān)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(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當(dāng)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(zhuǎn)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(fēng)能、原子能、地?zé)?、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(yīng)該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機失去原動力，而發(fā)電機出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機，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?qū)е轮髌T關(guān)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(zhuǎn)，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，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(guān)而汽輪機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(guān)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(guān)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(zhuǎn)，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(guān)閉，導(dǎo)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(dǎo)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(shè)置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機方式。
關(guān)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(guān)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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關(guān)于柴油發(fā)電機組節(jié)能與環(huán)?？偸?
標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.1一1997《往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組》第1部分標(biāo)準(zhǔn)9排放中規(guī)定：“當(dāng)發(fā)電機組運行時，會產(chǎn)生包括噪聲、振動、熱輻射、廢氣和電磁干擾等排放物。任何有關(guān)保護環(huán)境和人員與的適用法規(guī)由制造廠和用戶商定產(chǎn)品性能要求時考慮?！杯h(huán)保機組定義：將同時考慮到噪聲、振動、熱輻射，廢氣和電磁干擾等排放物對環(huán)境因素有影響的機組稱為環(huán)保機組。
國標(biāo)對環(huán)保機組要求：振動小、噪聲低、電磁輻射低、熱輻射小、排放污染輕。
另外 標(biāo)準(zhǔn)GB/2819一1995《移動電站通用技術(shù)條件》（Mobileelectricpowerplant,Specificationfor）對環(huán)境污染做了一定的限定。其中第4.9條污染環(huán)境的限值中有相應(yīng)的規(guī)定。
1）振動
電站應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置減震裝置；電站運行時振動的單振幅應(yīng)不大于0.3mm或0.5mm；使用增壓柴油機、單缸和兩缸柴油機、單缸汽油機的電站，其振幅值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
2）噪聲
電站的噪聲允許值應(yīng)符合噪聲允許值中的規(guī)定，增壓柴油機組電站和低噪聲電站的允許值按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定執(zhí)行。
3）無線電干擾
對有抑制無線電干擾要求的電站，應(yīng)有抑制無線電干擾的措施，其干擾值不大于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值。頻率為0.15～3000MHz;端子干擾電壓為3000μv～400μv;干擾場強為100～50μV/m。
4）有害物質(zhì)濃度
有相應(yīng)要求時，電站排出的有害物質(zhì)允許濃度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
5）煙度
有相應(yīng)要求時，電站的排氣煙度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
煙度要求：因柴油發(fā)電機排氣量較汽油機排氣量要大，而且排煙問題較嚴重。下面針對機組原動機為柴油發(fā)電機的電源車輛來討論。排煙是由于不完全燃燒所得到的懸浮在柴油發(fā)電機排氣中可見的白色、藍色、黑色顆粒物。白色通常由水蒸氣或液體燃料蒸汽凝聚而成：藍色通常是因燃料或機油不完全燃燒所得到的微粒：黑色主要由炭粒組成，其顆粒尺寸常小于1μm。這些排出的顆粒物能夠吸收、反射和折射光線。
煙度是表征柴油發(fā)電機排氣中顆粒物濃度的參量。煙度是指容量排氣所透過的濾紙的染黑度。
我國對不同排氣量的柴油發(fā)電機排氣煙度允許值為4.5～4.0波許單位。通常規(guī)定白色濾紙的吸光率為0波許單位，全黑濾紙的吸光率為10波許單位，0～10均勻分度。
機組運轉(zhuǎn)時，振動、噪聲、排放和輻射等是相互關(guān)聯(lián)的。發(fā)電機組是一個大型供電系統(tǒng)，它由若干分系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)之間是相互關(guān)聯(lián)的。在分析與研究環(huán)保問題時，同時應(yīng)與機組發(fā)動機燃料、燃燒、配氣、機械運轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)相聯(lián)系。另外，這些對環(huán)境有影響的因素又是互相聯(lián)系的。機組運轉(zhuǎn)就必然的有振動，振動自然就會產(chǎn)生噪聲；燃料燃燒必然產(chǎn)生熱量、廢氣和燃燒噪聲；熱量的產(chǎn)生必然有熱輻射；由于燃料的燃燒不完全和雜質(zhì)等，就必然產(chǎn)生空氣污染問題，即使是完全燃燒生成大量的C02，對環(huán)境也有較大影響。由于發(fā)電機組中發(fā)電機是電磁機械，因而就必然有電磁輻射，形成對其他電子設(shè)備的電磁干擾。因而，解決柴油發(fā)電機組環(huán)保問題時，應(yīng)該用互相聯(lián)系的觀點來研究機組環(huán)保問題。例如：在機組設(shè)計隔聲罩時同時考慮電磁屏蔽。如用帶夾層的雙層或多層金屬外殼制造聲罩，中間有水或其他介質(zhì)冷卻，既可以隔聲，也可以進行電磁屏蔽，還可以有效降低熱輻射。同時增強了機組在風(fēng)沙、大雨、高溫、嚴寒等惡劣環(huán)境下的供電能力。對于柴油發(fā)電機組來講突出的環(huán)保問題是振動、噪聲和廢氣。
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