大型水力發電機組開關非全相運行處理方法研究

摘 要：大型水力發電機組擔負著電網的調峰調頻任務，發電機開關非全相運行直接威脅電力系統的穩定和機組的安全。本文主要闡述開關非全相運行的現象、原因和危害，分析了由不同故障原因引起發電機開關非全相運行的事故處理方法，并提出了發電機開關非全相運行時如何及時、正確地處理事故，確保水力發電機組的安全穩定運行。

關鍵詞：水力發電機組；開關；非全相；危害；處理

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A

發電機組開關是水力發電廠電氣設備中重要的設備之一。正常情況下，利用發電機開關的合閘或者分閘以實現與電力系統的并網或者解列。故障情況下，發電機組開關通過繼電保護作用于跳閘，以確保水力發電機組的安全運行。發電機開關的非全相運行是三相機構分相操作發電機主開關在進行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相開關未合好或未跳開，致使定子三相電流嚴重不平衡的一種故障現象，嚴重威脅水力發電機組的安全運行。所以，研究水力發電機組開關非全相運行處理方法，對保證機組的安全穩定運行意義重大。

1 開關非全相運行的現象、原因和危害

1.1 開關非全相運行的現象

如果水力發電機組出現開關非全相運行，發電機三相定子電流嚴重不平衡，可按下列特征判斷主變220kV開關的非全相運行情況：（1）發電機定子電流Ia、Ib、Ic中有兩相相等或近似相等，且為另一相的1/2，主變220kV開關兩相拒分。（2）一相斷開發電機定子電流：Ia、Ib、Ic中有兩相相等或近似相等，且另一相為零，主變220kV開關一相拒分，兩相斷開。（3）“開關非全相”光字牌亮，返回屏上主變220kV開關紅、綠指示等均熄滅，發電機非全相保護、負序過負荷保護有可能發訊、動作，有關光字牌亮，機組產生兩倍頻的振動及噪聲。

1.2 開關非全相運行的原因

1.2.1 電氣方面故障的原因：開關控制回路絕緣不良、轉換接點接觸不良、壓力不夠變位等使分合閘回路不通，開關密度繼電器閉鎖操作回路、繼電保護設置不完善或拒動等。

1.2.2 機械方面故障的原因：機械部分故障主要是開關操作機構失靈、傳動部分故障和開關本體的故障。其中操作機構方面為主要機構脫扣，鐵芯卡死等。傳動部分的故障主要有系統所用元件的材料性能不好行程不夠、偏卡傳動機構連接部分脫銷，連接松動、斷裂等。開關本體主要故障可能是動靜觸頭松動，接觸不好，行程調整不好，檢修時元件安裝問題或者接線錯誤而拒動，使自動、手動均不能斷開等。

1.3 開關非全相運行的危害

1.3.1 發電機可能失步引起振動增大。

1.3.2 不平衡電流引起的負序電流在轉子表面感應出雙倍頻率的電流使得轉子表面發熱，嚴重時可使轉子表面嚴重燒損。非全相運行主要影響就是不平衡電流，三相電流不平衡將產生不平衡的電動力，對電氣設備的絕緣有害，同時不平衡電流過大，過熱，引起跳閘。

1.3.3 發電機組長時間非全相運行很大的負序電流將損壞發電機定子線圈，嚴重時燒壞轉子線圈，折斷大軸。

2 開關非全相運行的處理

2.1 發電機空載解列時斷路器非全相拉閘的處理

如果開關分閘時發三相位置不一致，或解列時減勵磁電流，定子電壓不降低，而定子回路出現不平衡電流，此時應立即停止操作。必須維持發電機轉子電流在空載額定值，使發電機定子三相電流為零或不平衡電流最小。維持發電機轉速，保持發電機與電網同步，設法恢復發電機開關對稱運行。

2.2 發電機并列時斷路器非全相合閘的處理

如果增加負荷，定子回路出現不平衡電流，此時應立即停止操作，維持發電機負荷，嚴重時應斷開開關解列停機。

2.3 發電機運行中斷路器非全相跳閘的處理

嚴禁拉開滅磁開關，防止發電機失磁。迅速降低發電機無功及有功負荷，使發電機定子負序電流不超過正常運行的允許值，如仍不能解決，應解列停機。

2.4 發電機運行中斷路器非全相跳閘，滅磁開關同時跳閘的處理

立即手動拉開故障機組開關，與系統解列，為了避免發電機拉入同步產生的沖擊電流及振蕩造成的損失而擴大事故，滅磁開關不應再合上。

2.5 發電機運行中斷路器非全相跳閘，滅磁開關跳閘，原動機停止運行的處理：此時發電機變成電動機運行，定子不平衡電流及負序電流達到最大，應立即手動斷開開關，與系統解列停機。

3 發電機開關非全相運行的防止措施

發電機開關非全運行嚴重時燒壞轉子線圈和定子線圈，為了防止非全相運行故障燒損發電機定子和轉子，應在以下方面采取措施：

3.1 設備維護方面

加強開關的維護質量，為防止機構失靈，可以對機構內傳動軸、鎖釘定期潤滑，保證傳動部分靈活，機構箱門保證處于嚴密關閉狀態，防止線圈受潮，機構零件銹蝕，對開關跳合閘線圈進行檢查，對機構拉桿進行檢查。根據廠家資料和發電機運行規程的規定，制定出機組允許的負序電流值和持續時間，作為運行人員進行監視和處理故障的依據。

3.2 運行維護方面

運行人員在巡視檢查時，注意壓縮空氣、SF6壓力、加熱器投退等。機組滅磁或機組并網操作過程中，升磁建壓前，檢查機端電壓電流是否為零，若不為零，應懷疑開關非全相，應查明原因，確認后采取相應措施。發電機解列、并列的操作順序和注意事項，應在現場運行規程中明確規定，便于運行人員正確的完成解列、并列的操作。發變組開關非全相運行時，運行人員要做好發電機三相電流的變化、電壓的變化、機組轉速的變化、持續時間以及保護裝置。信號裝置的動作記錄，以進行綜合分析、判斷，制定檢查處理的對策。

3.3 設備改進方面

選擇質量好的開關，完善繼電保護，提高繼電保護動作的可靠性。發電機-變壓器組結線方式的高壓側主開關應選用三相聯動的操作機構，發電機加裝負序電流表，為了使運行人員直觀地看到負序電流的大小，更好地將負序電流控制在規定范圍內，裝設負序電流表是十分必要的。

結語

綜上所述，水力發電機組擔負著電網的調峰調頻任務，發電機開關非全相運行直接威脅電力系統的穩定和機組的安全。研究水力發電機組開關非全相運行的現象、產生原因和處理方法，以便及時、準確地處理故障，確保水力發電機組的安全穩定運行。

參考文獻

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