淺談發電機保護的相關問題

宋久光

摘 要：隨著社會主義市場經濟的快速發展，人們對電力需求不斷增加。發電機是整個電力系統中十分重要的設備，其安全性直接關系到整個電力系統能否正常工作。在具體的使用過程中一旦出現發電機故障勢必會對電力系統造成比較大的干擾，所以做好發電機保護工作是電力單位工作人員必須要關注的方面。文章主要針對當前發電機工作中經常出現的故障進行分析，并提出相應的保護措施，希望能夠進一步推動我國電力企業的發展。

關鍵詞：電力系統；發電機；電力保護

維護電力系統的正常運轉是電力公司的主要工作，一旦電力系統出現故障勢必會影響到電力公司的正常供電，給人們的生產生活帶來不利影響，給電力公司造成巨大的經濟損失，所以做好發電機的保護工作是保證電力系統正常運轉的重要工作。在電力系統工作過程中可能會因為出現誤動影響到發電機的保護，通過加強發電機保護控制的協調性能夠有效地維護電力系統的正常工作。在具體協調的過程中由于工程師缺乏相應的實戰經驗，使得電力系統出現故障不能及早被發現，協調工作開展也不及時。一旦電力系統出現故障就可能出現瞬時振蕩問題，通過發電機調速器和勵磁系統兩個發電機主系統同時作用，就會使電力系統回歸到當初的穩定狀態。這兩大發電系統在整個電力系統工作中起到了穩定作用，調速器主要起到控制發電系統頻率的作用，勵磁系統主要起到控制發電系統電壓的作用。下面文章就針對這兩大發電機保護設備進行分析，保證發電系統的穩定運行。

1 調速器控制及低頻協調

在發電機設備中，調速器主要就是保證發電機能夠維持正常速度運轉，實現負荷的合理化分配。發電機能否正常運行和頻率以及轉速有著十分密切的聯系。一旦發電機出現負荷不平衡的狀況，就會導致發電機出現轉速加快，頻率增大的情況。這時就需要調速器通過封閉導葉的形式來減少功率輸出，減少機械力對發電機的負面作用。發電機總是處在低頻狀態下并長期的滿負載運行，當前的控制還不能糾正這種過載的能力，低頻甩負荷也需要在整個系統負荷匹配時才會發生。在這些孤網里，存在著典型的負荷失配，如果在一個孤網上發生過載，頻率將減小，導致發電機轉速減緩。不同的發電機在面臨相同故障時所表現的情況也是不同的。例如水輪發電機在低頻狀態的運轉就不會造成事故的發生，所以針對水輪發電機就不需要配置低頻保護設備。低頻運行對于一般的發電機來說都是不利的，都或多或少的對設備有所損壞，所以需要發電廠設置專門的低頻保護。

2 勵磁保護及系統穩定

在整個發電機系統中勵磁系統主要是提供磁場能，進而有效地保證發電機與電力系統能夠同步運轉，同時該系統也能夠為發電機轉子繞組提供足夠的直流電。當前的勵磁系統的直流電主要來自于交直流變壓器，在交流電轉換到直流電的過程中會產生電勢，為變壓器的正常工作提供動力，為了保證電力系統的正常運轉，往往需要配置一套蓄電池為其提供足夠的能量。由于受到技術和設備的限制，過去的勵磁系統往往靠小發電機提供直流電，不利于電力系統的穩定運行。當前使用的大型發電機使得勵磁電流突然變大，這勢必會造成連鎖反應，例如無功功率輸出變大會導致整個系統的工作電壓升高。如果這時突然把歷次電流變小，也會產生一系列的不良反應，甚至出現電力系統和發電機的不同步。在發電機和電力系統聯系變小時，同時沒有電源控制其出口電壓，如果勵磁系統的電流勢必會造成發電機出口電壓的升高，容易損壞發電機的零部件。當前所使用的10MW及以上的發電機主要通過自動電壓調節系統來保護自身的穩定運行。在調節的過程中，勵磁系統能夠吸收電力系統中的無功功率同時還能保持電壓始終在規定的范圍內。在電力系統工作的過程中一旦發生短路勢必會造成電力設備的電壓驟降，繼而出現震蕩現象，使得電量不能按照原來的那種方式進行傳輸，電力系統的正常運轉沒有得到足夠的電量支持。在工作人員檢查完故障并修好短路故障之后，發電機的鉆子還是有可能給受到電力線內部震蕩的影響，造成出口電壓位置存在一定的波動。勵磁保護主要就是在發電機出現故障時保護發電機，避免出現發電機運行不良的現象。

3 發電機靜態穩定性

正常情況下，發電機表現出的是靜態穩定性，但是在某些情況下就會破壞這種穩定性，例如，電廠輸送用電的輸電線路過少等。當電力系統中的負荷中心和遠端發電廠之間的電壓向量夾角超過90以上時，各個電力系統之間所傳輸的電能就會減少，電力系統就會出現震蕩現象，同時可能分解為幾個孤網，影響到電力的正常傳輸。由于故障使得發電廠之間的線路斷開，這就造成線路的兩個點之間的電抗增加到一個只能提供傳輸不能維持同步的最大電能點上。在發電系統出現震蕩的情況下導致發電機出現磁極跳動而不同步。總之，保證發電機的穩定性可以避免電力系統之間出現斷路，繼而有效地保證電力系統的穩定性。

4 失磁保護

發電機的各個系統和部件之間必須相互協調才能發揮出發電機的保護作用，在發電機工作的過程中應該保證失磁保護與發電機的容量、靜態穩定性等之間相互協調。為了避免發電系統出現高電壓的情況，發電機需要在欠勵的情況下運轉，同時還應該從發電系統中吸收無功功率。發電機通過吸收無功功率來實現調節電壓的作用，吸收情況具體體現在發電機容量的曲線中。為了保證發電機能夠可持續運行，就必須保證發電機的欠勵設置在發電機容量曲線中。對于同步發電機來說，如果出現失磁現象就會導致其電力設備損壞，所以工作人員應該定期對發電機進行檢查，及早發現失磁現象。如果沒有及時發現失磁現象就會導致發電設備消耗大量的功率，并對整個電力系統造成巨大損害。通過大量的查看經驗，造成發電機失磁現象的原因有很多，例如，供給發電機磁場繞組出現直流供電短路、磁場繞組短路等等。當發電機出現失磁現象之后，使得無功電流瞬間通過發電機，造成定子繞組的電流過大，繼而引發相應的設備故障。目前檢測發電機失磁現象的設備主要是阻抗繼電器，通過觀察電機出口的電壓情況來判斷發電機是否存在故障。此外，工作人員還需要注意到輸電線路是否出現短路以及在瞬變后的阻抗軌道是否回轉到失磁的繼電器阻抗特性的區域中。失磁保護在發電機保護中經常出現，應該引起足夠的重視。

5 結束語

綜上所述，發電機在電力系統中的作用是不言而喻的，做好發電機保護工作也是保證電力系統正常運行的關鍵環節。在電力系統中經常會出現震蕩問題，使得發電機保護出現誤動作，這也體現出加強發電機保護和控制之間協調的重要性。除了做好發電機的繼電保護工作還應該做好各個電動機之間的協調統一。特別是大型的電力企業更應該注重發電機的保護工作，維持電力系統的穩定運行，這也是整個電力市場的基本要求。

參考文獻

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