淺議發電機出口斷路器非全相運行的防范措施

李青

摘要：對發電機斷路器非全相運行概念及危害進行了闡述，分析了發電機非全相運行的原因及種類，最后提出了發電機斷路器非全相運行保護電路的改進措施。

關鍵詞：斷路器;非全相;邏輯改進

1發電機斷路器非全相運行及其危害

發電機出口斷路器非全相運行一般是由于對發電機斷路器的操作失誤或者是機械故障造成的，主要表現在發動機并網操作的過程中有一相或者是兩相開關無法閉合，發電機解列的過程中有一相或者是兩相無法分開。如果發電機斷路器處于非全相運行的方式，那么正序的電流就會產生正序的旋轉磁場且該磁場與轉子速度一致，因而不會切割轉子;但是負序的電流所產生負序的磁場則會以初始情況下2倍的速度來對轉子進行切割。在負序磁場切割轉子的作用下，轉子的鐵芯部分、線圈、阻尼線圈甚至是轉子中其他的金屬部分都會感應出2倍的工頻電流，該高頻電流會在轉子表面進行流通，會流過轉子的大部分結構，且中心環和套箍也包含在內。電流的流通會造成轉子表面過熱，并且還會造成轉子局部的高溫。如果負序電流較大且通電時間較長那么所產生的較多的熱量就會燒壞轉子。并且有負序電流產生的旋轉磁場使得轉子產生2倍頻率的脈沖轉矩，會造成發電機較大程度的振動，使得發電機組運行的噪聲極大的增加，長此以往會造成電機的金屬疲勞進而會導致電機的損壞。特別是對于汽輪發電機，轉子發熱是最為嚴重的一個問題，為了避免燒壞轉子，要嚴格控制發電機斷路器的非全相運行，并且要設計相應的非全相運行的保護。發電機斷路器非全相保護的邏輯圖如下。

如果設計了非全相保護，但是由于誤操作所產生的發電機斷路器的非全相運行保護動作而仍然無法斷開非全相開關，那么這種情況就會啟動保護失靈。

2非全相運行分析

（1）發電機出口斷路器兩相斷開

在發電機斷路器兩相斷開處是出現負序電流還是零序電流與阻抗數值大小有關，如果發電廠中的發電機的中性點為配電變壓器接地的話，就會產生較大的零序的電流，那么這種情況下在兩相斷開之處所產生的負序和零序電流分別為零，在這種情況可以將其認為發電機全甩負荷，不會產生轉子和定子發熱損壞的情況。所以如果出現兩相斷線的情況下，由工作人員將發電機斷路器斷開，這種情況下就不會造成嚴重的后果。

（2）發電機出口斷路器一相斷開

如果發電機的中性點是通過配電器高阻接地的話，會造成勵磁電阻的增大，因而可以將其視為斷路。但是這種情況下單相斷線的負載電流仍然是存在的，相應的幅值和負序電流也是存在的，如果負荷電流較大，那么在斷線處所產生的負序電流就越大。在并網或者低負荷運行的情況下，如果發電機斷路器出現非全相運行，但是由于負荷電流本身不大，所以發電機的負序電流也較小，大約不到負荷電流的二分之一，因而對轉子的影響十分有限，不至于造成較為嚴重的后果。但是如果是在較大的負荷下發生非全相運行，負序電流就會達到甚至超過負荷電流的二分之一，在這種情況下如果不停機則會導致較為嚴重的事故。

發電機由于發電方式不同而造成非全相運行也會存在一定的差別。比如相對于絕大部分的火電廠，核電廠發電機就有一種稱為孤島的運行方式，也就是斷路器將外電網和發電機組之間的聯系切斷，發電機采用低負荷運行，在這種情況下廠用的負荷一般情況下僅僅占到發電機總負荷的6%。在孤島運行模式下如果出現一相斷開的非全相運行方式，那么高壓廠用變壓器兩側電壓會產生較大程度的降低，那么將會導致電氣設備無法運行。然而在發電機斷路器非全相運行的方式下，如果母線中有一條母線的線電壓小于額定數值的70%，就會自動切換廠用電源。由于低電壓方式下電機出力下降就會對整個機組產生特別重大的影響。因而在電廠發電機組斷路器出現一相斷開的情況下，對于負荷非常不利，雖然這種情況發生的幾率較小，但是一旦出現則會造成非常嚴重的后果。所以在這種情況下，為了能保證系統的安全，應該將負序整定值合理整定以便保護動作，在實際處理的過程中需要注意。

3非全相保護及起動失靈邏輯改進

為了避免斷路器輔助觸頭故障而引起的發電機斷路器非全相運行，可以在非全相保護中引入負序電流元件。在這種情況下如果發電機斷路器出現非全相運行那么不僅非全相保護會動作，負序電流元件也動作，進而判斷非全相運行，動作以發電機分閘;如果非全相判斷回路動作但是負序電流元件不動作，那么非全相保護只會發出警示信號，這種情況可以由工作人員進行及時處理。如果非全相運行發生后保護動作產生但是仍然無法斷開斷路器，這種情況需要啟動失靈保護，可以將負序電流元件加入其中進行判斷。通過將負序電流作為是否啟動的條件，在一定程度上提高了非全相判斷的可靠

性，非全相運行過程中產生的負序電流，該電流的大小與發電機所帶負荷有很大的關系。如果發電機在故障之前負荷較低那么所產生的負序電流就較小反之則較大，負序元件在負荷較小的情況下可能不會啟動，在這種情況下如果發生發電機斷路器的非全相運行需要人工對其進行停機。

4結語

隨著發電機斷路器針對非全相運行的保護技術的不斷進行，保護過程中所產生的誤操作也會進一步的下降。但是在設備長期使用的過程中，各種元器件由于長期使用所造成的潛在的故障是需要注意的，本文通過對非全相運行的分析，闡述了斷路器非全相運行的概念，指出了原因并提出了改進的方案，對于發電機斷路器非全相運行保護具有一定的指導意義。

參考文獻

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