汽輪發電機組過激磁保護改進探討

崔立達

(哈爾濱電氣股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

1 勵磁系統

調節與控制單元預警由兩個條件激活調節器停止運行;頻率低于約58.5 Hz。在某些條件下,當系統維護或重新建立可以保持大約5%的低輔助負載，系統頻率小于58.5 Hz。在這種情況下蒸汽流量略大于正常流量，經驗表明葉片共振不是限制因素，而是因為蒸汽激振力小，葉片激勵從無負載增加到5%輔助負載水平。增長微不足道，在這種條件下運行對刀片疲勞程度沒有什么影響。但是在滿功率運行一段時間后,輔助負載運行輸出引入了另一個不相關的考慮因素導致頻率偏低，即渦輪一級溫度降低，導致的瞬態渦輪轉子中的熱應力負載下降。第一階段溫度瞬間下降約250F，隨后在大約15 min內進一步降低2000 ℉，過熱器出口溫度調整至新設定燃燒速率。穩態溫度在10～15 min內下降最大，刀片槽應力減弱，在大約一小時內將轉子緩慢冷卻至零，達到新的平衡狀態。后續重新加載低負荷下的延長時 間，應保持適中避免在相反的方向施加較大的熱應力。對于典型的3600 r/min轉子峰值熱應力預期在100-400個循環后會在轉子中引發裂紋。因此,如此大的單個完整周期約占總疲勞強度的1/4。由于材料強度的關系，轉子直徑受到嚴格的限制，一般不能超過1.2米。而轉子本體的長度又受到臨界速度的限制，當本體長度達到直徑的6倍以上，轉子的第二臨界速度將接近于電機的運轉速度，運行中可能發生較大的振動。

2 輔助負載運行保護

機組從滿負荷跳到輔助負荷會造成轉子疲勞能力的損失，影響相對較小，但在緊急情況下，這種操作是必不可少的。如果系統頻率仍然在所有的減載動作后下降很有可能造成系統崩潰。如果某些關鍵單元跳閘脫離輔助負載,它們將可用于電源啟動力量。由于在這種跳閘之前會出現一段頻率不足的情?況因此在最后的減載步驟設置的低頻繼電器可以用于啟動跳閘，允許手動跳到輔助負載。這樣的設計方案必要時可以承受這種熱應力，且可以避免不必要的暴露。發電機過激持續干擾系統，期間施加的高電流和相關的無功損耗對系統發電機的無功功率需求很大。端子電壓的小幅降低將產生強大的補償作用，同時激勵器輸出將增加。如果激勵上限，電壓系統持續受到干擾則將達到最大的場強。這種情況可能會伴隨在低頻條件下。即使頻率是正常的在異常負載下系統無功損耗更高，流動條件也可能會導致現場受力。由于大多數勵磁系統提供最高電壓為至少125%的滿載最長強制時間為一分鐘。每個發電機的具體值應根據峰值電壓和曲線確定，響應速度高于正常速度的系統具有較高的峰值電壓并且減少了在峰值上的允許時間。

3 發電機過激保護

發電機(變壓器)會由于電壓升高或者頻率降低而出現過激磁，如與系統并列運行的變壓器，由于分接頭連接不正確，使變壓器的電壓過高引起過激磁。對于升壓變壓器的過激磁，大多數在未與系統并列的情況下發生，主要原因有:發變組在與系統并列之前，由于操作上的過失，誤加了較大的勵磁電流；發電機起動過程中，轉子在低速下預熱時，由于操作上的過失，誤將發電機電壓上升到額定值，使變壓器由于頻率低而產生過激磁。提供某些基本激勵是系統保護行業慣例以防止調節器內部或電壓互感器發生故障。這些包括電壓和互感器的兩組平衡比較，如果電壓互熔斷器出現警報，可能使調節器跳閘。監控內部穩壓器偏置，調壓器跳閘以防止失控操作限制。

強制保護功能是通過檢測磁場，強迫主發電機或勵磁機勵磁電流輸出，有時間延遲條件下，由特性曲線確定勵磁系統自動回切到安全值。無時間延遲的情況下，操作員警報指示字段強制條件立即存在。從調節器的簡單行程到基本激勵的復位調節器從普通電壓調節器轉換到勵磁電流限制模式可以減少消耗。

4 潤滑和發電機密封油系統

正常發電機運行，通過渦輪轉子上的主油泵提供潤滑油。對于啟動和關閉交流和直流或蒸汽驅動油泵提供系統潤滑。交流軸承油泵的特性足夠確保在啟正常發電機運行，通過渦輪轉子上的主油泵提供潤滑油。對于啟動和關閉交流和直流或蒸汽驅動油泵提供系統潤滑。交流軸承油泵的特性足夠確保在啟動和關閉期間進行適當的潤滑。但是泵的性能將受到以下因素的影響感應電動機 的特性如果交流電源頻率)有所不同。頻率降低5% 將導致軸承供應壓力降低大約10%。這考慮到正常壓力保持壓力在68947.6/Pa。

緊急直流電的主要目的是：當沒有其他潤滑源時，軸承油泵提供潤滑，在某些地方提供了蒸汽驅動的輔助油泵。通常它們的容量大約與交流軸承油泵相同。這些泵取決于蒸汽源是否充足。如果這個來源有限并且蒸汽壓力降低將影響泵值。如果發生這種情況，建議蒸汽在每個單元上測試泵潤滑系統，以確定維持足夠所需的最低蒸汽壓力和軸承供應壓力。對于緊急情況下得跳閘和華星，水發電機、勵磁系機和密封油冷卻器的電源核能跳閘時關閉。實驗室測試表明，潤滑后的供水油冷卻器也可能在脫機和安全溫度下關閉，在滑行期間將保持不變。穿過泵體末端的熱傳導率軸頸的渦輪轉子很低。密封油控制裝飾應布置在發電機零米層，真空油箱布置在6.3 m層，密封油擴大槽應盡量靠近發電機底部安裝，它應比空氣抽出槽的標高至少高出380 mm，而空氣抽出槽的安裝標高應該高于潤滑油回油管至少30 mm。只要發電機軸系統轉動或機內有需要密封的氣體，密封油系統均需要密封瓦供油。

如果使用潤滑油關閉后，軸頸溫度將以一定速率升高渦輪內部溫度，氣溫高于375 ℉可能會損壞軸承巴氏合金。如果裝置很熱(平均內部溫度為800～850 ℉)，油可能會在溫度升高過多之前關閉2～3 h，如果允許渦輪冷卻至4000 ℉，機油供應可能回2關閉約10 h。