梁群阳1 赵俊康2
（陕西咸阳渭河发电有限公司 陕西咸阳 712038）
摘要：本文将对发电厂同步发电机的日常运行状况以及发生事故后的处理措施进行分析，期望能为电力行业的发展提供一定的帮助。
关键词：发电厂；同步发电机；日常运行；事故处理
引言：
当前我国发电厂的发电机组普遍处在较为恶劣的环境中，常常受到各种腐蚀气体及尘垢危害，再者由于各种设备之间相互关联，因此一旦某一台设备出现故障则整个系统都将处于瘫痪状态，在计算机网络不断发展的今天，发电机的性能也有了很大的提升，而且已经实现了在线检测，但是发电机还是会受到外力因素的影响，我们将探讨发电厂同步发电机的日常运行以及故障处理方法，以便不断的提高发电厂的安全运行水平。
1.发电厂同步发电机的日常运行状况
如果发电机与电网并联运行，而且所处的各项电流和电压都是对称的，此时发电机的损耗将是最小的，而且其效能最高，主要是因为其转矩性能较好。同步发电机的安全运行极限也是我们需要探讨的一个保持发电机正常运行的因素。发电机的运行极限又称为额定功率，它表明的是发电机组在保障安全的前提下的最大连续负载能力。同步发动机多数都具有基本特性和外特性两种，通过对这些特性的判断我们可以知道发电机是否在正常运行。以下我们将对同步发电机的特性进行分析，同步发电机的基本特性主要包括空载、短路以及负载等三种，而运行特性又包含了外特性和调整特性。
1.1空载特性
所谓的空载特性是指发电机在额定转速，定子不带负荷时的运行状态，空载电势随励磁电流变化成了空载特性，处于空载状态的发电机电势会呈现为曲线形式，可通过此曲线检测出发电机设计是否合理，额定电压是否处于合理区间，亦可以配合短路特性计算发电机的同步电抗值。
1.2短路特性
如果发电机的转速处于稳定的状态，则定子绕组稳态短路，定子电流和励磁电流变化特性称为发电机的短路特性。短路特性中定子电流与励磁电流呈正比关系。短路特性中磁路是不饱和状态，通过短路曲线可以反映发电机同步电抗的大小。
1.3外特性
同步发电机的外特性指励磁电流以及功率因数、转速保持不变，当定子负荷电流发生变化时，端电压的曲线也发生变化，如果功率因数滞后则会使电压出现较大的降落，而且电枢反应也会处于去磁的状态。通过对外特性的观测我们可以分析同步发电机的电压随负载波动情况，从而可以对励磁装置的调节范围进行约定，电压的波动程度可以通过电压变化率进行表述。
1.4调整特性
同步发电机的调整特性主要是指在电压、功率因数以及转速都不变的情况下，改变定子负载电流，为维持电压不变，此时励磁电流会呈现相应变化。不同功率因数下，励磁电流随负载电流的变化趋势也不同。感性负载时，需要随负载电流的增大而增加励磁电流来抵消电枢反应的去磁作用；容性负载时，需要随负载电流的增大而减小励磁电流来抵消电枢反应的助磁影响。我们可以通过调整特性去维持定额电压，使电力系统的无功功率趋于合理。
2.同步发电机组的极限
2.1输出功率极限
从性能上讲发电机的额定功率会大于原动机，正常的状态下发电机的功率不能大于原动机，否则就会超出原动机的负载极限，从而引发安全事故。
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2.2静态稳定极限
最大极限稳定功率是静态稳定的理论边界，同步发电机如果突然超出负荷，要想让其维持稳定的运行状态，就必须给其稳定运行的边界留一些余量，不仅增加了承受力，而且能保持励磁电流不变。同步发电机的稳极机尤其特定的安全运行面积，只要发电机的运行在此范围内就能保持稳定。
3.同步发电机事故的处理措施
3.1主汽门的关闭形成同步电动机
当主汽门处于关闭状态时，同步发电机会变成同步电动机，同步发电机的有功功率指示会处于零或者负，而无功功率的指示则会变高，定子电流又会降低，但是励磁电流电压以及定子电流电压会趋于一个正常的区间。当处于这种情况时我们应当立即判断是否可以增加原动机输出功率，如果可以则不必解列发电机，将有功负荷升起来即可，并向相关的管理人员汇报；否则应该立即将发电机解列。大型同步发电机组都配备有逆功率保护，防止发电机变电动机运行。
3.2同步发电机的主断路器跳闸
如果发电机运行过程中出现异常的声响，有可能是主断路器发生了自动跳闸，伴随着音响信号以及开关位置指示灯的闪烁，同步发电机的功率表以及电压表都会出现零的数据标识，励磁电流电压也会在同一时间变成零，如果灭磁电压开关未动作，则可能是发电机外部故障引起，此时励磁电压电流会出现指示。出现以上状况后，首先要将主断路器操作开关置停止位置，将音响复归，检查跳闸的信号发送至汽机，也要对已发生的保护动作情况进行检查，如果外部保护动作启动则只需要对同步发电机做一般性的检查，指导外部的故障解除便可以进行升压。如果是发电机内部保护动作启动，则要详细的检查发电机变压器组，将故障排除后并确保电气试验处于合格状态才能进行重新启动，假如故障是因为操作人员误碰引起的，则直接进行升压即可。
3.3发电机系统振荡
发电机系统振荡是同步发电机最常见的故障之一，由于同步发电机的电流电压出现了摆动，导致励磁电流急剧变化，发电机强励装置可能动作。而且发电机会发出较大轰鸣声，如果振荡的时间持续较长可能会有过负荷信号发出。这时要迅速结合相邻发电机运行状况判断引起振荡的原因。当相邻机组运行正常，即可判断为本发电机组与系统发生振荡，此时发电机表计与系统表计摆动相反，应快速将振荡机组与系统解列；当相邻机组也发生振荡时，则判断为系统故障引起发电机组振荡，此时发电机表计与系统表计摆动相一致，不应干扰发电机自动调节系统的工作，若自动调节未投入，应立即手动增加发电机励磁。或按调度命令解列发电机组。振荡消除后，再对发电机的运行情况进行检查。
3.4内部故障
现在的大型发电机组都配备了完备的保护系统，如失磁保护、差动保护、逆功率保护、定子接地保护、转子接地保护、过激磁保护、励磁回路过负荷保护、断水保护（水冷）、定子匝间短路保护、对称（不对称）过负荷保护、过电压保护、失步保护等等，这些保护有效降低了发电机异常运行遭受损害的机率。当发电机保护动作时，出口开关及灭磁开关动作跳闸，迅速将故障电流降为零，避免发电机遭受进一步损坏。运行人员此时应根据保护的动作情况，判断故障范围，及时进行相应检查，排除引起保护动作的异常。当出现发电机内部故障指示时（如差动、匝间等），则应除对本体通过查看外观、闻气味等进行详细的外部检查以外，还应由专业试验人员对发电机进行相关电气试验，以判断故障情况。即使静态试验数据正常，还应在机组重新启动时加压做空载及短路试验，测量计算发电机的阻抗变化情况，最终判断发电机是否完好。决定是否可以将发电机与系统并列。
结语：
现代大型同步发电机的保护及自动装置日臻完善，这就要求相关的操作人员要在异常情况下第一时间准确及时判断故障，根据保护的动作情况采取相应措施，缩小故障范围，尽可能将对发电机组的损害程度降到最小，从而快速消除故障并尽快恢复发电机组运行。进而保障电力系统的稳定运行。
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[3]谭兴强，张进，杨余彪.电气运行及事故处理[M].北京：化工工业出版社，2016
论文作者:梁群阳1,赵俊康2
论文发表刊物:《河南电力》2018年10期
论文发表时间:2018/11/16
标签：发电机论文; 电流论文; 特性论文; 定子论文; 机组论文; 电压论文; 励磁论文; 《河南电力》2018年10期论文;