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汽轮发电机的原理
汽轮发电机是指用汽轮机驱动的发电机。由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功,使叶片转动而带动发电机发电,做功后的废汽经凝汽器、华尔网同城循环水泵、华尔网同城凝结水泵、华尔网同城给水加热装置等送回锅炉循环使用。
汽轮发电机是由汽轮机作原动机拖动转子旋转,利用电磁感应原理把机械能转换成电能的发电设备。发电机转子绕组内通入直流电流后,便建立转子磁场,这个磁场称主磁场,它随着汽轮发电机转子旋转。其磁通自转子的一个磁极出来,经过空气隙、华尔网同城定子铁芯、华尔网同城空气隙,再进入转子另一个相邻磁极,从而构成主磁通回路。由于发电机转子随着汽轮机转动,发电机磁极旋转一周,主磁极的磁力线被装在定子铁芯内的u、华尔网同城v、华尔网同城w三相绕组依次切割,根据电磁感应定律,在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势。
假设汽轮发电机转子具有一对磁极,当汽轮发电机转子与汽轮机转子同轴高速旋转时,如汽轮机以3000转/分旋转时,这样发电机转子以50周/秒的恒速旋转,磁极极性也要变化50次,那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次,同时在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势,即频率为50赫兹的三相交变电动势。这时若将发电机定子三相绕组末端连在一起接地,而将发电机定子三相绕组的首端引出线与用电设备连接,就会有电流流过,这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程。
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发电机多种异常状态及危害
随着电力工业的迅速发展,发电机单机容量的不断增加,大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、华尔网本地性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障,异常运行状态发生的机率更大,比如定子绕组过负荷、华尔网本地发电机失磁、华尔网本地失步,发电机逆功率运行,非全相运行等。这些威胁同样不容忽视,所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究,采用对称分量法得出了各相电流、华尔网本地各序电流及相序电流间的关系,并用KATLAB软件进行了仿真,验证了理论分析的结果。同时,就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案,并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法:
1、华尔网本地低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机,当采用直流励磁机时,应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机,保护动作于解列灭磁;对于柴油发电机,保护动作于减出力,以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行,在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时,保护动作于解列灭磁。
2、华尔网本地定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、华尔网本地励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、华尔网本地降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、华尔网本地解列灭磁。
3、华尔网本地逆功率保护
对于容量在200KW及以上的柴油发电机,宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号,经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁,是指断开发电机断路器,汽轮机甩负荷。减出力,是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸,对柴油发电机来说,是指首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机,是指首先将导水翼关到空载位置,再跳开发电机断路器灭磁。
4、华尔网本地发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机,需装设失步保护,保护动作于信号或解列。若发生失步现象,应尽快创造恢复同期的条件,一般可采取增加发电机的励磁,或减少该失步电机的有功出力,进而将其牵入同步。动减负荷、华尔网本地降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、华尔网本地解列灭磁。
5、华尔网本地非全相运行保护
发电机变压器组的非全相运行故障,大多数发生在机组解列、华尔网本地并列的操作过程中,正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、华尔网本地稳定机组转速、华尔网本地减少机组出力、华尔网本地控制定子电流的原则,严格按照合理顺序进行操作和调整,完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。
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