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发电机逆功率保护学习
发电机逆功率保护
发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失磁或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于跳闸。
1、概述说明
并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。
对汽轮机逆功率保护的整定计算，就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。
1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数，取0.8 P1-主汽门关闭后，汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率，该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外，还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关，一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时，应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定，该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明，当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时，允许运行时间还要长一些。 因此，若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时，可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。
另外，投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路，此时，动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护，由于动作时间短，在主汽门点闭后很短的时间内，由于汽轮机及发电机的惯性，实际逆功率可能很小，因此逆功率的定值不应大于1%PN。
2、原理介绍
当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机，也就是发电机变成电动机工况)，逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流信号。
由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。
何为逆功率?
众所周知，发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。
逆功率的危害
发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时，发电机变为电动机带动汽轮机旋转，汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦，特别是在末级叶片可能会引起过热，导致转子叶片的损坏事故。
所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。
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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、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、本地发电机失磁、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、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、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、本地定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、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、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、本地解列灭磁。
3、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、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、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、本地解列灭磁。
5、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、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、本地稳定机组转速、本地减少机组出力、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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柴油发电机组的基础知识
由于各项技术都有更新及发展，以下内容仅供参考：
1、本地 柴油发电机组基本设备包括哪六个系统？答：（1）机油润滑系统；（2）燃油系统；（3）控制保护系统；（4）冷却散热系统；（5）排气系统；（6）起动系统；
2、本地为什么我们在销售工作中建议客户使用专业公司的机油？答：机油是发动机的血液，一旦客户使用不合格的机油会导致发动机发生轴瓦咬死、本地齿轮打牙、本地曲轴变形断裂等严重事故、本地直至全机报废。具体的机油选用及使用注意事项详见本版相关文章。
3、本地为什么新机使用一段时间后需要更换机油及机油弗列加滤清器？答：新机在磨合期中难免有杂质进入机油底壳内，使机油及机油弗列加滤清器发生物理质变或化学质变。发电机专业维修网，有专业人员为您进行相关保养。
4、本地为什么我们要求客户安装机组时，排烟管要向下倾斜5-10度？答：主要是防止雨水进入排烟管，导致重大事故发生。
5、本地一般柴油机发动机上都装有手动油泵和排气螺栓，其作用是什么？答：用于发动前排除燃油管中的空气。
6、本地柴油发电机组自动化等级怎么分？答：手动、本地自启动、本地自启动加自动市电转换柜、本地远距离三遥（遥控、本地遥测、本地遥监。）
7、本地为什么发电机的出线电压标准是400V而不是380V？答：因为出线后的线路有电压降损耗。
8、本地为什么要求柴油发电机组的使用场地必须空气流畅？答：柴油机的出力直接受吸入的空气数量和空气质量的影响，发电机又必须有充足的空气给予冷却。所以使用场地必须空气流畅。
9、本地为什么在安装机油弗列加过滤器、本地柴油弗列加过滤器、本地油水分离器时不宜用工具把以上三器旋得太紧，而只需用手旋至不漏油即可？答：因为如果旋得太紧其密封圈经油泡及机体升温的作用下，会热膨胀，产生很大的应力。导致弗列加过滤器壳或分离器壳本身的损坏。更为严重的是导致机体镙母的损坏以致无法修复。
10、本地怎样鉴别伪劣假冒国产柴油机？答：先查有无出厂合格证和产品证明书，它们是柴油机出厂的“身份证明”，是必须有的。 再查证明书上的三大编号 1）铭牌编号；
2）机体编号（实物上一般在飞轮端机械切削加工过的平面上，字体为凸体）；3）油泵铭牌编号。将这三大编号与柴油机上的实际编号核对，必须准确无误。如发现有疑点可将这三大编号报制造厂核实。
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