發(fā)電機(jī)非同期并網(wǎng)的危害和預(yù)防措施

2025/5/1 14:04:07 人評(píng)論次瀏覽分類(lèi)：電工基礎(chǔ) 文章地址：http://www.zyswsm.com/tech/6056.html

在發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)的并列是一項(xiàng)非常重要的操作。由于各種原因在并列過(guò)程中發(fā)生事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這種事故對(duì)電力生產(chǎn)和電氣設(shè)備造成的損失和損害都是非常嚴(yán)重的，因此我們有必要對(duì)發(fā)電機(jī)組在并列過(guò)程中所發(fā)生的故障，進(jìn)行認(rèn)真的分析提高認(rèn)識(shí)，找出發(fā)生故障的原因并加以解決，以利于以后的安全生產(chǎn)。

什么是非同期并網(wǎng)?
同期系統(tǒng)是電站電氣操作回路的重要組成部分，對(duì)于發(fā)電機(jī)組安全并網(wǎng)起著及其重要的作用。準(zhǔn)同期是目前普遍采用的一種并網(wǎng)方式。同期裝置對(duì)待并兩例電源電壓的相序、頻率、相位等進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)和判斷，當(dāng)待并兩側(cè)電源電壓各參數(shù)基本相同時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)完成并網(wǎng)操作。但是，往往因系統(tǒng)接線有誤，運(yùn)行人員誤操作，會(huì)造成非同期并列的嚴(yán)重后果。

所謂非同期并列是指凡不符合準(zhǔn)同期條件下進(jìn)行并列，就是說(shuō)將帶勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)。非同期并網(wǎng)是發(fā)電廠電氣操作的惡性事故之一。

發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)分為準(zhǔn)同期并列和自同期并列。準(zhǔn)同期并列就是在并列操作前，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓相位，頻率，幅值分別與并列點(diǎn)系統(tǒng)的電壓，相位，頻率，幅值相接近時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。自同期并列就是先將勵(lì)磁繞組經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻閉路，在不加勵(lì)磁的情況下，當(dāng)待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率接近時(shí)，合上發(fā)電機(jī)斷路器，緊接著加上勵(lì)磁，利用發(fā)電機(jī)的自整步作用。就是借助于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和同頻轉(zhuǎn)矩相作用，將發(fā)電機(jī)拉入同步。我廠的發(fā)電機(jī)采用的是準(zhǔn)同期并列，因?yàn)闇?zhǔn)同期的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電機(jī)沒(méi)有沖擊電流，對(duì)電力系統(tǒng)沒(méi)有什么影響，但必須滿(mǎn)足準(zhǔn)同期并列的所有條件，否則造成非同期并列，產(chǎn)生很大的沖擊電流，比機(jī)端三相短路的沖擊電流還大一點(diǎn)。

準(zhǔn)同期并列又分為手動(dòng)準(zhǔn)同期和自動(dòng)準(zhǔn)同期并列二種，我們的小型機(jī)組都采用準(zhǔn)同期并列，準(zhǔn)同期并列應(yīng)具備的理想條件和實(shí)際條件。
1、發(fā)電機(jī)電壓等于系統(tǒng)電壓(允許電壓偏差不大于5%)；
2、發(fā)電機(jī)頻率等于系統(tǒng)頻率(允許頻率偏差不大于0.1HZ)；
3、發(fā)電機(jī)電壓相位與系統(tǒng)電壓相位相同；
4、發(fā)電機(jī)電壓相序與系統(tǒng)電壓相序一致。
這幾個(gè)條件是少一不可的，如果少一個(gè)會(huì)產(chǎn)生非同期并列的嚴(yán)重后果。

發(fā)電機(jī)非同期并列的現(xiàn)象
發(fā)電機(jī)非同期并列時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流沖擊，定子電流表劇烈擺動(dòng)，定子電壓表也隨之?dāng)[動(dòng)，發(fā)電機(jī)劇烈振動(dòng)，并發(fā)出轟鳴聲，其節(jié)奏與表計(jì)擺動(dòng)相同。

發(fā)生發(fā)電機(jī)非同期并列的處理
發(fā)電機(jī)非同期并列應(yīng)根據(jù)事故的現(xiàn)象正確判斷處理，當(dāng)同期條件相關(guān)差不懸殊時(shí)，發(fā)電機(jī)無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)和轟鳴聲，且表計(jì)擺動(dòng)能很快區(qū)域緩和，則不必停機(jī)，機(jī)組會(huì)很快給被系統(tǒng)拉入同步，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。若非同期并列對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生很大的沖擊和引起劇烈的振動(dòng)，且表計(jì)擺動(dòng)不衰減時(shí)，應(yīng)立即解列停機(jī)，待試驗(yàn)檢查確認(rèn)機(jī)組無(wú)損壞后，方可重新啟動(dòng)并列。

引起非同期并列的原因：
1、電壓不等;
2、電壓相位不一致;
3、頻率不等;
4、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列時(shí)同期裝置故障;
5、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列時(shí)操作人員沒(méi)有按操作票操作;
6、手動(dòng)準(zhǔn)同期操作時(shí)操作人員沒(méi)有按操作票操作;
7、手動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)時(shí)同步表故障;
8、新安裝或大修后的機(jī)組投入運(yùn)行前沒(méi)有進(jìn)行發(fā)電機(jī)相序檢查核相，有關(guān)的電壓感器二次回路檢修后沒(méi)有進(jìn)行核相;
9、相關(guān)的表計(jì)指示不正確。

非同期并列的危害
非同期并列時(shí)，由于合閘時(shí)沖擊電流很大，巨大的沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)和變壓器及系統(tǒng)造成嚴(yán)重沖擊，機(jī)組將發(fā)出強(qiáng)烈的振動(dòng)，使待并發(fā)電機(jī)繞組變形，扭彎絕緣崩裂，定子繞組并頭套熔化，甚至將繞組燒毀，即使當(dāng)時(shí)沒(méi)有損壞，也會(huì)造成嚴(yán)重的陷患，就整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)講，如果一臺(tái)大型發(fā)電機(jī)組發(fā)生非同期并列，這臺(tái)發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)發(fā)生功率的振蕩，嚴(yán)重?cái)_亂整個(gè)系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，甚至?xí)斐烧麄€(gè)電網(wǎng)的崩潰。具體如下：

1、電壓不等的情況：并列瞬間發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流，其周期分量有效值為
Iim=∣△U∣∕X"d
當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓UG大于系統(tǒng)電壓Ux時(shí)，Iim滯后90°對(duì)發(fā)電機(jī)起去磁作用，發(fā)電機(jī)并列后立即帶無(wú)功功率，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓UG小于系統(tǒng)電壓Ux時(shí)，Iim超前90°對(duì)發(fā)電機(jī)起助磁作用，發(fā)電機(jī)并列后立即從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率，如果電壓差△U相差很大，則Iim過(guò)大(因?yàn)榇螘簯B(tài)電抗X"d很小)，將會(huì)使發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，或定子繞組端部在電動(dòng)力作用下受損。

2、電壓相位不一致的情況：在并列瞬間發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生沖擊電流,其周期分量有效值為
Iim=△U/Xd=2U/ Xd sin(δ/2)
當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓UG超前系統(tǒng)電壓UX時(shí),Iim主要成分為UG同相位的有功分量(注意在并列時(shí)δ不能太大)，發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)時(shí)立即帶有功功率，對(duì)發(fā)電機(jī)有制動(dòng)作用，有助于將發(fā)電機(jī)電壓拉到與系統(tǒng)電壓同相位;當(dāng)UG滯后UX時(shí)，Iim的主要成分為與UG反向的有功分量，發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)時(shí)立即從系統(tǒng)吸收有功功率，對(duì)發(fā)電機(jī)有加速作用，同樣有助于將發(fā)電機(jī)電壓拉到與系統(tǒng)電壓同相位。相位不一致比電壓不一致的情況更為嚴(yán)重，如果δ很大(在180°范圍內(nèi))，則沖擊電流Iim很大，其有功分量在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生沖擊力矩，使設(shè)備燒毀,或使發(fā)電機(jī)大軸扭屈。特別是δ=180°時(shí)；xIim近似等于機(jī)端三相短路電流的兩倍,損壞最嚴(yán)重。

3、頻率不等的情況：發(fā)電機(jī)電壓UG與與系統(tǒng)電壓UX之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如果這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)比較較小,則發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的自整步作用,使發(fā)電機(jī)拉入同步;如果頻率差較大，則并列合閘后δ在0°到360°之間周期性變化，當(dāng)δ=0°時(shí)，△U =0，則Iim =0；當(dāng)δ= 180°時(shí)，△U =2UG=2UX，則Iim最大；當(dāng)δ=360°時(shí)，△U=0，則Iim=0。發(fā)電機(jī)在頻率差較大的情況下并入系統(tǒng)，立即帶上較多正的(或負(fù)的)有功功率，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)(或加速)的力矩,將使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致失步，造成并列不成功。頻率相差較大,因轉(zhuǎn)子慣性沖力過(guò)大而不起作用. 如果發(fā)電機(jī)頻率低于系統(tǒng)頻率，并列后發(fā)電機(jī)將會(huì)吸收電網(wǎng)有功，其逆功率對(duì)汽輪機(jī)末級(jí)葉片造成損壞，嚴(yán)重時(shí)使汽輪機(jī)末級(jí)葉片疲勞端裂。

非同期并列的預(yù)防
1、在機(jī)組并網(wǎng)之前檢查表計(jì)的好壞，并網(wǎng)過(guò)程中多個(gè)表計(jì)進(jìn)行比較以判斷正確
2、一定嚴(yán)格按操作票來(lái)操作，監(jiān)護(hù)人要監(jiān)護(hù)到位。
3、新安裝或大修的機(jī)組投入運(yùn)行前一定要相序檢查和核相，有關(guān)的電壓互感器二次回路檢修后要進(jìn)行核相
4、自動(dòng)同期裝置一定要完好
5、并網(wǎng)之前，發(fā)電機(jī)要確認(rèn)在熱備用狀態(tài)，發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)和PT一定要搖到工作位。
6、操作人員要熟悉本廠的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)
7、同步表指針停在零位不動(dòng)或指針已指在零位時(shí)不準(zhǔn)合閘。待并發(fā)電機(jī)在未并入系統(tǒng)前，與系統(tǒng)達(dá)到同期只是暫時(shí)的，同步表停在零位不動(dòng)，可能是表內(nèi)斷線或其他原因所致，不能合閘
8、同步表指向零位移動(dòng)過(guò)快時(shí)，表明待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)頻率相差太大，不易掌握斷路器的合閘操作時(shí)間，容易造成非同期，故不準(zhǔn)合閘。
9、同步表指針過(guò)零位不穩(wěn)定而有跳動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，可能是因?yàn)橥嚼^電器的內(nèi)部觸點(diǎn)有卡住現(xiàn)象，故不準(zhǔn)合閘。

怎樣解決非同期并列的問(wèn)題
發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列必須滿(mǎn)足電壓，周波和相位相同三個(gè)條件，如果由于某種原因或操作不當(dāng)使當(dāng)并列沒(méi)有滿(mǎn)足三個(gè)條件，發(fā)電機(jī)便處于非同期運(yùn)行，非同期運(yùn)行可能損壞發(fā)電機(jī)，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)供電系統(tǒng)造成強(qiáng)烈的沖擊，影響系統(tǒng)正常工作，故應(yīng)防止這類(lèi)事故發(fā)生。若待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓不同，在并列時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊電流，若電壓差小于10%時(shí)，沖擊電流不大，不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成大的危害，如果電壓差過(guò)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于系統(tǒng)電壓，除了產(chǎn)生大的沖擊電流外，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降，將事故波及到系統(tǒng)中的其他設(shè)備，為此應(yīng)在手動(dòng)準(zhǔn)同期裝置中裝設(shè)電壓差檢查裝置，以防非同期并列發(fā)生，通常情況下，要求并列時(shí)待并發(fā)電機(jī)的電壓略高于系統(tǒng)電壓。

若待并發(fā)電機(jī)電壓相位與系統(tǒng)電壓相位不同時(shí)，并列時(shí)引起的沖擊電流將產(chǎn)生同期力矩，使待并發(fā)電機(jī)立即拉入同步，當(dāng)二者相位差在30°以?xún)?nèi)時(shí)，產(chǎn)生的沖擊電流及同期力矩不會(huì)造成嚴(yán)重影響，若相位差很大，則沖擊電流和同期力矩可能達(dá)到三相短路電流的二倍，使定子線棒和轉(zhuǎn)軸受到一個(gè)很大的沖擊應(yīng)力，造成定子端部繞組嚴(yán)重變形，聯(lián)軸器螺栓被剪斷等嚴(yán)重后果，因此，一般準(zhǔn)同期裝置應(yīng)加入相角閉鎖裝置，以確保并列時(shí)相位差不超過(guò)30°。

若同期回路接線錯(cuò)誤，也會(huì)給發(fā)電機(jī)帶來(lái)危害，所以一般在安裝和檢修后要測(cè)試回路接線，故而接線引起的事故很少。

發(fā)電機(jī)并列時(shí)，在待并發(fā)電機(jī)主斷路器合的的瞬間，如果定子電流突然增大，系統(tǒng)電壓驟然波動(dòng)并降低很多，發(fā)電機(jī)發(fā)出轟鳴聲，而定子電流先劇烈變化，然后慢慢地恢復(fù)正常，即表明發(fā)電機(jī)非同期并列，此時(shí)應(yīng)立即拉開(kāi)發(fā)電機(jī)的主斷路器及滅磁開(kāi)關(guān)，使發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行，再對(duì)發(fā)電機(jī)各部分進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)發(fā)電機(jī)正常才可重新起動(dòng)發(fā)電機(jī)。