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維曼機電設備(重慶市分公司)
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發(fā)電機多種異常狀態(tài)及危害
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機單機容量的不斷增加，大型發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對發(fā)電機的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機的運行對保證重慶柴油發(fā)電機組的正常工作和電能質量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運行狀態(tài)發(fā)生的機率更大，比如定子繞組過負荷、發(fā)電機失磁、失步，發(fā)電機逆功率運行，非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機的異常運行及保護是很有必要的。由于大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。本文針對大型發(fā)電機非全相運行進行了分析研究，采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關系，并用KATLAB軟件進行了仿真，驗證了理論分析的結果。同時，就發(fā)電機組非全相保護存在的問題提出了改進方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運行故障時的一些處理方法：
1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運行的發(fā)電機，當采用直流勵磁機時，應在滅磁開關斷開時同時斷開發(fā)電機斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機也應裝設失磁保護。對于水輪發(fā)電機，保護動作于解列滅磁；對于重慶柴油發(fā)電機，保護動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復同步運行，在不允許繼續(xù)異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護動作于解列滅磁。
2、定子過電流或過負荷保護
在定子繞組、勵磁繞組上應裝設定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
3、逆功率保護
對于容量在200KW及以上的重慶柴油發(fā)電機，宜裝設逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發(fā)電機斷路器，汽輪機甩負荷。減出力，是指將原動機出力減到給定值。程序跳閘，對重慶柴油發(fā)電機來說，是指首先關閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機斷路器并滅磁。對水輪發(fā)電機，是指首先將導水翼關到空載位置，再跳開發(fā)電機斷路器滅磁。
4、發(fā)電機失步保護對于容量在300KW及以上的發(fā)電機，需裝設失步保護，保護動作于信號或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應盡快創(chuàng)造恢復同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機的勵磁，或減少該失步電機的有功出力，進而將其牽入同步。動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。
5、非全相運行保護
發(fā)電機變壓器組的非全相運行故障，大多數(shù)發(fā)生在機組解列、并列的操作過程中，正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發(fā)電機轉子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機勵磁、穩(wěn)定機組轉速、減少機組出力、控制定子電流的原則，嚴格按照合理順序進行操作和調整，完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機多采用三相分相操作主開關，非全相運行已成為發(fā)電廠電氣運行的重點防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點分析發(fā)電機非全相運行及其相應的保護措施。
非全相運行時，由于發(fā)電機組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導致原因不同，非全相運行時的故障特征是不同的，所以對非全相運行進行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關系。電流或電壓的相序、大小關系是機組非全相運行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護機組與系統(tǒng)的運行有著非常重要的意義。
發(fā)電機管理中的3個有用細節(jié)
故障背景：2017年5月20日該輪靠泊印度洋留尼旺島，鍋爐發(fā)生點火故障，于是發(fā)電機換用輕柴油。換油后不久，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機上的燃油管有滴漏，當時忙于處理鍋爐問題，為減少柴油損失，當即關閉了停車狀態(tài)的一號和三號發(fā)電機燃油進出管路的相關閥門。
故障現(xiàn)象：第二天船舶離港時，當班輪機員凌晨4點打給我，說一號發(fā)電機不能并車，三號發(fā)電機能并車但只能承擔150 KW，再加負荷就加不上去。我立即下機艙，檢查發(fā)電機相關情況，滑油、冷卻水各項參數(shù)未見明顯異常。我嘗試向三號發(fā)電機手動轉移負載，多次手動調節(jié)調速器以增加燃油供油量，但負荷沒有變化。嘗試一號發(fā)電機并車，自動與手動并車都未成功，一號發(fā)電機顯示頻率過高。
打開三號發(fā)電機保護蓋檢查高壓油泵，油泵齒條拉桿均能自由活動，油尺刻度指示在較大值，排除了油泵的問題，再檢查相關管路，發(fā)現(xiàn)有個進油閥處于關閉狀態(tài)，當即慢慢全開燃油閥，三號發(fā)電機立即加載到500KW，負荷轉移正常。
注意力再轉向一號發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機類似的進油閥也未打開，當即打開進油閥，并再次嘗試并車，但還是并車失敗。到港時一號發(fā)電機是正常使用的，頻率、轉速，負荷的轉移各項指標都正常，怎么突然就轉速過高了呢?
故障措施：三號發(fā)電機正常之后，我全部精力集中在一號發(fā)電機不能并車的問題上，之前發(fā)電機轉速感應器出現(xiàn)過速度顯示的問題，所以首先還是考慮轉速感應器故障，懷疑有可能是感應器臟了或者跟飛輪的間隙超標。該發(fā)電機有兩個pick-up(轉速感應器)，一個用于機旁控制屏顯示，一個用于發(fā)電機控制系統(tǒng)。當即取出兩個感應器，其中一個確實臟了，擦拭干凈后，檢查了速度感應器的阻值，確認正常，重新裝回，調整好間隙，重新啟動發(fā)電機，轉速還是過高--950RPM。
排除了轉速感應器的問題，那么故障就應該在機械部分。檢查高壓油泵，調節(jié)拉桿活動正常；檢查調速器，該調速器品牌是Regulateurs Europa，型號1102V-4G-25R。發(fā)現(xiàn)調速器上的手動速度調節(jié)旋鈕卡住了，很難轉動，聯(lián)想到二管輪的交接班記錄，提示該調速器的同步馬達(下圖中的021)不是原裝備件，當時由于缺少原裝備件，用的是上個管理公司遺留下來的其他制造商備件。拆下同步馬達，與近期在新加坡剛接收到的原裝備件對比，發(fā)現(xiàn)兩個同步馬達參數(shù)不一致：非原裝備件，制造商Woodward，電壓24V，轉速2000 RPM，功率5瓦；原裝備件，制造商Groschopp，電壓24V ,轉速2700RPM，功率2瓦,電流0.25A。進一步拆開非原裝同步馬達，發(fā)現(xiàn)馬達的塑料齒輪磨損，不能轉動。
換上新的同步馬達，啟動發(fā)電機，調節(jié)手動轉速旋鈕，使轉速達到916RPM, 待發(fā)電機轉速穩(wěn)定后嘗試并車，發(fā)電機可以成功并車。但是又出現(xiàn)個新問題，并車后一號發(fā)電機功率并未提高，相反地，出現(xiàn)逆功率跳閘的現(xiàn)象，幾次嘗試都是如此。我決定讓三管輪在并車屏上嘗試并車，我與電機員在發(fā)電機旁觀察，雙方用對講機聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)當發(fā)電機并車成功后，調速器速度控制旋鈕被同步馬達向逆時針方向旋轉導致柴油機減速，這與并車后調速器的正確動作恰恰相反，正常情況下，調速器速度控制旋鈕應該順時針方向旋轉使柴油機加速從而增加本機承載負荷能力，維持轉速穩(wěn)定。查找到問題癥結后，我們再對比同步發(fā)電機馬達的電壓與電流情況、查找相關發(fā)電機電線接線圖紙，發(fā)現(xiàn)一號發(fā)電機相關接線控制板亦與原廠圖紙一致，這說明接線未曾改動過。于是我們改變同步馬達背后的接線，將其對調，再次啟動發(fā)電機，并車成功，負荷轉移順暢，問題解決。
經過該事件，發(fā)現(xiàn)以下幾點在未來的輪機管理工作中值得引起注意：
啟動發(fā)電機之前，一定要檢查相關管路系統(tǒng)，之前做出過狀態(tài)改變的相關閥門，一定要及時設置好。交接班工作一定要交接清楚，不能有遺漏；
該事件的起因在于啟動發(fā)電機之前沒有將關閉的燃油閥打開，該輪經過幾任管理公司管理，燃油管路的閥門老化，在全關時仍然存在些許燃油泄漏，造成一號發(fā)電機啟動時，能正常啟動，調速器在燃油量不足的情況下加大油門以保持額定轉速，但同步馬達因為調速器不正常動作導致里面的齒輪損壞，造成了同步馬達卡死，以至于發(fā)電機轉速達到950RPM 后不能減速。這一點在發(fā)電機的管理工作中一定要考慮到；
不同管理公司的備件采購途徑不一樣，存在大量第三方生產的備件，與原廠備件相比，有些參數(shù)都不一致，有些即使銘牌上參數(shù)一致，但物理尺寸卻不一致。這給輪機員維護保養(yǎng)時帶來了諸多不便。主管輪機員在接受備件時一定要仔細核對，避免到使用時陷入被動；即使是原裝件，電器要考慮正負極性，機械要考慮左旋右旋。
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發(fā)電機的維護和保養(yǎng)工作的基本要求是一樣的嗎
發(fā)電機組上用到的各類電機，如交流同步發(fā)電機（有刷、無刷）、充電發(fā)電機、啟動電機和勵磁機等，它們的維護和保養(yǎng)工作的基本要求是一樣的，內容也大同小異，在修理前均應進行整體檢查，查明故障原因，并預先估計出必要的修理工作范圍，確定電機修理工作的內容和工作量。
當電機故障性質已大體確定，明確修理工作范圍之后，如有必要方可把電機拆卸。拆卸過程中還要進一步確定故障點，地確定電機修理工作內容。
拆卸前，首先要做好準備工作，如各種工具重慶發(fā)電機出租,重慶發(fā)電機租賃,重慶應急發(fā)電車出租,重慶發(fā)電車出租,重慶發(fā)電機出租公司,江蘇發(fā)電機出租公司,保定發(fā)電機出租公司,沈陽發(fā)電機出租公司,阜新發(fā)電機出租公司,山東發(fā)電機出租公司,濟南發(fā)電機出租公司,唐山發(fā)電機出租公司,秦皇島發(fā)電機出租公司,鹽城發(fā)電機出租公司,重慶發(fā)電機出租租賃,重慶發(fā)電機出租公司,重慶高壓發(fā)電機出租,重慶高壓發(fā)電車出租,重慶高壓發(fā)電機租賃,重慶高壓發(fā)電車租賃,重慶10KV發(fā)電機出租,重慶20KV發(fā)電機出租,重慶35KV發(fā)電機出租,重慶10KV發(fā)電機租賃,重慶20KV發(fā)電機租賃,重慶35KV發(fā)電機租賃,重慶變壓器出租,重慶變壓器租賃,重慶UPS保電公司,重慶UPS保電,重慶UPS出租,重慶UPS租賃,重慶升壓車出租,重慶增壓車出,重慶10KV升壓車出租,重慶10KV增壓車出租,重慶升壓車租賃,重慶增壓車租賃,重慶10KV增壓車租賃,重慶10KV升壓車租賃
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，以及做好拆卸前的記錄和檢查工作，然后再進行正確的拆卸。
一、拆卸前的檢查與記錄
電機拆卸前應先初步對繞組的狀態(tài)、絕緣電阻、軸承的狀態(tài)、換向器和滑環(huán)、電刷和刷握及轉子和定子的配合等情況進行檢查和記錄，以便對被檢修電機的原有故障有所了解，確定檢修方案及備料，保證檢修工作正常進行。
一、同步發(fā)電機的拆裝
正確合理地進行同步發(fā)電機的拆卸、安裝和調整，是維護保養(yǎng)好同步發(fā)電機的重要環(huán)節(jié)之一。在拆裝發(fā)電機時，首先應了解發(fā)電機的構造，然后采用適當?shù)姆椒ê拖鄳牟鹧b工具，即可順利地進行電機的維護保養(yǎng)與修理。下面介紹無刷發(fā)電機的拆裝方法，其他各類電機可參照下述方法進行。
（一）拆卸步驟
①卸下勵磁機后罩，拆開整流器直流輸出線的接頭，用旋具將軸上的彈簧圈取下，順軸向可看到勵磁機轉子軸套上有個螺孔，準備幾根雙頭螺桿將勵磁機轉子拉出。對于勵磁機轉子安裝在兩軸承之間的，一般不需拆下。
②卸下后軸承外蓋，拆開勵磁機定子與主發(fā)電機接線板之間的連線，再卸下電機后端蓋上的4顆螺栓，將后端蓋連同勵磁機定子一起卸下來。
③卸下前軸承外蓋，再卸下前端蓋的4顆螺栓，用撬杠或龍頭敲打端蓋四角，使端蓋退出止口，卸下前端蓋。
④小型電機的轉子可用手取出，值得注意的是不要擦傷鐵芯和繞組。轉子風扇若大于定子內孔時，應從右側取出。有滑環(huán)或換向器的電機，應從有滑環(huán)或換向器的一側取出。對于較大型電機，取出轉子要使用吊車，轉軸一端套人適當內徑的鋼管。吊起轉子，將其慢慢移出定子。
⑤下軸承彈簧圈按照方法，用拉爪將兩軸承拉下。
（二）裝配步驟
裝配時，首先要檢查定子內有無雜物，將各部件上的配合面徹底擦拭干凈，同步發(fā)電機的裝配過程與其拆卸過程大致相反。特別注意：將轉子裝入定子時不可碰到定子線圈，以免損壞其絕緣。
（三）拆裝注意事項
①拆開各連線接頭時，應注意線頭標號，如標號遺失或模糊不清，應重新做好標號。當重新裝配時按線路圖原位重接，不可調錯。
②卸下的零部件應妥善保藏，不可隨意亂放，以免丟失，零部件應小心輕放，避免因撞擊造成變形或損壞。
③在更換旋轉整流器元件時，注意整流元件的導通方向應與原元件方向一致。用萬用表測量其正向及反向電阻，可判斷硅整流元件是否損壞。整流元件的正向（導通方向）電阻應該很小，用萬用表測量應當小于數(shù)千歐，而反方向電阻應該很大，一般大于10kΩ。
④如更換發(fā)電機的勵磁繞組，接頭時應注意磁極的極性。磁極線圈應一正一反依次序串聯(lián)，勵磁機定子上的 磁鐵，面對轉子的一端極性為N，磁鐵兩旁的磁極為s，主發(fā)電機勵磁繞組的端部仍應打上鋼絲箍。鋼絲的直徑及匝數(shù)應與原來相同。絕緣處理后，發(fā)電機轉子應在動平衡機上校正動平衡。校正動平衡的方法是：在發(fā)電機的風扇上以及非拖動端的平衡環(huán)上加重。
⑤拆卸軸承蓋及軸承時，注意將拆下的零件用干凈的紙張妥善遮蓋，避免塵土飛入，如有塵土侵人軸承脂，應將軸承脂全部更換。
⑥重新裝配端蓋及軸承蓋時，為使再次拆卸方便，應在端蓋止口上及緊固螺栓上加少許機油。端蓋或軸承螺栓應逐個交叉旋入，不能先緊一個再緊其余。
⑦發(fā)電機裝配完畢后，用手或其他工具慢慢轉動轉子應轉動靈活，無擦碰現(xiàn)象。
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