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發(fā)電機逆功率保護學習
發(fā)電機逆功率保護
發(fā)電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言,發(fā)電機的功率方向應該為由發(fā)電機流向母線,但是當發(fā)電機失磁或其他某種原因,發(fā)電機有可能變?yōu)殡妱訖C運行,即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時,發(fā)電機的保護動作,或動作于發(fā)信號或動作于跳閘。
1、西藏山南概述說明
并網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機,在汽輪機的主汽門關閉之后,便作為同步電動機運行:吸收有功功率而拖著汽輪機轉動,可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機主汽門已關閉,汽機尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風損耗,長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發(fā)電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算,就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、西藏山南動作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機逆功率保護的動作功率可按下式計算:Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數(shù),取0.8 P1-主汽門關閉后,汽輪機維持同步轉速旋轉所消耗的功率,該功率的大小除與汽輪機的結構及容量有關之外,還與汽輪發(fā)電機的主蒸汽系統(tǒng)的結構(管道結構及有無旁路管道等)有關,一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機拖動汽輪發(fā)電機旋轉時的效率,取0.98~0.99 所以:Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機的額定功率。 實際中,Pdz=可取1~1.5%PN。
2、西藏山南動作延時發(fā)電機逆功率保護的動作延時,應按照汽輪發(fā)電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定,該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明,當汽輪機蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時,允許運行時間還要長一些。 因此,若按照汽輪機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時,可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外,投運的大型汽輪發(fā)電機,多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路,此時,動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護,由于動作時間短,在主汽門點閉后很短的時間內,由于汽輪機及發(fā)電機的慣性,實際逆功率可能很小,因此逆功率的定值不應大于1%PN。
2、西藏山南原理介紹
當發(fā)電機出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機,也就是發(fā)電機變成電動機工況),逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態(tài)的不同,可以制成不同的發(fā)電機。利用水利資源和水輪機配合,可以制成水輪發(fā)電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同,可以制成容量和轉速各異的水輪發(fā)電機。利用煤、西藏山南石油等資源,和鍋爐,渦輪蒸汽機配合,可以制成汽輪發(fā)電機,這種發(fā)電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、西藏山南風能、西藏山南原子能、西藏山南地熱、西藏山南潮汐、西藏山南生物能等能量的各類發(fā)電機。 此外,由于發(fā)電機工作原理不同又分作直流發(fā)電機,異步發(fā)電機和同步發(fā)電機。在廣泛使用的大型發(fā)電機都是同步發(fā)電機。
何為逆功率?
眾所周知,發(fā)電機的功率方向應該由發(fā)電機方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因,當汽輪機失去原動力,而發(fā)電機出口開關又未能跳閘,則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機,即發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C在運行。此時發(fā)電機從系統(tǒng)中吸取有功功率,此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因導致主汽門關閉而失去原動力時,發(fā)電機變?yōu)殡妱訖C帶動汽輪機旋轉,汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉會引起鼓風摩擦,特別是在末級葉片可能會引起過熱,導致轉子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
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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、西藏山南同城冷卻水各項參數(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、西藏山南同城轉速,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。
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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(jīng)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(chǎn)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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