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水轮发电机非同期并网问题的处理

水轮发电机非同期并网问题的处理 2011年12月09日 来源： 摘要：我对该站一号机非同期并网故障进行了处理，现就故障现象和分析处理的过程简述如下，供水电同行参考。关键词：水轮发电机 同期并网 　　前段时期，笔者受聘到钟祥市天宁水电站帮助检修，在试机中发现该站一号发电机一直是非同期并网。该机为广东潮州电机厂1987年9月生产的可控双绕组电抗分流式发电机，型号为SFl25—12／850，额定容量125kW，额定电压400V，额定电流226A，励磁电压49．9V，励磁电流75．7A。 应天宁电站要求，我对该站一号机非同期并网故障进行了处理，现就故障现象和分析处理的过程简述如下，供水电同行参考。1 故障现象 该机启励升压及单机带自供区运行时却正常，但并网时就出现下列现象： (1) 当电网电压为400V，频率为50HZ，调整发电机电压和频率与电网电压、频率一致时，投入并网装置，此时整步表不旋转，并网指示灯发出闪光。用万用表测量电网与发电机同相电压，电压在300V至400V之间波动，也就是说电网电压与发电机电压的相位始终不一致。将发电机电压降到300V、频率降至47HZ时，上述现象方可消除。这时，指示灯忽明忽暗、整步表开始旋转，同相电压也能到零位。 (2) 当整步表指到红线，并网指示灯全暗时并网，发电机受到较大电流的冲击，此时三相定子电流表指示在100A以上，励磁电流却由并网前的35A左右降为5A，且不能调节。 (3) 增加调速器开度，使发电机带负荷，在逐步增加负荷的过程中，发电机出现了振荡现象，三相定子电流表均在50～150A左右摆动，功率表、电压表也随之波动，励磁电流表也出现一定幅度的摆动，机组发出振荡声；当负荷增至800kW后，振荡现象消除，励磁电流自动增加且可以调节，发电机能在满载情况下正常运行。2 原因分析与处理 据电站运行人员介绍，该机组自1988年安装发电以来，一直是单机运行。1995年7月并入电网后，就出现了上述现象。该站也曾请几位技术人员来站分析处理过，但一直没能查出原因，最终认定为该机并网性能差，属厂家质量问题。但由于单机和并网带负荷后运行正常，该站就再也没有进行处理。 出现这种现象的原因是，由于发电机空载电压的建立取决于励磁电流，且电压与频率成正比，而电网电压与机组电压相位差的大小与频率无关，它仅仅取决于两个正弦量的初相位。再根据可控调节的双绕组电抗分流发电机原理，供发电机空载电压建立的励磁电流全靠副绕组经整流后供给，可控硅在建压初期的静态电压调整率不大。为此，我们在认真查对主、副绕组在电抗器上的接线无误且硅元件完好后，若将可控硅断开，开机至额定转速。此时，发电机空载电压只在150V左右，即使增加发电机转速，其电压增加也不大，看来此机的空载特性不理想。 另外，在电压、频率不一致时，仅依据相序、相位一致的条件并网，属于典型的非同期并列。此时，由于电网频率FW大于发电机频率严FG，电网电压ÙW大于发电机电压ÙG，于是并网后就出现了电压差△Ù。在△Ù的作用下，发电机在并网时出现了冲击电流Ìcj，同时△Ù还起“自整步”的作用，Ìcj的有功分量Ìy能帮助转子产生转动力矩，使转速上升，发电机被电网拉入同步运行。 但由于在并网时FG＜FW，导叶开度较小，并网后定子磁极施着转子磁极以ω角速度旋转，电机进入电动机运行状况。此时，发电机将从电网吸收有功功率，再加上并网前电压不一致，ÙG＜ÙW，电枢绕组流过超前ÙW900°的电流Ì，发电机就吸收感性无功，使发电机处于欠励磁运行状态，所以并网后励磁电流过小。 当开始带负荷后，发电机从吸收电网有功和无功过渡到向电网发送有功和无功，在这一过程中机组出现了振荡。随着负荷的增加，发电机趋于稳定，定子电流也开始增加，在分流电抗器作用下，励磁电流将随着负荷电流的增加而自动上升。此时，调节可控硅励磁装置的电位器，有功和无功负荷电流将按电网要求进行分配。根据上述分析和检查，认为故障原因是分流电抗器气隙过小、励磁电流过低，从而造成空载电压过低，并网后，由于励磁电流跟不上，使发电机出现欠励磁。因此，将发电机停机后，增加电抗器气隙垫纸，复开机升压并网，故障现象消除。经测试检验，机组的静、动态电压调整率、空载特性及外特性都有了良好的改善。3 几点体会  

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