正文 第八章 同步發電機的運行(三)(2 / 3)

在發電機轉子預熱時,空氣冷卻器的冷卻水應投入,如果是發電機一變壓器組接線,則變壓器的冷卻裝置亦應投入。

3.用勵雄電流在離速下預熱轉子繞組

當發電機啟動後,升速到2500rpin以上時,將發電機定子電壓平穩地升到額定值的50%,即控製勵磁電流在空載額定值的50%左右,預熱半小時,當發電機出口風溫達到額定值(60-65°C)左右時。即認為預熱結束。然後升速到3000rpm,將發電機電壓升到額定值,與電網並列。

以上所述為防止發電機在啟動時發生轉子繞組變形事故,故對轉子繞組進行預熱。但這種方法尚存在一定的缺點,除使運行操作複雜化外,還將使轉子繞組端部的緊固發生鬆動,使其絕緣磨損。

在正常起動方式下,國產發電機是不需要進行轉子預熱的。國外發電機由於轉子構造上的緣故,在起動前,需要預熱,防止轉子線棒的殘餘變形。因此對於新製造的發電機,隻要采用機械強度高的特種(銅中加銀),就可以避免了。

三、發電機的升壓和並列

1.發電機的升壓操作

汽輪發電機升速到額定轉速一定時間後經檢查,各處工作情況正常時,即可升壓。這時先放上發電機的電壓互感器原、副邊熔斷器,並合上它的隔離開關,再合上滅磁開關,然後合上發電機斷路器的母線側隔離開關,或合上發電機出口隔離開關,並將轉子通入勵磁電流,即緩慢轉動磁場變阻器手輪,以逐步減小電阻,漸漸增加勵磁電流,使定子電流相應地升高,直到和電網電壓相等為止。

在升壓過程中及升壓至額定值後,應檢查發電機及勵磁機的工作狀態,如有無震動,電刷接觸是否良好,出口風溫是否正常,並注意下列三點:

(1)三相定子電流均應等於零。因為這時斷路器未合閘,故發電機沒有帶負荷,不應該有定子電流。若發現有電流,則說明定子回路上有短路,如臨時接地及短路線未拆除等,應立即切除勵磁,拉開滅磁開關,進行檢查。

(2)三相定子電壓應平衡。以此檢查發電機引出線和電壓互感器回路有無開路情況。

(3)核對空載特性,借以檢查發電機轉子繞組有無層間短路。

當發電機的轉速已達額定值,而磁場變阻器手輪上的指示箭頭也指在相當於空載額定電壓的紅線位置時,須注意定子電壓應達額定值。同時應根據轉子電流表的指示,來核對轉子電流是否與空載額定電時的轉子電流相符。若定子電壓達到額定值時,磁場變阻器手輪上的指示箭頭超過紅線以外,轉子電流大於空載額定電壓時的數值,則說明轉子繞組有層間短路。因為在轉子繞組發生層間短路時,線瓸就要減少,使主磁通減少,空載額定電壓就要降低,而為了維持定子額定電壓,就必須提高勵磁電流。因此,就須減少磁場變阻器電阻,所以磁場變阻器手輪上的指示箭頭位置就會超過紅線,使轉子電流比原值增大。

當上述升壓操作正常,發電機電壓、周波已達額定值並無異常現象時,即可進行並列操作。

2.發電機的並列運行

在現代的大型發電廠中,往往采用幾台發電機並列運行。這是由於發電廠的負荷越來越大,如果以一台電機來發電,就要求創造出容量巨大的發電機。有時做不到,因此便釆用幾台發電機並列起來發電。另外,由於發電廠的負荷,在一年四季中,甚至在一天內,都在經常不斷地變化著。采用幾台發電機並列起來供電,就可以在負荷大時,多並列幾台發電機,負荷小時,少並列幾台發電機,這是運行上具有較好的經濟性和靈活性。

在現代的大型電力係統中,又把許多發電廠並列起來運行。這是由於各發電廠並列起來後,它們彼此之間所發的電能可以互相調劑,因此可以使電能的利用更為合理。其次,由於發電廠的並列運行,還增加了各地區供電的可靠程度,減少了發電機的備用用量,便於各發電廣輪換檢修。此外,由於整個電力係統因並列的發電廠增多、容量很大,所以負荷變化對電壓和周波的擾動影響小了,從而便提高了電能的質量和係統的安全性。

發電機並列的方法有兩種,即準同期法和自同期法,而目前廣泛采用準同期並列法。現述如下。

在發電機與電網並列合閘前,為了避免電流的衝擊和轉軸受到扭轉力矩,需要滿足下列的並列條件。

(1)待並發電機的電壓有效值與電網的電壓有效等或接近相等,徂允許相差±5%的額定電壓值。

若兩者電壓不等,則會產生無功衝擊電流。因此會引起較大的無功衝擊電流,電壓差越大,衝擊電流越大。這個過程相當於發電機的突然短路。因此,必須調整兩者的電壓,使其接近相等後才可並列。但兩者微小的電壓差所產生的衝擊電流是允許的。

(2)待並發電機的周波應與電網的周波相等,但允許相差±0.lHZ。

若兩者周波不等,則會產生有功衝擊電流,發電機從電網吸收有功功率或向電網輸出有功功率,其結果便使發電機轉速增加或減小。因為如果電壓和兩個大小相等但是轉速不同的旋轉向量,其中發電機以角速度旋轉,則這兩個向量間的夾角是隨時間而不斷變化的。

(3)待並發電機電壓的相位與電網電壓的相位相同,即相角相等。

在發電機並列時,如果兩者相位不一致,如果在這種情況下並列,所產生的衝擊電流可能達到額定電流的20-30倍,因此是很危險的。而且衝擊電流/對發電機電壓而言,可分解為有功分量和無功分量。有功電流的衝擊不僅要加重原動機的負擔,還可能使原動機受到很大的機械應力。在最壞情況下,因為產生有扭轉力矩,可使發電機的大軸彎曲。這樣非但不能把待並發電機拉入同步,而且可能使並列運行的發電機失去同步。

在一般情況下,在采用準同期並列時,發電機的衝擊電流很小。所以,希望相角差控製在10度左右。對於大型發電機組,考慮到衝擊電流對電網電壓波動的影響,以及從安全角度出發,將相角差控製在8度左右,此時,衝擊電流為發電機額定電流的0.5倍。

(4)待並發電機電壓的相序,必須與電網電壓的相序相同。

兩者同相序是用相序指示器測定,相序指示器接至電壓互感器。而發電機電壓與電網電壓都用相電壓接到相序指示器上,箭頭旋轉方向必須相同。若把已勵磁的發電機接到相序相反的電壓上時,這時如果將發電機並列,在電壓不同相的兩相中,就會出現電壓差在的作用下,不僅在合閘時產生很大的衝擊電流,而且在合閘後,在發電機中會出現持續的大電流。可能使發電機繞組因受動力的作用而發生變形,並且使發電機永遠不能進入同步。

(5)待並發電機電壓的波形應與電網電壓的波形一致,即均為正弦波形。

綜合以上所述,第5項關於電壓波形問題,應在製造發電機時,就得以保證,而第4項關於相序問題,要求在安裝發電機的時後,就根據發電機規定的轉向,確定好發電機的相序而得到滿足。但在第一次大修後啟動並列時,須作核相試驗,從而確定相序是否正確,而在以後的並列中,相序問題就可以不考慮了。所以,在發電機並列時,主要滿足第1-3項的條件,否則就會造成嚴重事故。但在並列合閘時,發電機與電網的電壓、周波、相角接近,但並不相等時,由此而產生的較小衝擊電流還是允許的。由於有“自整步作用”,能使發電機拉入同步。

發電機並列時,采用的準同期法分為手動、半自動及自動三種,目前一般采用前兩種操作方法。現將手動準同期並列操作程序敘述如下。

發電機升壓操作正常後,就可合上發電機控製盤上的同期開關,再將同期盤上的同期轉換開關的手柄放在“祖調”位置,同期盤上的電壓和周波表就有指示。此時,將兩個係統的電壓和周波調整到基本上一致。當發電機周波與電網周波之差在1Hz以內時,就可把同期盤上的周期轉換開關放在“細調”位置,同步表便開始旋轉。這時,打開同期閉鎖開關,使同期閉鎖繼電器也投入工作。當同步表旋轉正常且緩慢接近紅線即零位時,可準備並列。將發電機操作開關把手投入“預合”位置,綠燈閃光,當同步表指針快接近同步點時,考慮到斷路器操作機構從動作到斷路器觸頭閉合需要一定時間。斷路器合閘時間為0.25秒,故應提前一定時間,撳下同期盤上的手同期合閘按鈕,使斷路器合閘。此時紅燈亮,綠燈滅,即與電網並列。

發電機並列後,即可向汽機車間發出“發電機已並列”信號。將控製盤上的同期開關和同期轉換開關及同期閉鎖開關的手柄恢複原位。然後,開始接帶負荷並投入自動勵磁裝置,使發電機按正常運行方式運行。