發(fā)電機(jī)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(jī)單機(jī)容量的不斷增加，大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來(lái)越重要。人們對(duì)發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來(lái)越高。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行對(duì)保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大，比如定子繞組過(guò)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步，發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行，非全相運(yùn)行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。本文針對(duì)大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究，采用對(duì)稱(chēng)分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。同時(shí)，就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運(yùn)行故障時(shí)的一些處理方法： 1、低勵(lì)磁或失磁對(duì)于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵(lì)磁機(jī)時(shí)，應(yīng)在滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)同時(shí)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁；對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時(shí)間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁。 2、定子過(guò)電流或過(guò)負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵(lì)磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時(shí)限和反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對(duì)于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力，是指將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是指首先關(guān)閉主汽門(mén)，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。 4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對(duì)于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，或減少該失步電機(jī)的有功出力，進(jìn)而將其牽入同步。動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運(yùn)行保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運(yùn)行故障，大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過(guò)程中，正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則，嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整，完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。所以在下面的章節(jié)中我將重點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。 非全相運(yùn)行時(shí)，由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運(yùn)行時(shí)的故障特征是不同的，所以對(duì)非全相運(yùn)行進(jìn)行合理有效的分類(lèi)是分析研究的前提。非全相運(yùn)行一般采用對(duì)稱(chēng)分量法來(lái)分析計(jì)算。對(duì)稱(chēng)分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對(duì)稱(chēng)的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對(duì)稱(chēng)的電流(或電壓)，這三組各自獨(dú)立的對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)就稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)的對(duì)稱(chēng)分量，每組對(duì)稱(chēng)分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運(yùn)行時(shí)的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對(duì)于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。

介紹組成柴油發(fā)電機(jī)的兩大組件和五大系統(tǒng) 柴油發(fā)電機(jī)是一種比較復(fù)雜的機(jī)器，它由許多組件和系統(tǒng)組成，這些組件和系統(tǒng)共同保證柴油機(jī)進(jìn)行工作循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，并使其能連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，具體構(gòu)造也有很多不同之處，但柴油機(jī)無(wú)論怎樣變化，其基本構(gòu)造和組成形式是相同的。下面結(jié)合國(guó)內(nèi)使用廣泛的135系列柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)，首先介紹組成柴油發(fā)電機(jī)的兩大組件和五大系統(tǒng)，以便于讀者進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和熟悉柴油發(fā)電機(jī)。 四沖程柴油機(jī)由下列組件和系統(tǒng)組成。 一、燃燒室組件 燃燒室組件主要由固定不動(dòng)組件組成，包括機(jī)體、汽缸蓋、汽缸套、活塞組件和汽缸墊。在組成燃燒室的各個(gè)部件中除活塞組件能運(yùn)動(dòng)外，其他部件均為固定不動(dòng)組件。這些部件的主要作用是組成密封的燃燒室并完成柴油機(jī)的能量轉(zhuǎn)換。 二、動(dòng)才傳動(dòng)組件 動(dòng)力傳動(dòng)組件主要由運(yùn)動(dòng)部件組成，包括連桿組件、曲軸飛輪組件和活塞組件。動(dòng)力傳動(dòng)組件的作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將作用在活塞頂部的燃?xì)鈮毫D(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，通過(guò)曲軸向外輸出動(dòng)力，使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 三、燃科供系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)的主要作用是保證活塞由下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到壓縮上止點(diǎn)一定上止點(diǎn)前一定度數(shù)時(shí)，定時(shí)、定量、定質(zhì)地向燃燒室內(nèi)噴入高壓霧化燃油。柴油機(jī)燃料供給給系統(tǒng)主要包括油箱、低壓油管、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、調(diào)速器、高壓油管和噴油器等。 四、潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是將機(jī)油（潤(rùn)滑油）輸送到柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件的摩擦表面，以減輕零件表面摩擦，帶走零件所吸收的部分熱量，沖洗零件表面，提高燃燒室的密封效果，防止部件生銹。潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由油底殼、吸油盤(pán)、機(jī)油泵、機(jī)油散熱器、機(jī)油粗濾器、機(jī)油細(xì)濾器、缸蓋內(nèi)部油道和機(jī)體內(nèi)部油道等組成。 五、冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要由水泵、風(fēng)扇、水散熱器、水溫表、節(jié)溫器、機(jī)體內(nèi)部水道以及缸蓋內(nèi)部水道等組成。冷卻系統(tǒng)的主要作用是將柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各零部件所吸收的多余熱量迅速傳導(dǎo)出去，以保證柴油機(jī)在正常溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，不致因各種零件過(guò)熱而損壞：同時(shí)還要對(duì)機(jī)油（潤(rùn)滑油）進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。 六、配氣系統(tǒng) 配氣系統(tǒng)主要包括進(jìn)氣管、排氣管、空氣濾清器、排氣消聲器、進(jìn)氣閥、排氣閥、挺桿、配氣凸輪和傳動(dòng)齒輪等機(jī)件。配氣系統(tǒng)的主要作用是定時(shí)打開(kāi)和關(guān)閉各汽缸的進(jìn)、排氣門(mén)，以使燃燒室內(nèi)進(jìn)氣充足、排氣干凈，且達(dá)到密封良好的目的。 七、起動(dòng)和充電系統(tǒng) 起動(dòng)和充電系統(tǒng)的作用是保證柴油機(jī)準(zhǔn)時(shí)起動(dòng)和按時(shí)給蓄電池充電。起動(dòng)和充電系統(tǒng)主要包括蓄電池、起動(dòng)機(jī)、磁力開(kāi)關(guān)（電磁馬達(dá)）、控制按鈕、充電調(diào)節(jié)器、交（直）流發(fā)電機(jī)、充電線路、用電負(fù)載和控制開(kāi)關(guān)等。 一臺(tái)完整的柴油機(jī)必須具備以上兩大組件和五大系統(tǒng)才能正常工作。

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的耗量特性 在滿足電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷平衡的前提下，柴油發(fā)電機(jī)組 負(fù)荷分配指的是通過(guò)有計(jì)劃的安排各個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組的出力，使得整體的柴油的消耗油量變得小，讓成本達(dá)到少，進(jìn)而整個(gè)發(fā)電廠的效率與收益。柴油發(fā)電機(jī)組一般是通過(guò)在氣缸中燃燒柴油，然后借助轉(zhuǎn)化的爆炸動(dòng)力來(lái)推動(dòng)柴油機(jī)的運(yùn)作，柴油發(fā)電機(jī)再帶動(dòng)與其相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，完成整個(gè)電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)的做功的數(shù)量很大程度上取決于燃油消耗的數(shù)量，而柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣量又規(guī)定了柴油發(fā)電機(jī)組出力的大小，由于負(fù)荷時(shí)刻在波動(dòng)，為了保證康明斯柴油發(fā)電機(jī)組在任何時(shí)刻達(dá)到經(jīng)濟(jì)工況，必須對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力特性進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。即確定康明斯柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性。 柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率，與柴油發(fā)電機(jī)組消耗的柴油等的關(guān)系形成柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性曲線。而柴油發(fā)電機(jī)組的這一曲線是電力柴油發(fā)電機(jī)組 負(fù)荷分配問(wèn)題的基本參數(shù)，終結(jié)果與耗油量特性曲線的正確率有密切的關(guān)系。因此在負(fù)荷優(yōu)化分配中，通過(guò)分析計(jì)算得到柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性是必不可少的步驟。 研究柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性的參數(shù)，必須先對(duì)火力電柴油發(fā)電機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行了解，單元柴油發(fā)電機(jī)組的燃油的使用量B與發(fā)電機(jī)有功功率P之間的關(guān)系比較復(fù)雜，主要取決于柴油發(fā)電機(jī)組本身的特點(diǎn)，同時(shí)還受到所處環(huán)境溫度，水介質(zhì)溫度，大氣壓等因素影響?？得魉共裼桶l(fā)電機(jī)組由于其自身特點(diǎn)，其啟動(dòng)過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，由此有時(shí)連續(xù)優(yōu)化過(guò)程中需要考慮柴油發(fā)電機(jī)組的啟停成本；柴油發(fā)電機(jī)組在低負(fù)荷狀態(tài)下，為了保證鍋爐燃油的穩(wěn)定燃燒需要進(jìn)行投油穩(wěn)燃。如果綜合考慮這些成本，會(huì)使得柴油發(fā)電機(jī)組的燃油耗油量B與出力P之間的關(guān)系和規(guī)律變得難以分析。限于篇幅，本文只討論康明斯柴油發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)定負(fù)荷下的耗油量特性關(guān)系，即不考慮柴油發(fā)電機(jī)組的啟停成本，但是對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組的出力范圍進(jìn)行考慮，可有效避免柴油發(fā)電機(jī)組在低出力工況下運(yùn)行。這些簡(jiǎn)化并不影響結(jié)論的正確性。 此時(shí)，單元柴油發(fā)電機(jī)組的耗油量特性可以表示為： B=F（P） 式中B為燃油消耗油量，即每小時(shí)燃油的標(biāo)準(zhǔn)柴油耗油量（單位：t/h）；P為發(fā)電機(jī)有功功率（單位：MW）。