汽轮发电机的运行与维护

汽轮发电机的运行与维护

郭小强

中海油惠州石化有限公司  广州省惠州市 516086

摘要：本文主要阐述了我对中海油惠州石化动力部汽轮发电机的学习与认知，具体内容包括：发电机的负荷大小调节，滑环以及电刷的维护，发电机并列、解列操作的注意事项，本文还详细列举了发电机在运行中出现故障时，如何查找问题、解决问题等。本文中汽轮发电机的运行方案由燃油/燃气锅炉的相关配套设备组成，容量18MW，电压10.5KV，电流1237A，正常供电满足厂区内部使用。发电机的运行为220KV主系统的外供电分担了部分负荷，对动力站生产装置提供了可靠稳定的电源，同时节约了电能。

关键词：运行负荷规定；负荷调整；励磁系统；同期并列；事故处理

引言：汽轮发电机的运行采用“发电机-变压器组”的方式接入配电中心35KV母线，动力站系统则采用6KV和0.4KV两级电压。本站6KV系统的主要负荷有4台站用变压器（油浸式）、容量较大的的电动机，以功率200KW为界线；0.4KV系统的供电负荷主要有功率小于200KW的电动机、动力站区域的照明（包括装置区和道路的照明），以及供给装置检修的动力电源箱等。

1．发电机的运行允许值

发电机在正常工作状态下，可以按照出厂规定的负荷或者在运行曲线的范围内长期运行。

1.1 发电机的运行负荷规定：

1）各相运行参数稳定的情况下，发电机不能过负荷运行。如果长时间过负荷，发电机绕组会过热，影响绝缘，严重时会烧毁绕组。

2）发电机在额定负荷下长期运行时，由于机组会持续发热，所以运行温度要低于出厂的规定值。

3）发电机的进风温度应控制在40度以下，如果温度持续较低，须注意观察空冷器，防止凝结水露，根据运行规定：要将发电机的进风温度控制在20度上下，过高或过低都会影响发电机的绝缘能力以及机械强度。在运行中，若发电机入口风温小于40度时，定子电流和转子电流的参数可适当的增加，但不能超过规定值。

4）当发电机入口风温高于40度时，需要降低定子电流方可连续运行，但最高温度不应高于55度。发电机运行中须要密切关注进出口的风温，如果两者的差值明显增大，要检查原因并消除。

1.2 发电机的运行参数：

1）发电机运行时的三相电流，任意两相之差不能超过额定值的10%。

2）运行电压不能超过额定值的±5%，允许最低值和最高值在90%--110%Un。

3）功率因数的数值不超过迟相运行的0.95，不允许无励磁运行。

1.3 发电机的负荷调整：通过汽轮机主汽门的角度来调节大小，调节发发电机的无功功率时需要注意定子电流和转子电流在额定范围内，调节无功功率时，要注意功率因数的变化、不能进相运行。                      

2. 发电机的负荷调节

发电机有功功率的调节主要通过调节汽轮机主汽门的角度来完成，运行中调节负荷时需注意以下事项：

1）功率因数的调节非常重要，变化幅度不大于迟相的0.95。因为功率因数的运行与励磁电流有关，也会影响发电机的稳定运行。调节有功功率时一定要放慢速度，否则会造成运行参数波动，影响发电机稳定运行。

2）无功功率的调节由励磁电流决定，调节无功时需要注意以下方面：

需要增加无功时，要注意定子和转子电流在允许值范围内，励磁电流过大会造成转子绕组过热，影响转子绝缘。

3）无功功率的数值会影响电子电流以及功率因数，所以在调节无功的同时需要观察功率因数的变化。

3．发电机的操作及维护

发电机运行时要检查本体和配套设备的外观，当外部发生故障时应对发电机和变压器等一次设备进行外部检查。

3.1 发电机的巡检项目有：

1）检查风冷系统正常，进出口的风温无异常；

2）测量发电机的振动数据合格，运行声音无异响；

3）碳刷无打火现象，与滑环接触良好、严密；

4）测量温度无异常，外观清洁、无漏油痕迹。

3.2 发电机并网的注意事项：

1）同步转速表的指针无反应或者摆动时禁止并列；

2）将“同期无压”的转换开关打至退出位置；

3）注意发电机的电压、频率的显示值与系统电压接近；

4）若同期并列时开关不能合闸，将断路器退至检修位置并检查处理；

5）注意同期屏上的各相指示均正确。

4.发电机异常和事故处理

4.1 若发电机运行中出现异常或者跳闸，应组织有序、按以下方法处理：

1）检查励磁柜灭磁开关是否跳闸，否则手动断开。

2）查看综保的故障类型，并详细记录，经现场核对后复归综保。

3）如果未检查到故障，且发电机出口开关跳闸前的运行参数正常，可判定为误动可向主管工程师申请，重新对发电机升压、并列。

4）如果是差动保护跳闸，应对发电机的本体、内部进行详细检查。

5）保护动作引起的跳闸，还应该进行下列系统检查：

（1）和汽机专业人员联系，询问发电机跳闸之前有无明显的振动和异响。

（2）对发电机周围和空冷室内进行检查，有无烟雾。

（3）在后台监控查看发电机的铁芯、线圈温度，进出口的风温有无异常。

（4）检查发电机相关的一次、二次设备有无放电的痕迹，绝缘测试有无异常。

（5）检查发电机的保护装置、测控装置有无异常。

4.2 发电机定子过电流

1）故障现象：定子电流表三相指示差别较大；测量发电机振动值较大，测量转子温度较高；检查综保负序电流保护动作，发电机出口开关、灭磁开关均跳闸，故障指示灯亮。

2）故障原因分析：系统外部有短路故障；三相负荷不对称所致。

3）故障处理：可根据现场的实际情况，适当调节发电机的功率，降低电流不平衡数值；对35KV配电中心（一）的线路、负荷进行检查，确定不平衡负荷的地点，消除故障；如果是保护动作引起的跳闸，应按照实际情况排查处理。

4.3 发电机定子单相接地

1）故障现象：定子电压表显示其中一相降低，其它两相电压指示升高，但三相线电压数值正常；零序电压表有显示；如果单相接地故障引起保护动作跳闸，发电机出口开关、灭磁开关均跳闸，故障指示灯亮。

2）故障原因分析：发电机定子绕组绝缘老化；发电机一次侧接线可能发生单相接地。

3）故障处理：通过控制柜电流表的指示，再用钳形电流表测量二次电流，来确定单相接地故障；检查发电机的保护装置和非电量装置，有单相接地的告警记录；联系相关的工程师和汽机专业人员及时停机，通知维保人员到现场检查故障点。

4.4 发电机转子一点接地

1）故障现象：检查发电机励磁回路的正极或者负极，对地电压异常；保护装置有“转子一点接地”的告警。

2）故障原因分析：发电机绕组绝缘老化；发电机滑环或者转子绕组的绝缘老化；滑环表面有异物或者接触不良。

3）故障处理：通过测量发电机转子正、负极的对地电压，可判断故障极性；现场检查发电机二次回路是否有人工作；对发电机的励磁回路进行重点检查，线路是否破损或接触不良；如果以上方法不能立即消除故障，应组织维保人员尽快检查处理；并投入“发电机转子两点接地”保护压板。

4.5 发电机出口PT断线

1）故障现象：励磁装置时，会发出报警信号，励磁通道由A切换至B运行；发电机的功率数值降低，与电流数值不符合；发电机零序电压显示异常；故障相的电压变为为零，非故障相的电压指示正常。

2）故障原因分析：电压互感器一次侧保险烧毁；PT二次电源空开跳闸。

3）故障处理：检查发电机励磁装置，励磁通道有无自动切换运行，如没有切换则手动切换运行；与汽机专业人员联系，退出功率调速；退出发电机定子接地保护压板；检查电压互感器的二次控制回路，并测量绝缘电阻是否合格，如发现开关柜内二次空开跳闸，可试合一次；检查电压互感器的一次侧保险是否烧毁，如熔断须立即更换；故障处理完成后，投入发电机的保护，恢复励磁通道之前的运行方式。

4.6发电机运行中出现威胁人身安全和生产的故障时，应立刻停机：

1）发电机本体着火、冒烟；

2）机组有特别强烈的振动；

3）因故障危及人身安全时；

4）汽轮机已经停止运行，但发电机还在运行。

5.发电机励磁回路的运行与维护

5.1 励磁系统的组成

发电机的励磁系统包括主发动机、主、副励磁机。

其中主励磁机是同步发电机，发出的三相交流电经过整流变成直流电，再由励磁机提供给励磁回路。

副励磁机是单相的永磁发电机，发出的电源通过整流桥变成直流电，供给主励磁机的控制回路。

5.2 励磁通道的选择方式

正常运行时，励磁通道可根据故障自动切换。举例：开机前选择A通道运行，那么B通道就会跟踪，若开机前选择B通道运行，那么A通道就会跟踪。

就地操作时，要将励磁柜的选择开关打至“就地”位置，通道开关选择通道A或者B，此种方式并列时不能自动升压；要将“自动/手动”转换开关打至“自动”位置时，发电机并网才能自动升压；发电机并网后，根据汽机负荷调整功率。

5.3 励磁回路故障处理

1）当运行通道出现故障时，装置会报警，应立即采取相关的处理措施，如果发生通道切换，需要检查通道的转换开关与当前的运行位置是否匹配。

2）将故障的报警内容记录下来，如故障类型、时间等，记录所有的开关量变位，最后按复归按钮。

3）故障处理完成后，要正确跟踪通道运行，检查电压给定值、励磁电流值、触发角。

4）如果发电机严重故障引起停机，应保持励磁电源正常投入，联系维保单位处理故障。

5.4 励磁系统的运行与维护

运行过程中，不得随意触碰转换开关、按钮、二次空开等设备；除了检修之外，励磁系统不需要定期维护，注意装置的散热和通风。

当可控硅发生故障，要尽快退出运行，在30分钟之内处理故障。如故障未消除，要将励磁柜退出运行，避免可控硅造成更为严重的伤害。

励磁装置的巡检：

1）检查电压表、电流表指示正常，灭磁开关的状态正常，检查各器件的接线有无接触不良、发热等现象。

2）检查整流柜的外壳温度、振动是否正常，开关位置是否正确，柜内的风机是否正常运转。

3）检查有功、无功功率、功率因数的指示均正常，上、下桥的电流差别在范围之内。

4）检查励磁装置的信号灯与开关位置相对应，有无报警信息。

5）检查励磁变压器运行声音无异响，无异味和放电的迹象。

6.发电机的巡视检查

6.1 检查励磁柜的电流、电压表指示均正确；检查柜内接线无异常。

6.2 检查灭磁开关的状态正常，各连接器件无异常现象。

6.3 检查整流装置的，具体内容如下：

1）检查开关和刀闸等连接处的温度是否正常，无松动和接触不良的现象。

2）检查风机运行正常，并查看柜内的温度在许可范围内。

3）检查阻容单元外观完好，无破裂、漏油的痕迹。

6.4 检查功率表、功率因数表的指示均正常，上、下桥电流之差在允许范围内。

6.5 检查励磁回路的接线无虚接、松脱现象。

6.6 检查励磁柜的电源开关、信号回路无异常。

6.7 检查励磁变压器的运行声音无异响、接线良好。

总结与体会： 随着生产技术的不断提高，发电机组的性能越来越优越，相关的配套设备也逐渐成熟、完善。尤其是励磁系统强大的功能和软面板技术，显示功能具有模拟和数字化，使得发电机的参数调节更加人性化。在保护功能上，励磁装置还增加了强励的过流反时限保护、电压/频率的调节保护等，两套励磁通道可以手动/自动切换。因此，我们要不断提高专业技能，保持一颗求知的心，永不退缩，用饱满的热情面对新的设备和技术，为企业的生产尽一份微薄之力。

参考文献：

1.电动机.丁继斌.邓利民，化学工业出版社.2008.09.01

2.发电机及电气系统.熊信银，中国水利水电出版社.2004.01

3.同步发电机微机励磁控制.陆继明.毛丞雄等，中国电力出版社.2006.01.01