浅谈发电机保护的相关问题

宋久光

摘 要：随着社会主义市场经济的快速发展，人们对电力需求不断增加。发电机是整个电力系统中十分重要的设备，其安全性直接关系到整个电力系统能否正常工作。在具体的使用过程中一旦出现发电机故障势必会对电力系统造成比较大的干扰，所以做好发电机保护工作是电力单位工作人员必须要关注的方面。文章主要针对当前发电机工作中经常出现的故障进行分析，并提出相应的保护措施，希望能够进一步推动我国电力企业的发展。

关键词：电力系统；发电机；电力保护

维护电力系统的正常运转是电力公司的主要工作，一旦电力系统出现故障势必会影响到电力公司的正常供电，给人们的生产生活带来不利影响，给电力公司造成巨大的经济损失，所以做好发电机的保护工作是保证电力系统正常运转的重要工作。在电力系统工作过程中可能会因为出现误动影响到发电机的保护，通过加强发电机保护控制的协调性能够有效地维护电力系统的正常工作。在具体协调的过程中由于工程师缺乏相应的实战经验，使得电力系统出现故障不能及早被发现，协调工作开展也不及时。一旦电力系统出现故障就可能出现瞬时振荡问题，通过发电机调速器和励磁系统两个发电机主系统同时作用，就会使电力系统回归到当初的稳定状态。这两大发电系统在整个电力系统工作中起到了稳定作用，调速器主要起到控制发电系统频率的作用，励磁系统主要起到控制发电系统电压的作用。下面文章就针对这两大发电机保护设备进行分析，保证发电系统的稳定运行。

1 调速器控制及低频协调

在发电机设备中，调速器主要就是保证发电机能够维持正常速度运转，实现负荷的合理化分配。发电机能否正常运行和频率以及转速有着十分密切的联系。一旦发电机出现负荷不平衡的状况，就会导致发电机出现转速加快，频率增大的情况。这时就需要调速器通过封闭导叶的形式来减少功率输出，减少机械力对发电机的负面作用。发电机总是处在低频状态下并长期的满负载运行，当前的控制还不能纠正这种过载的能力，低频甩负荷也需要在整个系统负荷匹配时才会发生。在这些孤网里，存在着典型的负荷失配，如果在一个孤网上发生过载，频率将减小，导致发电机转速减缓。不同的发电机在面临相同故障时所表现的情况也是不同的。例如水轮发电机在低频状态的运转就不会造成事故的发生，所以针对水轮发电机就不需要配置低频保护设备。低频运行对于一般的发电机来说都是不利的，都或多或少的对设备有所损坏，所以需要发电厂设置专门的低频保护。

2 励磁保护及系统稳定

在整个发电机系统中励磁系统主要是提供磁场能，进而有效地保证发电机与电力系统能够同步运转，同时该系统也能够为发电机转子绕组提供足够的直流电。当前的励磁系统的直流电主要来自于交直流变压器，在交流电转换到直流电的过程中会产生电势，为变压器的正常工作提供动力，为了保证电力系统的正常运转，往往需要配置一套蓄电池为其提供足够的能量。由于受到技术和设备的限制，过去的励磁系统往往靠小发电机提供直流电，不利于电力系统的稳定运行。当前使用的大型发电机使得励磁电流突然变大，这势必会造成连锁反应，例如无功功率输出变大会导致整个系统的工作电压升高。如果这时突然把历次电流变小，也会产生一系列的不良反应，甚至出现电力系统和发电机的不同步。在发电机和电力系统联系变小时，同时没有电源控制其出口电压，如果励磁系统的电流势必会造成发电机出口电压的升高，容易损坏发电机的零部件。当前所使用的10MW及以上的发电机主要通过自动电压调节系统来保护自身的稳定运行。在调节的过程中，励磁系统能够吸收电力系统中的无功功率同时还能保持电压始终在规定的范围内。在电力系统工作的过程中一旦发生短路势必会造成电力设备的电压骤降，继而出现震荡现象，使得电量不能按照原来的那种方式进行传输，电力系统的正常运转没有得到足够的电量支持。在工作人员检查完故障并修好短路故障之后，发电机的钻子还是有可能给受到电力线内部震荡的影响，造成出口电压位置存在一定的波动。励磁保护主要就是在发电机出现故障时保护发电机，避免出现发电机运行不良的现象。

3 发电机静态稳定性

正常情况下，发电机表现出的是静态稳定性，但是在某些情况下就会破坏这种稳定性，例如，电厂输送用电的输电线路过少等。当电力系统中的负荷中心和远端发电厂之间的电压向量夹角超过90以上时，各个电力系统之间所传输的电能就会减少，电力系统就会出现震荡现象，同时可能分解为几个孤网，影响到电力的正常传输。由于故障使得发电厂之间的线路断开，这就造成线路的两个点之间的电抗增加到一个只能提供传输不能维持同步的最大电能点上。在发电系统出现震荡的情况下导致发电机出现磁极跳动而不同步。总之，保证发电机的稳定性可以避免电力系统之间出现断路，继而有效地保证电力系统的稳定性。

4 失磁保护

发电机的各个系统和部件之间必须相互协调才能发挥出发电机的保护作用，在发电机工作的过程中应该保证失磁保护与发电机的容量、静态稳定性等之间相互协调。为了避免发电系统出现高电压的情况，发电机需要在欠励的情况下运转，同时还应该从发电系统中吸收无功功率。发电机通过吸收无功功率来实现调节电压的作用，吸收情况具体体现在发电机容量的曲线中。为了保證发电机能够可持续运行，就必须保证发电机的欠励设置在发电机容量曲线中。对于同步发电机来说，如果出现失磁现象就会导致其电力设备损坏，所以工作人员应该定期对发电机进行检查，及早发现失磁现象。如果没有及时发现失磁现象就会导致发电设备消耗大量的功率，并对整个电力系统造成巨大损害。通过大量的查看经验，造成发电机失磁现象的原因有很多，例如，供给发电机磁场绕组出现直流供电短路、磁场绕组短路等等。当发电机出现失磁现象之后，使得无功电流瞬间通过发电机，造成定子绕组的电流过大，继而引发相应的设备故障。目前检测发电机失磁现象的设备主要是阻抗继电器，通过观察电机出口的电压情况来判断发电机是否存在故障。此外，工作人员还需要注意到输电线路是否出现短路以及在瞬变后的阻抗轨道是否回转到失磁的继电器阻抗特性的区域中。失磁保护在发电机保护中经常出现，应该引起足够的重视。

5 结束语

综上所述，发电机在电力系统中的作用是不言而喻的，做好发电机保护工作也是保证电力系统正常运行的关键环节。在电力系统中经常会出现震荡问题，使得发电机保护出现误动作，这也体现出加强发电机保护和控制之间协调的重要性。除了做好发电机的继电保护工作还应该做好各个电动机之间的协调统一。特别是大型的电力企业更应该注重发电机的保护工作，维持电力系统的稳定运行，这也是整个电力市场的基本要求。

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