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发电机多种异常状态及危害 随着电力工业的迅速发展，发电机单机容量的不断增加，大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障，异常运行状态发生的机率更大，比如定子绕组过负荷、发电机失磁、失步，发电机逆功率运行，非全相运行等。这些威胁同样不容忽视，所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究，采用对称分量法得出了各相电流、各序电流及相序电流间的关系，并用KATLAB软件进行了仿真，验证了理论分析的结果。同时，就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案，并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法： 1、低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机，当采用直流励磁机时，应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机，保护动作于解列灭磁；对于柴油发电机，保护动作于减出力，以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行，在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时，保护动作于解列灭磁。 2、定子过电流或过负荷保护 在定子绕组、励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 3、逆功率保护 对于容量在200KW及以上的柴油发电机，宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号，经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁，是指断开发电机断路器，汽轮机甩负荷。减出力，是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸，对柴油发电机来说，是指首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机，是指首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器灭磁。 4、发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机，需装设失步保护，保护动作于信号或解列。若发生失步现象，应尽快创造恢复同期的条件，一般可采取增加发电机的励磁，或减少该失步电机的有功出力，进而将其牵入同步。动减负荷、降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、解列灭磁。 5、非全相运行保护 发电机变压器组的非全相运行故障，大多数发生在机组解列、并列的操作过程中，正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、稳定机组转速、减少机组出力、控制定子电流的原则，严格按照合理顺序进行操作和调整，完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关，非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。 非全相运行时，由于发电机组接线方式、主变接地方式、断相形式、导致原因不同，非全相运行时的故障特征是不同的，所以对非全相运行进行合理有效的分类是分析研究的前提。非全相运行一般采用对称分量法来分析计算。对称分量法是一种线性变换，利用它可将任意一组不对称的三相电流(或电压)分解成正序、负序和零序三组三相对称的电流(或电压)，这三组各自独立的对称电流(或电压)就称为不对称电流(或电压)的对称分量，每组对称分量的三相之间都有大小相等、彼此间相位差相等的关系。电流或电压的相序、大小关系是机组非全相运行时的重要故障信息，这些量的提取与判断，对于保护机组与系统的运行有着非常重要的意义。

只有正确的操作和保养才能减少柴油发电机气缸套的异常磨损 柴油发电机气缸套磨损的形式多样而复杂，主要有：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损和穴蚀等，通常是几种磨损形式同时存在，互相影响，相互作用，从而加剧了气缸套的磨损。柴油发电机气缸套异常磨损与操作、保养方法有很大关系，只有保持正确的操作和保养方法，才能有效减少和柴油发电机气缸套的异常磨损，延长使用寿命和大修间隔期，降低使用成本，提高企业的经济效益。 气缸套异常磨损的原因分析：气缸套的磨损分为正常磨损和异常磨损。正常磨损是在正常工作条件下所发生的磨损，一般分3个阶段，即：初始磨合期、稳定磨损期和后期急剧磨耗期。正常磨损的磨损率较低，一般为0.01～0.08mm/1000h；异常磨损率则达到10～15mm/1000h。根据维修经验分析，在灰尘多的环境下工作的柴油发电机的气缸套异常磨损主要与下列因素有关： 1.操作不正确造成的气缸套异常磨损分为以下几类： 超速超负荷作业：柴油发电机超速运转时，活塞运动速度加快，缸套和活塞环间摩擦表面温度随速度增加而升高，当缸套表面温度升高至200℃左右时，缸套表面润滑油膜遭到破坏，摩擦状态也由边界摩擦变为干摩擦。同样，超负荷作业时，进油量增多，燃烧室内空气充量相对较为不足，造成燃料燃烧不完全，导致排气温度高，缸套表面温度随之上升，润滑油膜被烧蚀、破坏，使摩擦面间润滑不良，产生干摩擦。燃烧不完全和润滑油被烧蚀，使缸套表面积炭增多，产生了磨粒磨损；同时润滑油的高温扩散性差，易产生高温腐蚀。因此，长期超速超负荷作业，缸套异常磨损特别严重。 频繁变换工况：当发电机在变换工况下运行时，如启动、停机、变负荷等，缸套和活塞环表面间的润滑油膜会随之发生变化，容易使缸套磨损。 为以下几类： （1）“三滤”未清洁或失效而没能及时更换：烟尘主要含有石英砂等，柴油发电机在含尘量较多的环境中作业时，灰尘易随着空气经进气系统带入气缸中。此外也有可能是污染了灰尘的机油和燃油一道进入发电机。当空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器因灰尘堵塞而未清洁或失效而无及时更换时，灰尘就较易进入发电机，这些尘埃进入摩擦面后，由于硬度比摩擦面高，引起磨粒磨损。有试验表明，当磨粒直径在30m左右时，所造成的磨粒磨损为剧烈，而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨损则较轻微。在弗列加滤清器过滤效果良好的情况下，弗列加滤清器一般能过滤掉10m以上的磨粒，因此经常清洁弗列加滤清器和及时更换失效的弗列加滤清器，对减少磨粒磨损有很大作用。 （2）冷却水温度太低或太高：冷却水温度过低，则因燃烧生成的二氧化碳、硫的氧化物容易与凝结于缸壁的水滴结合成碳酸、硫酸和亚硫酸，对缸壁造成严重的酸腐蚀；同时温度低，燃料不能完全燃烧，一部分成为废气排出，一部分则渗入并破坏缸壁的润滑油，导致摩擦面间润滑不良，磨损加剧。冷却水温度太高，则使润滑油养化严重。有试验表明，温度每增加10℃，氧化速度将增加一倍，因此，缸套壁温度过高，润滑油膜氧化速度进行得很快，此时润滑油粘度降低，油膜容易破坏，加剧磨损，根据对许多柴油机的试验表明，冷却水温度在75～80℃为宜，此时磨损量较低；另外，润滑油在高温氧化后生成的积炭使摩擦表面产生磨粒磨损，使磨损更加严重。造成冷却水温度太低和太高的原因主要有：发电机频繁开开停停或启动时节温器失效致冷却水始终未能进行小循环使冷却水温度太低。水箱水量太少，水泵风扇皮带太松致风扇风力不足；冷却水道堵塞水流不畅，水箱冷却片污物多致散热差；冷却水道渗入高温气体；润滑油变质缸套积碳散热差、磨损严重等，均会造成水温偏高。 （3）燃烧室内积炭多：柴油发电机运转一段时间后，就会在活塞顶、进排气门、气缸盖的燃烧室上面积聚一定数量的积炭，若没有及时清理，这些积炭就会在摩擦面间形成磨粒，使摩擦面产生磨粒磨损；同时因积炭造成表面散热差，导致磨擦面间表面温度升高，降低润滑油的润滑性能，也同样加剧了气缸套的磨损。 （4）润滑油变质：润滑油变质后对金属表面的吸附力和分散力下降，从而使有腐蚀磨损表面更加严重，表面摩擦状态也由于润滑油的变质而粘度下降，容易破坏润滑油膜，使表面磨损加大，对此，应定期更换润滑油，确保表面处于良好润滑状态。 为防止气缸套发生类似上面的异常磨损，应做好以下几点措施： 1）柴油发电机启动后，应适当地慢转一段较短时间，待温度升高后，再带负荷工作；柴油发电机在带负荷工作时转速应均匀，不应在超负荷情况下工作，工作温度要保持在规定的范围内，不可过高或过低； 2）按时清洁更换失效的空气弗列加滤清器、燃油弗列加滤清器和机油弗列加滤清器；按不同季节更换不同的润滑油，定期添加或更换油底壳的润滑油；定期清洁活塞顶、气门及气缸盖上的积炭；经常清洗水箱，清通冷却水道，检查、调整风扇皮带，检查节温器性能，失效应及时更换。 3）发现柴油发电机有故障时要及时排除，避免因小故障而造成大的损失；