1、600MW600MW火力发电机组运行理论培训火力发电机组运行理论培训发电机发电机变压器组变压器组 常见事故及处理常见事故及处理 发电机及变压器保护基本原理发电机及变压器保护基本原理 发电机及变压器的故障类型、发电机及变压器的故障类型、 不正常运行状态、保护方式不正常运行状态、保护方式目目 录录发发-变组常见事故及处理变组常见事故及处理 发电机的故障类型、不正发电机的故障类型、不正 常运行状态、保护方式常运行状态、保护方式 变压器的故障类型、不正变压器的故障类型、不正 常运行状态、保护方式常运行状态、保护方式发电机的发电机的故障故障类型类型定子绕组的相间短路：定子绕组的相间短路： 定子绕组的匝间
2、短路：定子绕组的匝间短路：定子绕组的单相接地：定子绕组的单相接地：发电机失磁：发电机失磁： 发电机转子绕组一点接地和两点接地发电机转子绕组一点接地和两点接地：发电机发电机不正常不正常运行状态运行状态定子负序过流定子负序过流 定子对称过流定子对称过流过负荷过负荷过电压过电压 过励磁过励磁发电机与系统之间失步发电机与系统之间失步逆功率逆功率发电机的保护方式发电机的保护方式发电机纵差动保护发电机纵差动保护发电机匝间保护发电机匝间保护发电机定子接地保护发电机定子接地保护发电机负序过流保护发电机负序过流保护发电机对称过流保护发电机对称过流保护发电机过压保护发电机过压保护发电机过励磁保护发电机过励磁保护发
3、电机失磁保护发电机失磁保护发电机失步保护发电机失步保护发电机过流发电机过流发电机过负荷保护发电机过负荷保护发电机低频保护发电机低频保护转子一点接地保护转子一点接地保护转子两点接地保护转子两点接地保护励磁绕组过负荷保护励磁绕组过负荷保护误上电保护误上电保护变压器的故障类型变压器的故障类型相间短路相间短路接地短路接地短路匝间或层间短路匝间或层间短路 油面下降油面下降变压器故障：变压器故障：油箱内部故障油箱内部故障油箱外部故障油箱外部故障变压器的不正常运行状态变压器的不正常运行状态变压器过负荷变压器过负荷变压器过电流变压器过电流零序过流零序过流其他故障其他故障变压器的保护方式变压器的保护方式差动保护
4、差动保护瓦斯保护瓦斯保护零序电流保护零序电流保护过负荷保护过负荷保护后备保护后备保护其他保护其他保护 发电机保护变压器保护发变组共用保护发电机保护（发电机保护（差动保护）差动保护）一、发电机纵联差动保护一、发电机纵联差动保护 KD*1I*2I1*1TAnI1TA2TA2*2TAnIK1K 基本原理基本原理：正常运行或外部故障：0*/2*/12*21*1IInInITATA保护区内K点短路时:TAKTATAnIIInInI*/2*/12*21*1当*setTAKInI 时KD动作发电机定子绕组匝间短路保护发电机定子绕组匝间短路保护二、发电机定子绕组匝间短路保护二、发电机定子绕组匝间短路保护匝间短
5、路：发电机定子绕组同一相的短路故障。 纵联差动保护不反应发电机的匝 间短路故障。 不及时处理，有可能发展成相间短路故障，造成发电机严重损坏。必要性： 发电机定子绕组匝间短路保护发电机定子绕组匝间短路保护 反映零序电压的定子绕组匝间短路保护反映零序电压的定子绕组匝间短路保护 原理原理： 发生匝间短路时，机端三相对发电机中性点出现零序电压，利用该电压构成，但需要专用的PT。1：专用互感器的接入方式ABC0TV03U注意：电压互感器原绕组的中性点与发电机中性点相连而不直接接地。（1）结构不算复杂，可靠性也高，加了负序功率闭锁后，灵敏度较高、死区较小，动作迅速，可以在中性点只有三个出线头的发电机上应用
6、。发电机定子绕组匝间短路保护发电机定子绕组匝间短路保护零序电压匝间短路保护评价评价：（2）要求电压互感器一次侧中性点不直接接地。安全电流：为确保发电机的安全，不使单相接地故障发展成相间或匝间短路，应使单相接地故障处不产生电弧或者接地电弧瞬间熄灭。 对接地电流小于安全电流的，保护动作于信号，大型发电机发生单相接地后，应迅速平稳转移负荷后停机，以避免对系统冲击。 大于安全电流的，保护要立即动作于跳闸停机。发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护由于定子绕组与铁心之间绝缘的破坏造成定子单相接地故障，是发电机常见的故障之一。发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护高速旋转、振动
7、增加, 造成机械损伤而接地。水内冷的发电机由于漏水造成的定子绕组单相接地可能发生在定子绕组的任何部位。单相接地的主要原因单相接地的主要原因：发生单相接地的危害：发生单相接地的危害：接地电流会破坏绕组绝缘，扩大事故。接地电流会产生电弧烧伤铁芯。发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护 基本要求：基本要求： 基波零序电压保护：反映绕组中部基波零序电压保护：反映绕组中部95%的故障的故障 ，投跳闸，投跳闸ABC1-tC0KU机端各相对地电压：AAAKEEUABBKEEUACCKEEU 对绕组有100%的保护范围。 发生经过渡电阻接地故障时，保护应有足够的灵敏度。发电机定子绕组单相接地保护
8、发电机定子绕组单相接地保护KAECEBEBKUCKU0UAEAKU机端零序电压：ACKBKAKEUUUU)(310发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护发电机零序电压保护原理图：1：三次谐波滤过器 U01+2mnU正常运行时：0mnU机端单相接地时：VUmn100故障发生在 时：10VUmn100010 20 30 40 50 60 70 80 90102030405060708090mnU%)(fUmn发电机定子绕组单相接地保护发电机定子绕组单相接地保护 三次谐波零序电压保护三次谐波零序电压保护-反应机端与中性点三次谐波电压比的保护，投信号发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护
9、低励低励：励磁电流异常下降超过了静态稳定极限允许的程度。低励原因：低励原因： 主励磁机励磁机、副励磁机副励磁机故障 励磁系统整流元件整流元件损坏 自动调节系统（AVR）不正确动作 运行人员操作操作上的错误发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护失磁失磁：表示发电机完全失去励磁，此时励磁电流为零。失磁因素失磁因素： 自动灭磁开关灭磁开关误跳闸 励磁调节器励磁调节器整流装置中自动开关误跳闸 励磁绕组断线绕组断线或端口端口短路及副励磁机电源消失。措施：发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（1）发信号（2）要减负荷（3）切至备用励磁系统 （4）以发电机允许无励磁时限，切除发电机 （5）若系统Q不足，U下降
10、严重，先报警，在临近失磁或机端电压下降到临界值时，应使发电机与系统解列。发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护一、失磁过程中各主要电气量的变化一、失磁过程中各主要电气量的变化EgUSUI系统dXSXsindSSXXEUPdSSdSSXXUXXEUQ2cos转子运动方程：)(22asTJPPPdtdT发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化）a bcc sdsTPTPasPp12309001800123PPTP不变PPTasPQ反向 后 P=0 , 0180asPS失磁到临界失步不稳定异步运行稳定异步运行发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化）
11、 、失磁到临界失步阶段、失磁到临界失步阶段（090）开始瞬间 0asPt（失磁）I（励磁）E功角曲线运行点由abc功角由123P维持不变，为等有功过程持续到 点c无功：QQ=0时无功功率开始反向090时dSSXXUQ2发电机从系统吸收无功功率这阶段各量变化的相量图如图示：IgUSUE1gU1I2I3I1E3E2E发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化）、不稳定运行阶段（、不稳定运行阶段（ ）090090PPT转子加速滑差S差频电流asP0180 励磁电流完全衰减S和 增大更快asP 调速器开始反应TP转速减慢 这一阶段：PasPSTP发电机低励失磁保护发电机低励失磁
12、保护（电气量的变化）（电气量的变化）o 若发电机为完全失磁， P=0 ，靠 向系统输出有功。 若为部分失磁，有剩余的带振荡的同步功率，输出有功功率时大时小的摆动，各电气量也都相应的周期性摆动。对发电机不利。 asPPPasPPPas发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化）、稳定的异步运行阶段、稳定的异步运行阶段S一定值TasPP 运行点到d点转子停止加速S不再增大发电机便转入稳定的异步运行阶段总结： 发电机失磁后到失步前，输出有功功率基本不变。 失磁发电机由失磁前向系统送出无功功率 ，转 为从系统吸收无功功率 ，则系统将出现 的无功缺额，尤其是满负荷运行的大型机组，
13、会 1Q2Q21QQ 发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化）引起系统无功功率的大量缺额，若系统无功容量储备不足，将会引起系统电压严重下降，甚至导 致系统电压崩溃。 失磁引起的系统电压下降会使发电机增加其无功输 出，引起有关发电机、变压器或线路过流，甚至使 后备保护动作，扩大故障范围。 失磁引起有功功率摆动和励磁电压的下降，可能导 致电力系统某些部分之间失步，使系统发生振荡， 甩掉大量负荷。发电机低励失磁保护发电机低励失磁保护（电气量的变化）（电气量的变化） 由于出现转差，在转子回路出现的差频电流产生的 附加损耗，可能使转子过热而损坏。 失磁发电机进入异步运行后，定
14、子电流增大使定子过 热，转差越大，过电流越严重。 失磁失步后发电机有功功率剧烈的周期性摆动，变化 的电磁转矩周期性的作用到轴系上，并通过定子传给 机座，引起剧烈振动。 失磁运行时，发电机定子端部漏磁增加，使端部的部件 和边段铁芯过热。发电机低励失磁保护（二）发电机低励失磁保护（二）三、失磁保护构成方案三、失磁保护构成方案、失磁保护主要判据主要判据: 无功功率改变方向 机端测量阻抗超越静稳边界阻抗圆的边界 机端测量阻抗进入异步边界阻抗圆发电机低励失磁保护（二）发电机低励失磁保护（二）、失磁保护的辅助判据辅助判据: 励磁电压下降 不出现负序分量 用延时躲过振荡 设置TV断线闭锁发电机低励失磁保护（
15、三）发电机低励失磁保护（三）、失磁保护出口逻辑高压侧 Uh1高压侧 TV断线 TV断线励磁电压Ufd&4&2&3T3/0T7/0T1/0T2/0+静稳圆Z切换励磁失稳信号&1发信或跳闸发信或跳闸发信或跳闸失磁前发电机所带有功越大，等有功阻抗圆越 ，失磁后电流越 。小大发电机失步运行保护发电机失步运行保护一、造成发电机失步的主要因素二、失步的影响三、对失步保护的基本要求： 能正确区分短路与振荡、稳定振荡与失步振荡， 失步保护只在失步振荡时动作。 失步保护动作后的行为应由系统安全稳定运行 的要求决定，不应立即动作于跳闸发电机失步运行保护发电机失步运行保护出口逻辑如图所示：阻抗R、X加速时加速信号减
16、速时减速信号NO次滑极跳闸、发信发电机励磁回路的故障发电机励磁回路的故障励磁回路的故障失磁故障转子绕组的一点接地转子绕组的两点接地同步发电机励磁回路接地保护同步发电机励磁回路接地保护发电机负序电流保护发电机负序电流保护一、负序电流保护的作用一、负序电流保护的作用不对称负荷状态外部不对称短路内部故障定子绕组流过2I产生负序旋转磁场转子中感生倍频电流引起额外的损耗和发热两倍频交变转矩机组产生100hz振动金属疲劳和机械损伤发电机负序电流保护发电机负序电流保护二、转子发热特点及负序电流反时限动作判据二、转子发热特点及负序电流反时限动作判据 发电机长期承受负序电流的能力 发电机正常运行时，总存在一定的
17、负序电流，不超过（2%3%）的额定电流。 发电机带不对称负荷运行时，转子虽有发热，由于转子的散热效应，其温升不会超过允许值。发电机可以承受一定数值的负序电流长期运行。发电机长期承受负序电流的能力与发电机结构有关，应根据具体发电机确定。发电机负序电流保护发电机负序电流保护 发电机短时承受负序电流的能力 发电机短时间内允许负序电流值的大小与负序电流持续时间的关系可用下式来表示：AtI220t22I22I:以发电机额定电流为基 准的负序电流标幺值的平方A:与发电机型式及冷却方 式有关的常数T:允许时间发电机负序电流保护发电机负序电流保护 发电机短时承受负序电流的能力 发电机短时间内允许负序电流值的大
18、小与负序电流持续时间的关系可用下式来表示：AtI220t22I说明：A-发电机负序电流保护发电机负序电流保护反映发电机承受负序电流的能力，A越大， 说明发电机承受负序电流的能力越强。一 般发电机容量越大，相对裕度越小，A值 也越小。 A通常是按绝热过程设计计算的，当负序电 流较小时，允许持续时间较长，转子表面 向本体内部和周围介质散热就不能再予以 忽略，所以在确定转子表面过热保护的负 序电流能力判据时，再引入一个修正系数。1992年4月8日，某电厂3号机（200MW）机组紧急保安器误动关闭主汽门，跳灭磁开关，并联跳发变组高压侧断路器，但由于断路器脱扣器犯卡，A相断路器未能跳开，发电机负序过流等
19、保护动作后能未能跳开A相断路器，6min后由运行人员在现场手动将该断路器断开，但发电机转子及护环受到了损坏。实例：发电机逆功率保护发电机逆功率保护在汽轮发电机机组上，当机炉动作关闭主汽门或由于调整控制回路故障而误关主汽门，在发电机断路器跳开前发电机将转为电动机运行。此时逆功率对发电机本身无害，但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与叶片摩擦，会使叶片过热而造成汽轮机事故，故需装设逆功率保护。 1、经主汽门（瞬时）2、不经主汽门（有延时）发电机定子绕组对称过负荷保护发电机定子绕组对称过负荷保护一、装设对称过负荷保护的必要性一、装设对称过负荷保护的必要性系统中切除电源生产过程中出现短时冲击性负荷大型发电机自
20、启动发电机强行大励磁失磁运行同期操作振荡等发电机对称过负荷定子绕组电流升高定子绕组温升过高影响机组寿命发电机定子绕组对称过负荷保护发电机定子绕组对称过负荷保护定子绕组过负荷保护具有定时限和反时限两部分定时限过负荷保护：按较小的过电流倍数整定，动作 于发信T：按照发电机能够承受动作电流的时间整定反时限过负荷保护：启动后即报警，然后按反时限特 性动作于跳闸。发电机低频保护发电机低频保护一、低频保护的作用一、低频保护的作用 低频保护用于保护汽轮机，防止汽轮机叶片及其拉金的断裂事故。二、低频保护的原理二、低频保护的原理 低频保护反应系统频率的降低，并受出口断路器辅助接点的闭锁。即发电机退出运行时低频保
21、护也自动退出运行。保护仅动作于信号，并要求有累计时间显示。发电机低频保护发电机低频保护 低频保护的段数及每段的整定值，根据机组的要求确定。 例如：某电厂一台600万KW汽轮发电机，其运行频率及相应的允许时间如表所示：f/fn10.990.990.975 0.9750.935 0.935以下允许时间（min)长期60100f.fn:分别为工作频率和额定频率发电机低频保护发电机低频保护对于这台机，低频保护由三段构成：段整定频率为：nff99.01累计时间：min601t段整定频率为：nff975.02累计时间：min102t段整定频率为：nff935.03累计时间：03t1f2f3f1t2t1K信
22、号保护框图：发电机误上电保护发电机误上电保护一、装设误上电保护的必要性一、装设误上电保护的必要性 容量在600MW及以上的发电机组，要求装设误上电保护，以防止发电机启停机期间的误操作。二、误上电保护的基本原理二、误上电保护的基本原理0/t&fI跳闸发电机误上电保护发电机误上电保护延时时间：t=0.30.5S 误上电保护动作，跳开主断路器，若主断路器拒动，应启动失灵保护。 误上电保护在发电机并网后自动退出运行，解列后自动投入运行。大型变压器的纵联差动保护大型变压器的零序保护 大型变压器瓦斯保护大型变压器的纵联差动保护大型变压器的纵联差动保护 毫无疑问，差动保护是变压器的主要保护之一，变压器的差动
23、保护在原理上与发电机的差动保护完全一致，但是由于变压器本身的特点，在构成差动保护时须考虑许多因素。纵联差动保护用于反应变压器绕组和引出线相间短路、直接接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路以及主变绕组匝间短路故障，保护范围为三组电流互感器所限定的区域。大型变压器的零序保护大型变压器的零序保护一、大型变压器零序保护的作用一、大型变压器零序保护的作用 反映单相接地故障，作为变压器及相邻元件接地短路的后备保护。 危害：220kv及以上大型变压器高压绕组均采用分级绝缘，绝缘水平偏低，在系统故障引起断路器非全相跳、合闸时，若发生失步也使中性点与地之间最高电压超过中性点耐压允许值，甚至引起避雷器动作。大型变
24、压器的零序保护大型变压器的零序保护保护：目前在变压器中性点装设了放电间隙作为过电压保护。但由于放电间隙是一种比较粗糙的保护，受外界环境状况的变化影响大，并不可靠，放电时间不能允许过长，因此在变压器上有装设了专门的零序电流、电压保护，任务是及时切除变压器，防止间隙长时间放电，并作为间隙拒动的后备。零序电压元件取自相应母线PT开口三角，反映单相接地时零序过电压，间隙零序电流元件取自放电间隙对地连线的CT，用于反映间隙放电电流，单相接地后，若放电间隙未动，则零序电压元件（3U0）动作，经延时动作于解列、灭磁，切除变压器，若间隙零序电流元件（3I0）动作，则瞬时动作于解列灭磁。零序电压元件3U0的动作
25、电压应低于变压器中性点绝缘耐压水平，但在系统中单相接地且不失去接地中性点情况下，保护装置不应动作，（3U0及3I0的定值选取讲究）二、变压器零序保护的基本原理二、变压器零序保护的基本原理1、变压器中性点直接接地运行时的零序保护 由零序电流保护组成，电流元件接到变压器中性点电流互感器的二次侧。为提高可靠性和满足选择性，变压其中性点均配置两段式零序电流保护，每段均设置两个延时，如图：大型变压器的零序保护大型变压器的零序保护图大型变压器的零序保护大型变压器的零序保护2、变压器中性点不接地运行时的零序保护 及时切除变压器，防止间隙长时间放电，并作为放电间隙拒动的后备。图大型变压器瓦斯保护大型变压器瓦斯
26、保护一、瓦斯保护的作用一、瓦斯保护的作用防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低。分为轻瓦斯和重瓦斯保护，一个作用于信号，一个作用于跳闸。 大型变压器瓦斯保护大型变压器瓦斯保护瓦斯保护轻瓦斯保护轻瓦斯保护：重瓦斯保护重瓦斯保护：纵差保护过激磁保护阻抗保护辅助性保护公用继电保护：n20万以上广泛采用发变组。大型发电机、变压器快速主保护必须双重化，确保动作可靠，在发变组中为简化保护，通常并不按发电机、变压器各自再单配第二套差动保护，而采用发变组纵联差动保护方案，实现快速保护的双重化。发电机变压器组公用继电保护（纵差保护）发电机变压器组公用继电保护（纵差保护）一、发电机变压器组内部故障纵差保护一、发
27、电机变压器组内部故障纵差保护主保护双重化发电机纵差保护变压器纵差保护发电机变压器组纵差保护输入电流取自发电机中性点处电流互感器厂变高压侧电流互感器主变高压侧断路器处的电流互感器发电机变压器组公用继电保护（纵差保护）发电机变压器组公用继电保护（纵差保护）保护区：发电机、主变压器及其连线以及变压器至高压 断路器与发电机至厂用变压器高压侧间的引线 发电机变压器组纵差保护装置的原理、结构及技术数据与变压器差动保护基本相同。发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）二、发电机二、发电机变压器组反时限过激磁保护变压器组反时限过激磁保护发生过激磁现象的原因： 发变组与系
28、统并列之前，由于操作错误，误加大励 磁电流引起过激磁。 发电机启动过程中，转子在低速下预热时，若误将 电压升至额定值，则因发电机和变压器低频运行造 成过激磁。 切除发电机过程中，发电机解列减速，若灭磁开关 拒动，使发变组遭受低频引起过激磁。发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护） 发变组出口断路器跳闸后，若自动励磁调节装置 退出或失灵，则电压和频率均会升高，但因频率 升高较慢而引起发变组过激磁。 在运行中，当系统过电压及频率降低时也会发生 过激磁。危害危害： 将使发电机和变压器温度升高，若过激磁倍数高、持续时间长，可能使发电机和变压器因过热而遭受破坏。发
29、电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）、过激磁保护的原理、过激磁保护的原理变压器的电压表达式：fWBSU44. 4对于给定的变压器，W 、S都为常数，则：fUKB wsk44. 4/ 1 对于发电机，也可导出类似的关系。 f:频率W：变压器绕组匝数S：铁芯截面积B：磁通密度发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护）发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护） 说明：电压升高和频率下降均可导致磁通密度增大， 即通过测量电压和频率，根据上式就能确定 激磁状况。用过激磁倍数N来反映过激磁状况：fUfUfUBBNNNNN:表示额定值：表示标幺值发电机变压器组公用继电保
30、护（过激磁保护）发电机变压器组公用继电保护（过激磁保护） 过激磁保护反映过激磁倍数而动作，按反时限特性设计，在发生过激磁时先动作于减励磁，并根据过励磁倍数在超过允许运行时间后解列灭磁，保证发变组的安全。 对于一过激磁倍数N均有对应的允许运行时间t，研究表明，N与t的关系 为一反时限特性曲线。)(tfN发电机变压器组公用继电保护（阻抗保护）发电机变压器组公用继电保护（阻抗保护）发电机发电机变压器组后备阻抗保护变压器组后备阻抗保护阻抗保护逻辑框图：t1/0t2/0ABZBCZCAZ+发信或跳闸发信或跳闸属于后备保护发电机变压器组辅助性保护发电机变压器组辅助性保护四、发电机变压器组辅助性保护四、发电
31、机变压器组辅助性保护、非全相运行保护1、装设非全相运行保护的必要性分相操作的断路器三相不能同时合闸或跳闸正常运行中突然一相跳闸发变组中将流过负序电流反时限负序电流保护时间较长对侧保护先动作，使故障范围扩大，甚至造成系统瓦解事故。发电机变压器组辅助性保护发电机变压器组辅助性保护2、非全相运行保护原理框图2IABC&t/0跳闸发电机变压器组辅助性保护发电机变压器组辅助性保护所谓断路器失灵保护，是指当保护跳断路器的脉冲已经发出而断路器却没有跳开时，由断路器失灵保护以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。 发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及
32、处理 一、定子绕组相间短路事故一、定子绕组相间短路事故事故原因事故原因1）铜导线疲劳断裂，即断股；2）接头焊接不良；3）冷却回路堵塞；4）漏水；5）端部紧固件及绝缘磨损；6）残留在绕组上的异物；发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 预防措施预防措施 ：1、主要从检修角度检查控制2、运行方面：1）、控制机内氢气湿度 ，露点高时进行排污操作2）、定子氺温度要高于氢温，防止发电机端部结露。二、定子绕组漏水故障二、定子绕组漏水故障 定子水内冷绕组漏水是一种常见故障，漏水严重时常导致接地或相间短路等严重事故。漏水可分为两类： 静态漏水水电接头把合密封不严，焊接质量不好，空心铜线与绝缘
33、引水管材质有问题（有裂纹或砂眼）等。这种故障缺陷进行密封试验时即可发现。 动态漏水发电机运行后由于动应力和热应力造成的材料疲劳断裂渗漏水。如空心铜线断裂、绝缘引水管布置固定不好形成的交叉碰磨损坏等。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 采用水氢氢冷却方式的发电机，由于氢压高于内冷水压，定子内冷水箱中含氢量增加常常是定子绕组漏水的信号。水冷绕组发生漏氢后，如果空心铜线的裂纹或孔洞很小，氢气能起到封闭作用时，只出现漏氢和氢压下降，可能不出现漏水，但空心铜线磨损的裂纹或孔洞较大，或氢压水压变动时，常伴随产生漏水，极易造成接地或相间短路事故。 国家电力公司标准汽轮发电机运行规程（1
34、999年版）规定：运行中若发现氢压降低和内冷水压升高的现象同时发生，应立即检查内冷水箱顶部是否出现氢气或箱内充气压力有无变化，同时降低负荷。一旦判定机内漏水，应立即停机处理，不能延误。某电厂于1994年7月处理一台英国GEC进口900MW发电机内部漏氢故障时，GEC公司复电的意见是“发电机内部漏氢，超过5分钟必须降负荷停机”。可见，关于防止内部漏氢发展为漏水，相应的规定是严格的。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 三、定子绕组水回路堵塞三、定子绕组水回路堵塞我国已运行的大型汽轮发电机因水冷空心导线堵塞及断水引起定子
35、过热和烧损事故曾发生过多起，据不完全统计，19872000年有22台容量为200600MW的发电机曾先后发生过定子空心导线堵塞或断水事故，有的导致定子绕组接地或相间短路事故，不仅使定子绕组过热烧损，还波及定子铁芯等，造成严重损失。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 1堵塞或断水的原因堵塞或断水的原因1）制造、安装及检修发电机时因检查不严遗留在水冷回路中的杂物造成的堵塞。这样的故障事例很多，如CY电厂200MW发电机，WF及HD电厂300MW发电机、YH电厂350MW发电机及HS电厂600MW发电机等在汇水环，引线及水电接头进水处发现过胶皮垫，石棉泥及抹布等未清理的杂物堵塞
36、。2）定子冷却水质控制不严，PH值过低或过高，造成CuO沉淀结垢堵塞水路。3）进水管路滤网破裂，杂物进入水回路；或内冷水管道、阀门的橡胶密封垫圈材质不好（老化碎裂及掉渣）形成的堵塞。 4）因发电机起动前内冷水系统排气不彻底，定子绕组导线断股及定子进出水压差低等原因造成的气堵或“汽”堵。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 2堵塞时的诊断及处理堵塞时的诊断及处理1）空心导线全部堵塞故障线棒或引线的温度将迅速升高，检温计指示异常，线棒或引线绝缘将从过热流胶变为炭化，严重时铜导体将被烧熔。运行人员迂此情况应迅速增加内冷水流量，降低进风，进水温度，同时降低发电机负荷，并立即停机检查
37、处理。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 2）空心导线部分堵塞包括内冷水质不合要求形成的结垢堵塞及稳定和不稳定的异物堵塞。其特点是被堵线棒或引线的出水温度偏高；进出水温差高于正常值；有时出现温度指示忽高忽低现象（游走性的异物堵塞）。运行中出现以上问题时应加强温度监视并按汽轮发电机运行规程有关规定处理：定子线棒层间最高与最低温度间的温差达8或定子线棒引水管出水温差达8应报警、查明原因，此时可降低负荷。一旦定子线棒温差达14或定子引水管出水温差达12，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90或出水温度超过85时，在确定测温元件指示无误后，为避免发生重大故，应立即停机，进行反冲洗
38、及有关检查处理。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 四、转子绕组匝间短路和接地故障四、转子绕组匝间短路和接地故障与定子绕组不同，大型汽轮发电机的转子绕组的特点是：低压一般为200500V，多匝100余匝200匝；其对地绝缘厚度仅1.52.0mm，匝间绝缘仅0.30.4mm，因而制造或检修时工艺不当或运行后由多种原因导致的局部过热较易形成匝间短路和接地故障。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 1转子绕组匝间短路转子绕组匝间短路转子绕组匝间短路是汽轮发电机的一种常见故障。较轻微的匝间短路在运行中不易察觉，仅在检修时能从试验中发现，发展严重时会导致无功下降
39、，转子剧烈振动，局部过热烧损对地绝缘，发展为接地故障，并使转子大轴磁化和烧损轴瓦 转子绕组匝间短路的原因是：1）制造或检修时未清理掉的金属异物残存在绕组端部造成的匝间短路。2）绕组铜导体焊接质量不良，存在虚焊点，发电机运行后在机械及热应力作用下虚焊点脱焊，拉弧形成的高温，烧损该部位的绝缘，并发展成接地事故，这也是最令人担心的一种事故。3）转子绕组内冷孔堵塞或运行温度高形成的局部过热，烧损匝间绝缘形成匝间短路。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 2转子绕组接地故障转子绕组接地故障转子绕组接地是严重威胁发电机安全运行的故障。转子绕组由一点接地发展为两点接地时，不仅会损伤转子绕
40、组及本体，还会引起转子剧烈振动和大轴磁化，烧轴烧瓦等严重后果 。TL电厂一台QFSN-300-2型300MW汽轮发电机，运行不到两年即发现转子接地信号频繁出现，并具有与转速有关的不稳定接地特征，后用交流烧穿法“烧”成稳定接地后，检测出在转子一个槽楔下有一条直径0.33mm，长13mm的细长铜屑搭接于铜导体与转子齿壁上，显然是制造时转子绕组未清理干净的金属切削物。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 DYW电厂一台GEC-ALSTHOM制造的900MW汽轮发电机转子绕组因存在局部高温区，运行后又因油污积垢使局部高温区过热加剧，损伤绝缘并形成匝间短路，在发电机主变压器侧发生两相
41、短路事故时对转子产生的过电压和过电流冲击，导致短路部位铜线熔化，烧坏转子绕组槽衬绝缘，形成接地故障。转子绕组匝间短路及接地故障的运行预防措施转子绕组匝间短路及接地故障的运行预防措施 氢冷发电机运行后应防止油污染，应确保氢密封油系统的平衡阀及压差阀动作灵活可靠，当氢压波动时，油压跟踪性能好，不向发电机内进油 。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 五、氢冷发电机的漏氢及氢气爆炸事故五、氢冷发电机的漏氢及氢气爆炸事故1氢冷发电机的漏氢及其危害氢冷发电机的漏氢及其危害 漏氢是国产100200MW氢冷发电机普遍存在的问题，由于氢气的分子量最小，是最轻的气体，其渗透性和扩散能力很强。
42、对于高氢压的发电机，如密封系统不严，极易发生氢气泄漏。发电机漏氢的危害在于： 1）机内氢压不能保持额定值，影响发电机的冷却能力，即影响发电机的出力。 2）氢气消耗过大，导致制氢站补给困难。严重不足需外地购氢时要耗费大量资金。 3）发电机周围氢气弥漫，容易造成着火甚至爆炸事故，严重危害人身及设备安全。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 2漏氢的类型及预防措施漏氢的类型及预防措施 外漏外漏：发电机内的氢气通过泄漏点漏至机壳外的空气中即为外漏。通常易泄漏的部位如端盖或端罩与机座结合面、端盖的上下半端盖结合面、端盖与密封瓦座结合面、氢管路截门不严、转子滑环导电螺钉及转子中心孔端面
43、堵板不严等等，定子出线套管漏氢（漏入封闭母线中）也属外漏之列。由于氢气在空气中能迅速扩散，在距泄漏点0.25m以外已难于发现氢气存在，除漏入封闭母线存在危险外，具余危险性较小。 发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 内漏：内漏：氢气在机内漏入内冷水中或密封油箱及主油箱中，对发电机的安全运行危害极大。如水氢氢冷却方式的发电机，定子空心铜线因各种原因存在漏点时，氢气漏入水中，阻碍水的正常循环和降低了冷却水量。另外一种内漏是由于氢系统中平衡阀性能不好，使氢侧油大量窜入空侧，或密封瓦座结合面漏氢，氢气随着密封瓦的空侧回油而窜入汽机主油箱，在不利条件下形成氢气爆炸。发电机发电机变压器
44、组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 防止漏氢的措施及处理：防止漏氢的措施及处理： 大修时应根据要求对发电机进行气密试验。对气密试验不合格的氢冷发电机严禁投入运行。为防止氢冷发电机氢气漏入密封油系统、主油箱、封闭母线外套内，应按时检测这些部位内的氢气含量，如体积含量超过1%，应停机找漏消除缺陷，当定子内冷水箱内氢气含量达5%时应报警，在120h内缺陷未清除或含氢量达20%时，应停机处理。为防止氢气漏入封闭母线，应在发电机出线箱与封闭母线连接处装设隔氢装置，并在适当地点设置排气孔和加装漏氢检测装置。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 近十几年发生的较严重的氢爆炸事故：近十
45、几年发生的较严重的氢爆炸事故：1986年10月，DH电厂7号发电机（QFQS-200-2型，200MW），在试运行中，由于A相套管微量漏氢集聚于封闭线罩内，在某种引爆条件下发生氢爆炸事故，造成A相封闭母线罩，主变A相低压套管，高压厂用变压器A相套管等多处严重损坏。2003年3月，YB电厂2号发电机（T246/640型，600MW）在进行扩大型小修时，由于进氢管路阀门漏氢积聚于机内未被发现，造成机内氢气爆炸，工作人员一死两伤及端部引出线支持绝缘子和绑线损坏事故。2003年7月，JG电厂1号发电机在停机未进行氢置换，在充氢状态下经一个月重新起机，因密封油系统向机内带入一定量的空气，使机内低位区域的
46、氢气纯度降低，发电机并网后发生了氢气爆炸，导致定子绝缘引水管脱落漏水，定、转子绕组接地事故。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 六、防止发电机非全相运行防止发电机非全相运行 当前，大型汽轮发电机在运行中发生的非全相运行多出现在高压侧断路器一相未合上或一相未断开的不对称负荷状态。电网中出现的不对称故障，发电机连接的主设备损坏也会造成发电机不对称运行。不对称负荷或非全相运行状态的出现，可能是长时间（特续）的，也可能是短时间的。长时间的不地称运行，主要包含长时间负荷不对称和电网中输电线路阻抗不对称的运行状态。短时间的不对称运行，主要指电网或发电机发生不对称故障，如单相接地，两相
47、短路及采用单相重合间时的操作过程；发电机出口断路器在正常操作及故障状态下未能将三相全部合入或断开的运行状态。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 （1）负序电流对发电机运行的危害发电机不对称运行时定子绕组中存在负序电流，它在定、转子气隙中建立以同步旋转，方向与转子旋转方向相反的负序磁场，并在转子本体各个部件中感应出2倍工频（2f=100Hz）的电流。以汽轮发电机为为例，其流通路径如图20所示。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 图20 汽轮发电机转子 表面负序电流流经路径1 护环 2阻尼环3 阻尼条 4 横向槽5 槽楔 6护环嵌装处图中，2倍工频电流流
48、经转子本体，槽楔及护环，并在这些部件及各部件的接触和嵌装处产生很大的损耗和温升。在某些局部过热区温度将达金属材料的熔融温度，使槽楔与转子钢齿，护环与转子本体嵌装面等处严重烧损。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 （2）负序电流烧损转子实例一台QFS-300-2型300MW汽轮发电机，在一次停机过程中，因出口主变压器高压侧断路器A相拒动，致使单相运行约540s。因停机时间限制，未及时抽出转子检查，以后又继续运行6337h，起动16次，1985年3月抽出转子检查发现：大齿（磁极）表面严重过热，局部发蓝，估计温度达300600，在大齿中部出现4条横向裂纹；在大齿上钢槽楔平衡孔中
49、有96个平衡铝螺钉因高浊烧熔而甩出；护环嵌装面过热发蓝，估计温度已达300以上，但未烧伤。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 一台QFSN-600-2型600MW 汽轮发电机在运行中因主变压器低压侧发生两相接地起火爆炸事故，造成发电机出线端A、C相突然短路。电厂急于抢修变压器及并网发电，未对发电机转子及时进行检查，经运行2000h后抽出转子检查发现，转子磁极表面阻尼槽楔与横向槽接合部位有多处过热烧熔区，熔痕较深，估计局部温度已达1000。发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 为防止负序电流烧损转子应采取以下措施：为防止负序电流烧损转子应采取以下措施：i
50、，设置完善的保护装置和监视手段ii，为防止发电机非全相运行，发电机变压器组的高压侧断路器应采用三相联动操作机构；应装设断路器失灵保护，当断路器动作失灵时，由失灵保护动作切除同一母线上所有电源。Iii，当发现发电机出口断路器三相不不能同时断开或闭合，发电机处于非全相故障运行时，运行人员应立即减小汽机的输出功率和发电机的励磁电流，使发电机有功和无功功率接近于零，以使负序电流达到最小 发电机发电机变压器组变压器组常见事故及处理常见事故及处理 七、防止发电机非同期并网七、防止发电机非同期并网 发电机误并列或发电机非同期并网是指发电机电压与电网电压的相角不同时的异常合闸并列。非同期并网的过程类似于发电机
