发电机非全相运行的分析与处理

沈超

摘 要：发电机非全相运行对于电厂和电力系统的稳定性有很大威胁，必须采取相应措施加以预防。本文分析了发电机非全相运行的原因、影响和危害，针对不同情况提出相应的处理方法。

关键词：发电机；非全相运行；负序电流；处理

发电机的非全相运行主要是由于断路器的一相或两相未断开而造成不对称运行。在电力系统中，由于断路器操作机构及其电气控制回路等故障引起的断路器的非全相运行，不及时或不当的处理将会导致发电机过热或烧损事故，给发电厂造成直接的经济损失，同时还会危害到电力系统的安全与稳定。因此，发电机的运行人员一定要减少事故的发生并及时的正确的处理事故，保障发电机的正常运行，从而减少发电企业的经济损失，维护电网系统的安全运行。

1 发电机非全相运行的原因

发电机发生非全相运行主要由主断路器的非全相运行和断路器失灵保护故障引起的。目前，大型发电机大多采用三相分相操作的主开关。三相机构分相操作发电机主开关在进行合、跳闸过程中，由于某种原因造成一相或两相开关未合好或未跳开，致使定子三相电流严重不平衡。造成发电机非全相运行的原因有很多，比如说在正常运行中系统发生故障后一相或两相跳闸，虽然重合闸重新恢复供电，但时间不长引起的，或是主断路器的非全相运行和断路器的失灵故障引起的。而在故障发生后，运行人员没能及时发现并给予重视，或是处理时间过长，结果导致由于长时间非全相运行损坏发电机。

2 发电机非全相运行的危害

2.1 非全相运行对发电机的危害

发电机在正常运行中发生非全相运行，当负序电流流过发电机时，将产生负序旋转磁场，这个磁场将可能对发电机产生下列影响：发电机转子发热；机组振动增大；定子绕组由于负荷不平衡导致个别相绕组过热。发电机负序电流将可能超过8%额定值的水平，给发电机的安全运行带来非常大的隐患，尤其是产生局部高温区，则更加危险。

大多发电机转子绕组和铁芯采用的氢冷方式，当发电机发生非全相运行时，虽然在发电机两端设计有密封油系统，但发电机漏氢现象或多或少的普遍存在。因此一旦发生发电机非全相运行，如果处理不及时，使发电机变成异步运行，发电机的振动将大大增加，两端密封瓦可能损坏，振动摩擦产生的火花有可能与发电机泄漏出来的氢气接触，造成发电机发生氢气爆炸的危险，导致发电机发生氢气爆炸的严重事故。这不仅将造成机组事故停运，甚至威胁人身安全，而且发电机损坏后长时间地进行检修，给电厂的经济带来严重损失，对于缺电的电网系统也会带来一定安全隐患。

2.2 非全相运行对系统的危害

在严重的情况下，导致输电线路发生非全相运行时，负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通，也可以在与之相连接的线路中流通，可能影响这些线路的继电保护的工作状态，甚至引起不正确动作。此外，在长时间非全相运行时，网络中还可能同时发生短路（包括非全相运行的区内和区外），这时，很可能使系统的继电保护误动作。电力系统在不对称和非全相运行情况下，零序电流长期通过大地，接地装置的电位升高，跨步电压与接触电压也升高。不对称运行时，各相电流大小不等，使系统损耗增大，同时，系统潮流不能按经济分配，也将影响运行的经济性。

3 发电机非全相运行的处理

运行实践证明，发电机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。

发电机在非全相运行中，不得打閘停机，若主汽门已关闭或灭磁开关已跳闸，应立即拉开母联开关以及发变组所接母线所有开关。不得拉开灭磁开关，这主要考虑到的是如果汽轮机打闸，发电机将变成电动机运行，发电机将从系统中吸收有功，系统周波下降，而对于汽轮机来说，无蒸汽长时间运行时，末级叶片会与空气摩擦而过热，特别是大容量机组是不允许的，要维持汽轮机最小允许功率以上运行。

在发电机运行中出现非全相运行时，在主汽门未关闭的情况下，要立即降负荷，使不平衡值符合标准范围，且在调节过程中还要注意机组的功率因数是否超出标准值，严密监视发电机定子三相电流不平衡情况及发电机各部温度各瓦振动，确定主开关无故障的情况下将主开关断开，若还是不可行则需要联系对侧拉开关。

在发电机并列时出现非全相运行时，运行人员要立即检查开关的合闸位置指示，如果开关一相没有合上，可以重新发出合闸脉冲，如果没有达到效果要马上降低发电机负荷至零，解列机组。如果开关两相没有合上，就要立刻将合上的一相开关拉开，慢慢增加负荷，并注意定子三相电流的平衡，再根据其稳定一点点增加负荷。

在发电机解列后出现非全相运行时，要立即降低发电机电压，同时注意监视定子电流的指示是否平衡。这时不应拉开灭磁开关，要保持发电机转速在规定范围内。如果由于主开关本身引起，应立即将有、无功负荷降至接近空载状态，三相不平衡电流不得超过额定值的8%，经同期装置将发变组主开关合上，若合不上，应立即拉开该开关，若拉不开应立即倒母线，用母联开关将发变组解列。

4 防止发电机非全相运行的措施

4.1认真贯彻执行《电力生产重大事故二十五项反措》中“防止发电机非全相运行”的相关要求与管理规定，做好发电机非全相运行的预防工作。

4.2加强高压开关设备的全过程管理。建立一系列全过程管理工作的规章制度。开关的选择最好使用三相操作的断路器作为发变组出口开关和母联开关，即使发电机发生非全相运行也能通过失灵保护及时全相断开母联开关，使处于非全相运行的发电机及时摆脱非全相运行，保证系统的安全稳定和保护发电机不被损坏。

4.3要严格认真地按照断路器安装和检修工艺要求，提高断路器的安装和检修水平。要加强对设备的质量检修与过程管理，为防止机构失灵，对机构内传动轴、锁钉进行定期润滑，保证传动部分灵活为，保证机构箱门处于严密关闭状态，杜绝线圈受潮，机构灵件锈蚀的状况发生，为发电机的安全运行提供好的安全基础保障。二次回路要检查转换接点压力是否足够，接线端子是否松动，行程是否满足要求，合闸接触器或辅助开关接触器是否良好，确保操作机构及电气回路保证完好状态。

4.4组织运行人员对于各项预防事故技术措施进行认真的学习，对以前发生的事故进行系统细致科学的分析和总结，学习经验教训，为今后的预防工作提供良好的经验基础。

4.5在进行倒闸操作时要做好事故预想，当发生非全相事故时，做到心中有数。运行人员在进行发电机组并列倒闸操作时，一定要按照电气倒闸操作的要求逐条进行，在合出口刀闸时，仔细检查并确证开关三相均在断位，不仅要检查各相位置指示器指示在断位，还要检查开关下部弹簧，有否断裂，当存在疑问时，切不可擅自操作，处理完毕后方可进行操作。

5 结论

发电机非全相运行威胁到系统稳定和机组的安全。只要生产人员掌握故障发生原因以及解决办法，及时采取措施，积极的正确的处理，就可以避免发电机的损坏以及系统事故的发生。因此，必须要加强人员培训以及事故演习，清楚发电机非全相运行的现象、产生原因和处理方法，在发电机发生非全相运行时及时、迅速、准确地处理，从而保证系统的稳定和机组的安全。

参考文献：

[1]江红军.发电机非全相运行的危害与预防策略[J].电力科学与工程，2008（6）；

[2]夏文武.发电机非全相运行分析及处理[J].江西电力，2007（3）。