2013年電氣工程師考試《發(fā)輸變電》8

　　發(fā)電機的振蕩和失步

　　同步發(fā)電機正常運行時，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成有彈性的磁力線聯(lián)系。當(dāng)負載增加時，功角將增大，這相當(dāng)于把磁力線拉長;當(dāng)負載減小時，功角將減小，這相當(dāng)于磁力線縮短。當(dāng)負載突然變化時，由于轉(zhuǎn)子有慣性，轉(zhuǎn)子功角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值，而是在新的穩(wěn)定值左右要經(jīng)過若干次擺動，這種現(xiàn)象稱為同步發(fā)電機的振蕩。

　　振蕩有兩種類型：一種是振蕩的幅度越來越小，功角的擺動逐漸衰減，最后穩(wěn)定在某一新的功角下，仍以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，稱為同步振蕩;另一種是振蕩的幅度越來越大，功角不斷增大，直至脫出穩(wěn)定范圍，使發(fā)電機失步，發(fā)電機進入異步運行，稱為非同步振蕩。

　　發(fā)電機振蕩或失步時的現(xiàn)象

　　a)定子電流表指示超出正常值，且往復(fù)劇烈運動。這是因為各并列電勢間夾角發(fā)生了變化，出現(xiàn)了電動勢差，使發(fā)電機之間流過環(huán)流。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的擺動，使電動勢間的夾角時大時小，力矩和功率也時大時小，因而造成環(huán)流也時大時小，故定子電流的指針就來回擺動。這個環(huán)流加上原有的負荷電流，其值可能超過正常值。

　　b)定子電壓表和其他母線電壓表指針指示低于正常值，且往復(fù)擺動。這是因為失步發(fā)電機與其他發(fā)電機電勢間夾角在變化，引起電壓擺動。因為電流比正常時大，壓降也大，引起電壓偏低。

　　c)有功負荷與無功負荷大幅度劇烈擺動。因為發(fā)電機在未失步時的振蕩過程中送出的功率時大時小，以及失步時有時送出有功，有時吸收有功的緣故。

　　d)轉(zhuǎn)子電壓、電流表的指針在正常值附近擺動。發(fā)電機振蕩或失步時，轉(zhuǎn)子繞組中會感應(yīng)交變電流，并隨定子電流的波動而波動，該電流疊加在原來的勵磁電流上，就使得轉(zhuǎn)子電流表指針在正常值附近擺動。

　　e)頻率表忽高忽低地擺動。振蕩或失步時，發(fā)電機的輸出功率不斷變化，作用在轉(zhuǎn)子上的力矩也相應(yīng)變化，因而轉(zhuǎn)速也隨之變化。

　　f)發(fā)電機發(fā)出有節(jié)奏的鳴聲，并與表計指針擺動節(jié)奏合拍。

　　g)低電壓繼電器過負荷保護可能動作報警。

　　h)在控制室可聽到有關(guān)繼電器發(fā)出有節(jié)奏的動作和釋放的響聲，其節(jié)奏與表計擺動節(jié)奏合拍。

　　i)水輪發(fā)電機調(diào)速器平衡表指針擺動;可能有剪斷銷剪斷的信號;壓油槽的油泵電動機起動頻繁。

　　u發(fā)電機振蕩和失步的原因

　　根據(jù)運行經(jīng)驗，引起發(fā)電機振蕩和失步的原因有：

　　a)靜態(tài)穩(wěn)定破壞。這往往發(fā)生在運行方式的改變，使輸送功率超過當(dāng)時的極限允許功率。

　　b)發(fā)電機與電網(wǎng)聯(lián)系的阻抗突然增加。這種情況常發(fā)生在電網(wǎng)中與發(fā)電機聯(lián)絡(luò)的某處發(fā)生短路，一部分并聯(lián)元件被切除，如雙回線路中的一回背斷開，并聯(lián)變壓器中的一臺被切除等。

　　c)電力系統(tǒng)的功率突然發(fā)生不平衡。如大容量機組突然甩負荷，某聯(lián)絡(luò)線跳閘，造成系統(tǒng)功率嚴(yán)重不平衡。

　　d)大機組失磁。大機組失磁，從系統(tǒng)吸收大量無功功率，使系統(tǒng)無功功率不足，系統(tǒng)電壓大幅度下降，導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。

　　e)原動機調(diào)速系統(tǒng)失靈。原動機調(diào)速系統(tǒng)失靈，造成原動機輸入力矩突然變化，功率突升或突降，使發(fā)電機力矩失去平衡，引起振蕩。

　　f)發(fā)電機運行時電勢過低或功率因數(shù)過高。

　　g)電源間非同期并列未能拉入同步。

　　u單機失步引起的振蕩與系統(tǒng)性振蕩的區(qū)別

　　a)失步機組的表計擺動幅度比其他機組表計擺動幅度要大;.

　　b)失步機組的有功功率表指針擺動方向正好與其他機組的相反，失步機組有功功率表擺動可能滿刻度，其他機組在正常值附近擺動。

　　系統(tǒng)性振蕩時，所有發(fā)電機表計的擺動是同步的。

　　發(fā)電機振蕩或失步的處理

　　當(dāng)發(fā)生振蕩或失步時，應(yīng)迅速判斷是否為本廠誤操作引起，并觀察是否有某臺發(fā)電機發(fā)生了失磁。如本廠情況正常，應(yīng)了解系統(tǒng)是否發(fā)生故障，以判斷發(fā)生振蕩或失步的原因。發(fā)電機發(fā)生振蕩或失磁的處理如下：

　　a)如果不是某臺發(fā)電機失磁引起，則應(yīng)立即增加發(fā)電機的勵磁電流，以提高發(fā)電機電動勢，增加功率極限，提高發(fā)電機穩(wěn)定性。這是由于勵磁電流的增加，使定、轉(zhuǎn)子磁極間的拉力增加，削弱了轉(zhuǎn)子的慣性，在發(fā)電機達到平衡點時而拉入同步。這時，如果發(fā)電機勵磁系統(tǒng)處在強勵狀態(tài)，1min內(nèi)不應(yīng)干預(yù)。

　　b)如果是由于單機高功率因數(shù)引起，則應(yīng)降低有功功率，同時增加勵磁電流。這樣既可以降低轉(zhuǎn)子慣性，也由于提高了功率極限而增加了機組穩(wěn)定運行能力。

　　c)當(dāng)振蕩是由于系統(tǒng)故障引起時，應(yīng)立即增加各發(fā)電機的勵磁電流，并根據(jù)本廠在系統(tǒng)中的地位進行處理。如本廠處于送端，為高頻率系統(tǒng)，應(yīng)降低機組的有功功率;反之，本廠處于受端且為低頻率系統(tǒng)，則應(yīng)增加有功功率，必要時采取緊急拉路措施以提高頻率。

　　d)如果是單機失步引起的振蕩，采取上述措施經(jīng)一定時間仍未進入同步狀態(tài)時，可根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定，將機組與系統(tǒng)解列，或按調(diào)度要求將同期的兩部分系統(tǒng)解列。

　　以上處理，必須在系統(tǒng)調(diào)度統(tǒng)一指揮下進行。

　　f)發(fā)電機運行時電勢過低或功率因數(shù)過高。

　　g)電源間非同期并列未能拉入同步。

　　u單機失步引起的振蕩與系統(tǒng)性振蕩的區(qū)別

　　a)失步機組的表計擺動幅度比其他機組表計擺動幅度要大;

　　b)失步機組的有功功率表指針擺動方向正好與其他機組的相反，失步機組有功功率表擺動可能滿刻度，其他機組在正常值附近擺動。

　　系統(tǒng)性振蕩時，所有發(fā)電機表計的擺動是同步的。

　　發(fā)電機振蕩或失步的處理

　　當(dāng)發(fā)生振蕩或失步時，應(yīng)迅速判斷是否為本廠誤操作引起，并觀察是否有某臺發(fā)電機發(fā)生了失磁。如本廠情況正常，應(yīng)了解系統(tǒng)是否發(fā)生故障，以判斷發(fā)生振蕩或失步的原因。發(fā)電機發(fā)生振蕩或失磁的處理如下：

　　a)如果不是某臺發(fā)電機失磁引起，則應(yīng)立即增加發(fā)電機的勵磁電流，以提高發(fā)電機電動勢，增加功率極限，提高發(fā)電機穩(wěn)定性。這是由于勵磁電流的增加，使定、轉(zhuǎn)子磁極間的拉力增加，削弱了轉(zhuǎn)子的慣性，在發(fā)電機達到平衡點時而拉入同步。這時，如果發(fā)電機勵磁系統(tǒng)處在強勵狀態(tài)，1min內(nèi)不應(yīng)干預(yù)。

　　b)如果是由于單機高功率因數(shù)引起，則應(yīng)降低有功功率，同時增加勵磁電流。這樣既可以降低轉(zhuǎn)子慣性，也由于提高了功率極限而增加了機組穩(wěn)定運行能力。

　　c)當(dāng)振蕩是由于系統(tǒng)故障引起時，應(yīng)立即增加各發(fā)電機的勵磁電流，并根據(jù)本廠在系統(tǒng)中的地位進行處理。如本廠處于送端，為高頻率系統(tǒng)，應(yīng)降低機組的有功功率;反之，本廠處于受端且為低頻率系統(tǒng)，則應(yīng)增加有功功率，必要時采取緊急拉路措施以提高頻率。

　　d)如果是單機失步引起的振蕩，采取上述措施經(jīng)一定時間仍未進入同步狀態(tài)時，可根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定，將機組與系統(tǒng)解列，或按調(diào)度要求將同期的兩部分系統(tǒng)解列。

　　以上處理，必須在系統(tǒng)調(diào)度統(tǒng)一指揮下進行。

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