發電機非全相運行的分析與處理

沈超

摘 要：發電機非全相運行對于電廠和電力系統的穩定性有很大威脅，必須采取相應措施加以預防。本文分析了發電機非全相運行的原因、影響和危害，針對不同情況提出相應的處理方法。

關鍵詞：發電機；非全相運行；負序電流；處理

發電機的非全相運行主要是由于斷路器的一相或兩相未斷開而造成不對稱運行。在電力系統中，由于斷路器操作機構及其電氣控制回路等故障引起的斷路器的非全相運行，不及時或不當的處理將會導致發電機過熱或燒損事故，給發電廠造成直接的經濟損失，同時還會危害到電力系統的安全與穩定。因此，發電機的運行人員一定要減少事故的發生并及時的正確的處理事故，保障發電機的正常運行，從而減少發電企業的經濟損失，維護電網系統的安全運行。

1 發電機非全相運行的原因

發電機發生非全相運行主要由主斷路器的非全相運行和斷路器失靈保護故障引起的。目前，大型發電機大多采用三相分相操作的主開關。三相機構分相操作發電機主開關在進行合、跳閘過程中，由于某種原因造成一相或兩相開關未合好或未跳開，致使定子三相電流嚴重不平衡。造成發電機非全相運行的原因有很多，比如說在正常運行中系統發生故障后一相或兩相跳閘，雖然重合閘重新恢復供電，但時間不長引起的，或是主斷路器的非全相運行和斷路器的失靈故障引起的。而在故障發生后，運行人員沒能及時發現并給予重視，或是處理時間過長，結果導致由于長時間非全相運行損壞發電機。

2 發電機非全相運行的危害

2.1 非全相運行對發電機的危害

發電機在正常運行中發生非全相運行，當負序電流流過發電機時，將產生負序旋轉磁場，這個磁場將可能對發電機產生下列影響：發電機轉子發熱；機組振動增大；定子繞組由于負荷不平衡導致個別相繞組過熱。發電機負序電流將可能超過8%額定值的水平，給發電機的安全運行帶來非常大的隱患，尤其是產生局部高溫區，則更加危險。

大多發電機轉子繞組和鐵芯采用的氫冷方式，當發電機發生非全相運行時，雖然在發電機兩端設計有密封油系統，但發電機漏氫現象或多或少的普遍存在。因此一旦發生發電機非全相運行，如果處理不及時，使發電機變成異步運行，發電機的振動將大大增加，兩端密封瓦可能損壞，振動摩擦產生的火花有可能與發電機泄漏出來的氫氣接觸，造成發電機發生氫氣爆炸的危險，導致發電機發生氫氣爆炸的嚴重事故。這不僅將造成機組事故停運，甚至威脅人身安全，而且發電機損壞后長時間地進行檢修，給電廠的經濟帶來嚴重損失，對于缺電的電網系統也會帶來一定安全隱患。

2.2 非全相運行對系統的危害

在嚴重的情況下，導致輸電線路發生非全相運行時，負序電流和零序電流可以在非全相運行的線路中流通，也可以在與之相連接的線路中流通，可能影響這些線路的繼電保護的工作狀態，甚至引起不正確動作。此外，在長時間非全相運行時，網絡中還可能同時發生短路（包括非全相運行的區內和區外），這時，很可能使系統的繼電保護誤動作。電力系統在不對稱和非全相運行情況下，零序電流長期通過大地，接地裝置的電位升高，跨步電壓與接觸電壓也升高。不對稱運行時，各相電流大小不等，使系統損耗增大，同時，系統潮流不能按經濟分配，也將影響運行的經濟性。

3 發電機非全相運行的處理

運行實踐證明，發電機非全相運行故障大多數發生在機組解列、并列的操作過程中，正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發電機轉子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發電機勵磁、穩定機組轉速、減少機組出力、控制定子電流的原則，嚴格按照合理順序進行操作和調整，完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內。

發電機在非全相運行中，不得打閘停機，若主汽門已關閉或滅磁開關已跳閘，應立即拉開母聯開關以及發變組所接母線所有開關。不得拉開滅磁開關，這主要考慮到的是如果汽輪機打閘，發電機將變成電動機運行，發電機將從系統中吸收有功，系統周波下降，而對于汽輪機來說，無蒸汽長時間運行時，末級葉片會與空氣摩擦而過熱，特別是大容量機組是不允許的，要維持汽輪機最小允許功率以上運行。

在發電機運行中出現非全相運行時，在主汽門未關閉的情況下，要立即降負荷，使不平衡值符合標準范圍，且在調節過程中還要注意機組的功率因數是否超出標準值，嚴密監視發電機定子三相電流不平衡情況及發電機各部溫度各瓦振動，確定主開關無故障的情況下將主開關斷開，若還是不可行則需要聯系對側拉開關。

在發電機并列時出現非全相運行時，運行人員要立即檢查開關的合閘位置指示，如果開關一相沒有合上，可以重新發出合閘脈沖，如果沒有達到效果要馬上降低發電機負荷至零，解列機組。如果開關兩相沒有合上，就要立刻將合上的一相開關拉開，慢慢增加負荷，并注意定子三相電流的平衡，再根據其穩定一點點增加負荷。

在發電機解列后出現非全相運行時，要立即降低發電機電壓，同時注意監視定子電流的指示是否平衡。這時不應拉開滅磁開關，要保持發電機轉速在規定范圍內。如果由于主開關本身引起，應立即將有、無功負荷降至接近空載狀態，三相不平衡電流不得超過額定值的8%，經同期裝置將發變組主開關合上，若合不上，應立即拉開該開關，若拉不開應立即倒母線，用母聯開關將發變組解列。

4 防止發電機非全相運行的措施

4.1認真貫徹執行《電力生產重大事故二十五項反措》中“防止發電機非全相運行”的相關要求與管理規定，做好發電機非全相運行的預防工作。

4.2加強高壓開關設備的全過程管理。建立一系列全過程管理工作的規章制度。開關的選擇最好使用三相操作的斷路器作為發變組出口開關和母聯開關，即使發電機發生非全相運行也能通過失靈保護及時全相斷開母聯開關，使處于非全相運行的發電機及時擺脫非全相運行，保證系統的安全穩定和保護發電機不被損壞。

4.3要嚴格認真地按照斷路器安裝和檢修工藝要求，提高斷路器的安裝和檢修水平。要加強對設備的質量檢修與過程管理，為防止機構失靈，對機構內傳動軸、鎖釘進行定期潤滑，保證傳動部分靈活為，保證機構箱門處于嚴密關閉狀態，杜絕線圈受潮，機構靈件銹蝕的狀況發生，為發電機的安全運行提供好的安全基礎保障。二次回路要檢查轉換接點壓力是否足夠，接線端子是否松動，行程是否滿足要求，合閘接觸器或輔助開關接觸器是否良好，確保操作機構及電氣回路保證完好狀態。

4.4組織運行人員對于各項預防事故技術措施進行認真的學習，對以前發生的事故進行系統細致科學的分析和總結，學習經驗教訓，為今后的預防工作提供良好的經驗基礎。

4.5在進行倒閘操作時要做好事故預想，當發生非全相事故時，做到心中有數。運行人員在進行發電機組并列倒閘操作時，一定要按照電氣倒閘操作的要求逐條進行，在合出口刀閘時，仔細檢查并確證開關三相均在斷位，不僅要檢查各相位置指示器指示在斷位，還要檢查開關下部彈簧，有否斷裂，當存在疑問時，切不可擅自操作，處理完畢后方可進行操作。

5 結論

發電機非全相運行威脅到系統穩定和機組的安全。只要生產人員掌握故障發生原因以及解決辦法，及時采取措施，積極的正確的處理，就可以避免發電機的損壞以及系統事故的發生。因此，必須要加強人員培訓以及事故演習，清楚發電機非全相運行的現象、產生原因和處理方法，在發電機發生非全相運行時及時、迅速、準確地處理，從而保證系統的穩定和機組的安全。

參考文獻：

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[2]夏文武.發電機非全相運行分析及處理[J].江西電力，2007（3）。