汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷的原因分析及判斷

周漢齋

摘要：汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷是一種相對嚴(yán)重的生產(chǎn)安全故障，如果處置不當(dāng)，極易造成故障升級、危害增大，嚴(yán)重影響整個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至可能造成惡劣安全事故，本文從甩負(fù)荷的定義、分類、原因分析及防范措施等進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組；甩負(fù)荷；保護(hù)；超速

一、汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷的定義

所謂甩負(fù)荷事故是指汽輪發(fā)電機(jī)組突然卸掉全部或部分負(fù)荷的一種事故現(xiàn)象。對于汽輪發(fā)電機(jī)組而言，甩負(fù)荷分為兩種1、汽輪機(jī)甩負(fù)荷；2、發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷。無論哪種甩負(fù)荷事故的發(fā)生對汽輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行影響很大，必須引起運(yùn)行值班人員和有關(guān)人員的高度重視。對于我們運(yùn)行人員而言，應(yīng)該熟練掌握機(jī)組甩負(fù)荷的現(xiàn)象、原因最重要的就是掌握甩負(fù)荷后的事故處理，盡可能的減小事故損失。

二、汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷分類

如上文所提到的對于汽輪發(fā)電機(jī)組而言，甩負(fù)荷分為如下兩類：

（一）汽輪機(jī)甩負(fù)荷

汽機(jī)甩負(fù)荷指的是由于汽輪機(jī)發(fā)生調(diào)速系統(tǒng)故障或油動(dòng)機(jī)故障致使汽機(jī)的主汽門或者調(diào)門關(guān)閉造成汽缸不進(jìn)汽，使得發(fā)電機(jī)不對外做功，反而從電網(wǎng)吸收功率，機(jī)組轉(zhuǎn)速維持額定轉(zhuǎn)速，但容易造成汽機(jī)的低壓缸鼓風(fēng)摩擦過熱，需要投入低壓缸減溫水。

（二）發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷

發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷指的是發(fā)電機(jī)出口開關(guān)突然跳閘和電網(wǎng)解列，此時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速超速，極有可能造成超速保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，甚至造成機(jī)組飛車的重大事故發(fā)生。（這是因?yàn)楫?dāng)發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，線路負(fù)荷降低或?yàn)榱悖拱l(fā)電機(jī)定子磁場相對轉(zhuǎn)子磁阻力降低，同時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)的勵(lì)磁電流也下降，轉(zhuǎn)子的激磁也就減弱，原動(dòng)機(jī)負(fù)載減輕了，轉(zhuǎn)速就相應(yīng)提高），因此相比這兩種甩負(fù)荷而言，發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷的危險(xiǎn)性比汽機(jī)甩負(fù)荷的危險(xiǎn)性更大。

三、導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷的原因分析及判斷

根據(jù)上文對汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷分類我們將其分為如下四小類進(jìn)行分析：

1.因供電輸變線路突然跳閘，使機(jī)組負(fù)荷無法正常輸出；

2.發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作，跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)；

3.汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作，高中壓自動(dòng)主汽門突然關(guān)閉；

4.運(yùn)行中某一自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門或某一油動(dòng)機(jī)突然關(guān)閉。

機(jī)組發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行值班人員要迅速判明甩負(fù)荷的原因，然后才能采取對應(yīng)的措施進(jìn)行處理，判斷的方法主要有以下幾種：

（1）當(dāng)由電氣原因（上述1，2種類型）造成機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，則發(fā)電機(jī)甩去全部或大部分負(fù)荷（僅剩下廠用電負(fù)荷），這時(shí)機(jī)組最顯著的特征是轉(zhuǎn)速升高，若汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性不理想，就會(huì)造成汽輪機(jī)超速保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)。

（2）當(dāng)由汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作（上述第3種類型）造成機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，則發(fā)電機(jī)組會(huì)甩去全部負(fù)荷，此時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速與甩負(fù)荷前相比基本不變。由于高中壓自動(dòng)主汽門的關(guān)閉，切斷了進(jìn)入汽輪機(jī)的所有蒸汽，此時(shí)機(jī)組得以維持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速全靠電網(wǎng)的返送電，即發(fā)電機(jī)組變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行模式，稱為逆功率運(yùn)行（一般都有逆功率保護(hù)，主汽門關(guān)聯(lián)跳油開關(guān)）

（3）當(dāng)由于主汽門或調(diào)門突關(guān)（上述第4種類型）造成機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，則發(fā)電機(jī)組僅甩去部分負(fù)荷，機(jī)組轉(zhuǎn)速保持不變。其甩負(fù)荷量視突然關(guān)閉的主調(diào)門的通流量，占機(jī)組當(dāng)時(shí)進(jìn)汽量的份額而定，同時(shí)也與主調(diào)門的類別有關(guān)

四、汽輪發(fā)電機(jī)組甩負(fù)荷的危害分析

1.造成機(jī)組超速。甩負(fù)荷是造成機(jī)組超速的主要因素，超速的結(jié)果往往會(huì)造成超速保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)，更有甚者還會(huì)輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作不正常造成汽輪發(fā)電機(jī)組因飛車而毀壞。

2.甩負(fù)荷后會(huì)在汽缸、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力。甩負(fù)荷后機(jī)組負(fù)荷發(fā)生了大幅度的變化，則進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量隨之而減小，由于調(diào)速汽門的節(jié)流作用，通過汽輪機(jī)通流部分的蒸汽溫度將發(fā)生大幅度的降低，使汽缸、轉(zhuǎn)子表面受到急劇冷卻，致使其中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。

3.導(dǎo)致定子電壓過高。這主要是因?yàn)椋涸谒ω?fù)荷的瞬間，發(fā)電機(jī)的磁鏈不能突變，在短暫的時(shí)間內(nèi)維持暫態(tài)電動(dòng)勢，以實(shí)現(xiàn)大功率輸送，而且原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和制動(dòng)設(shè)備有惰性，甩負(fù)荷后不能立即受到調(diào)速效果，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，頻率升高。在甩負(fù)荷瞬間，電壓上升，后因帶廠用電負(fù)荷運(yùn)行而使頻率迅速下降，因此過勵(lì)倍數(shù)大大升高，會(huì)遭受過勵(lì)磁的侵害。其危害表現(xiàn)如下：鐵心飽和后諧波磁通密度增大，使附加損耗加大，引起局部過熱。定子鐵心背部漏磁場的強(qiáng)度增強(qiáng)。背部漏磁場也是一交變磁場，在這一交變漏磁場中的定位筋，與定子繞組的線棒類似，將感應(yīng)出電動(dòng)勢。相鄰定位筋中的感應(yīng)電動(dòng)勢存在相角差，并通過定子鐵心構(gòu)成閉路，流過電流。正常情況下，定子鐵心背部精磁小，定位筋中的電動(dòng)勢也小，通過定位筋和鐵心的電流比較小；但是，當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，定子鐵心背部漏磁急劇增加，從而使通過定位筋和鐵心的電流急劇增加，在定位筋附近，電流密度很大，引起局部過熱。電壓越高，時(shí)間越長，引起的過熱越嚴(yán)重，甚至?xí)斐删植繜齻Ｈ绻ㄎ唤詈投ㄗ予F心接觸不良，產(chǎn)生過電壓后，在接觸面上可能會(huì)出現(xiàn)火花放電，對于氫冷機(jī)組，這是十分不利的。

4.嚴(yán)重威脅廠用電電源的安全運(yùn)行。在甩負(fù)荷瞬間，廠用電電壓升高，嚴(yán)重威脅廠用電電源的安全運(yùn)行，對設(shè)備的絕緣也造成一定的損害；當(dāng)廠用電電壓低于由交流電源供電的接觸器的返回電壓值時(shí)，交流接觸器跳閘，從而使部分電動(dòng)機(jī)跳閘，如疏水泵、定冷水泵、空氫側(cè)交流密封油泵等等，這必將危及機(jī)組的安全停運(yùn)；隨著電壓的進(jìn)一步降低，電動(dòng)機(jī)為了維持其出力不變，必然使電流增大，甚至超過額定值，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，對電動(dòng)機(jī)的絕緣構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，留下永久的隱患；切換廠用電電源后，一些大功率電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)使得備用電源負(fù)荷大幅增加，從而加重了備用電源的負(fù)擔(dān)。

此外，甩負(fù)荷后還會(huì)形成壓力容器超壓運(yùn)行，輕者引起安全閥動(dòng)作，重者造成壓力容器變形或爆破。

五、防范措施

1.為發(fā)電機(jī)配置性能良好的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器或調(diào)壓裝置，使發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)能抑制容性電流對發(fā)電機(jī)的助磁電樞反應(yīng)，從而防止過電壓的產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)也要為發(fā)電機(jī)配置反應(yīng)靈敏的調(diào)速系統(tǒng)，使得突然甩負(fù)荷時(shí)能有效限制因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升而造成的工頻過電壓。

2.要嚴(yán)格按照工藝要求和標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)組進(jìn)行檢修，確保調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性符合設(shè)計(jì)要求，保證調(diào)速系統(tǒng)工作性能滿足甩負(fù)荷的需要。

3.運(yùn)行中應(yīng)調(diào)整好軸承箱負(fù)壓和軸封供汽壓力，避免油中的顆粒度和水分超標(biāo)，同時(shí)要積極聯(lián)系化學(xué)加強(qiáng)對油樣的跟蹤化驗(yàn)，確保油質(zhì)合乎要求。

4.運(yùn)行中堅(jiān)持做主汽門、調(diào)門松動(dòng)試驗(yàn)，加強(qiáng)對各主汽門、調(diào)門動(dòng)作靈敏度進(jìn)行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作不靈敏要及時(shí)聯(lián)系檢修處理，同時(shí)就地加強(qiáng)對其門桿機(jī)構(gòu)的巡查力度，防止發(fā)生門桿斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，確保各主汽門、調(diào)門動(dòng)作靈活可靠。

5.機(jī)組大、小修后再啟動(dòng)時(shí)，確保主汽門、調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)的正常進(jìn)行，確保試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可靠。

6.通過仿真機(jī)及現(xiàn)場培訓(xùn)，加強(qiáng)運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)技能，提高應(yīng)對突發(fā)事故的處理能力，特別是在保護(hù)動(dòng)作不正常或拒動(dòng)時(shí)的處理能力。endprint