發(fā)電機(jī)多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加，大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來越重要。人們對(duì)發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來越高。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行對(duì)保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大，比如定子繞組過負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步，發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行，非全相運(yùn)行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。本文針對(duì)大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究，采用對(duì)稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。同時(shí)，就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問題提出了改進(jìn)方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運(yùn)行故障時(shí)的一些處理方法： 1、低勵(lì)磁或失磁對(duì)于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵(lì)磁機(jī)時(shí)，應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時(shí)同時(shí)斷開發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁；對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時(shí)間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵(lì)磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時(shí)限和反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)。定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對(duì)于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，經(jīng)長時(shí)限動(dòng)作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力，是指將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。 4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對(duì)于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，或減少該失步電機(jī)的有功出力，進(jìn)而將其牽入同步。動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運(yùn)行保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運(yùn)行故障，大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過程中，正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則，嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整，完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。所以在下面的章節(jié)中我將重點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。 非全相運(yùn)行時(shí)，由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運(yùn)行時(shí)的故障特征是不同的，所以對(duì)非全相運(yùn)行進(jìn)行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運(yùn)行一般采用對(duì)稱分量法來分析計(jì)算。對(duì)稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對(duì)稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對(duì)稱的電流(或電壓)，這三組各自獨(dú)立的對(duì)稱電流(或電壓)就稱為不對(duì)稱電流(或電壓)的對(duì)稱分量，每組對(duì)稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運(yùn)行時(shí)的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對(duì)于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。

發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)部件詳細(xì)介紹 噴油器 燃油共軌系統(tǒng)采用的是電控噴油器，它是根據(jù)電子控制單元的指令在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑦m量的燃油噴射到燃燒室中。電控高壓噴油器主要由噴油器體、噴油器控制電磁閥、噴油器偶件、O形密封圈、QR code信息片、噴油器電磁閥接線柱等部分組成。 電控噴油器的工作原理、工作過程如下。 ①未噴油狀態(tài)。高壓油軌內(nèi)的燃油進(jìn)入噴油器，但電磁閥沒通電，TWV閥關(guān)閉，控制室壓力等于油軌壓力，噴嘴關(guān)閉。 ②噴油過程。ECU控制電磁閥通電，TWV閥打開，控制室壓力得到釋放，使控制活塞上移，噴嘴打開噴射燃油。 ③噴油結(jié)束。電磁閥斷電，TWV閥關(guān)閉，控制室壓力與油軌壓力同步，噴嘴關(guān)閉，噴油結(jié)束。 電子控制單元 電子控制單元是整個(gè)柴油機(jī)電控系統(tǒng)的“計(jì)算機(jī)與控制中心”，它是電控系統(tǒng)的“大腦”整個(gè)電控系統(tǒng)的核心。它承擔(dān)整個(gè)電控系統(tǒng)的信號(hào)采集與處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算與分析、控制策略的實(shí)現(xiàn)、控制指令的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)的通信與交換等功能。 ECU通過各種傳感器和開關(guān)，采集到發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)信息，進(jìn)行分析計(jì)算并按此狀態(tài)下預(yù)先標(biāo)定好的 參數(shù)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量、噴油時(shí)間及噴油壓力，從而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，達(dá)到省油、、低排放的目的。 傳感器 傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，作用是進(jìn)行信號(hào)變換。柴油機(jī)電控系統(tǒng)中常用的傳感器有溫度、壓力、轉(zhuǎn)速傳感器等。 電控共軌系統(tǒng)中的傳感器一般有加速踏板位置傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等。 ①加速踏板位置傳感器。加速踏板位置傳感器分為電位器式（早期使用）和霍爾式兩種，常稱為“電子油門”，其作用是通過檢測(cè)加速踏板的位置了解駕駛員的愿望，進(jìn)而了解發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀況。位置傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，負(fù)荷越高，電壓越大，然后把此信息ECU由其進(jìn)行相關(guān)比較和計(jì)算后，發(fā)出指令控制相關(guān)的執(zhí)行器（如增加噴油量）。 加速踏板信號(hào)是雙路信號(hào)，信號(hào)1的電壓值約為信號(hào)2電壓值的2倍。 ②曲軸轉(zhuǎn)速傳感器。曲軸轉(zhuǎn)速傳感器（Ne傳感器）可以確定活塞上止點(diǎn)位置，同時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速。曲軸轉(zhuǎn)速傳感器安裝在飛輪殼體上。 傳感器信號(hào)產(chǎn)生的原理是：飛輪360°范圍內(nèi)按6°間隔打58個(gè)孔!剩下2孔未打，形成聞隙，作為判斷活塞上止點(diǎn)的依據(jù)。傳感器中的磁通跟隨著通過的孔與間隙而變化，產(chǎn)生正弦交流電壓，其波幅隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。設(shè)定間隙到傳感器位置的角度，可確定一缸上止點(diǎn)。結(jié)合凸輪軸傳感器正時(shí)凸輪，確定一缸點(diǎn)火上止點(diǎn)。 ③凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器安裝在高壓油泵總成上，通過測(cè)量高壓油泵凸輪軸轉(zhuǎn)速和位置，來確定柴油機(jī)噴油正時(shí)時(shí)聞（凸輪軸轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速的1/2）。 ④進(jìn)氣壓力傳感器。進(jìn)氣壓力傳感器的安裝位置：進(jìn)氣壓力傳感器為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器，其作用是把進(jìn)氣壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后發(fā)送給ECU，由ECU計(jì)算進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣量，用來控制噴油量（空燃比）。 ⑤軌壓傳感器。軌壓傳感器安裝在共軌管的一端，用于實(shí)時(shí)測(cè)量共軌管中的燃油壓力，測(cè)量范圍為0～200MPa。其原理是把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再將信號(hào)放大后輸送到ECU，由ECU對(duì)壓力控制閥（PCV）實(shí)施反饋控制，通過增減油泵供油量來調(diào)節(jié)油壓，使油壓穩(wěn)定在目標(biāo)值。 ⑥冷卻液溫度傳感器。冷卻液溫度傳感器安裝在節(jié)溫器體上，是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻傳感器，使用范圍為-40～130℃。該傳感器主要用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的溫度，把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，從而進(jìn)一步控制燃油噴射量。 進(jìn)氣溫度傳感器。進(jìn)氣溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，安裝于進(jìn)氣歧管上，主要用于測(cè)量進(jìn)氣管中的進(jìn)氣溫度，從而進(jìn)一步控制燃油噴射量。 執(zhí)行器 ①主繼電器控制。電裝共軌系統(tǒng)的主繼電器控制電路。當(dāng)打開點(diǎn)火開關(guān)到“ON”位置后，ECU端子中KEY/SW端子得電，M_REL端子就輸出低電平，導(dǎo)致主繼電器動(dòng)作，+BP端子就輸入24V電壓供給整個(gè)ECU工作；當(dāng)電源關(guān)斷或掉電時(shí)，M_REL端子由軟件控制，并不馬上變?yōu)楦唠娖?，而是維持一段時(shí)間，使得ECU有足夠時(shí)間保存數(shù)據(jù)。只有當(dāng)延遲時(shí)間結(jié)束后，M_REL端子才由低電平轉(zhuǎn)變成高電平，從而切斷ECU的工作電源。 ②PCV繼電器控制。壓力控制閥用于控制從供給泵到共軌管內(nèi)的燃油量，電裝共軌系統(tǒng)的PCV繼電器控制電路：當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打到“ON”位置時(shí)，PCV繼電器動(dòng)作，向PCV1和PCV2供電，當(dāng)ECU發(fā)出PCV驅(qū)動(dòng)指令后，三級(jí)管導(dǎo)通，PCV開始工作。 ③燃油計(jì)量閥。燃油計(jì)量閥安裝在高壓油泵的進(jìn)油位置，ECU通過控制其通電時(shí)間來調(diào)整油泵的燃油供給量，從而控制共軌中的燃油壓力值。 燃油計(jì)量單元在斷電狀態(tài)下，靠彈簧作用力，閥處于全開位置當(dāng)通電后電磁閥作用，克服彈簧力，將閥關(guān)閉。在柴油機(jī)啟動(dòng)或柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)ECU的指令來執(zhí)行電磁閥的動(dòng)作，保證高壓軌內(nèi)壓力穩(wěn)定在規(guī)定要求。