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)行的重點防止對象。本文針對大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究，采用對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，驗證了理論分析的結(jié)果。同時，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)行故障時的一些處理方法： 1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵磁機(jī)時，應(yīng)在滅磁開關(guān)斷開時同時斷開發(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)。對于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于解列滅磁；對于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時間盡快恢復(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，保護(hù)動作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時限和反時限過負(fù)荷保護(hù)。定時限過負(fù)荷保護(hù)動作于信號或自動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對于容量在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)帶時限動作于信號，經(jīng)長時限動作于解列。 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，是指將原動機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對柴油發(fā)電機(jī)來說，是指首先關(guān)閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對水輪發(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)動作于信號或解列。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。動減負(fù)荷、降低勵磁電流。反時限過負(fù)荷保護(hù)動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)行的重點防止對象。所以在下面的章節(jié)中我將重點分析發(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，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)行時的故障特征是不同的，所以對非全相運(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)行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對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)行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。

只有正確的操作和保養(yǎng)才能減少柴油發(fā)電機(jī)氣缸套的異常磨損 柴油發(fā)電機(jī)氣缸套磨損的形式多樣而復(fù)雜，主要有：磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損和穴蝕等，通常是幾種磨損形式同時存在，互相影響，相互作用，從而加劇了氣缸套的磨損。柴油發(fā)電機(jī)氣缸套異常磨損與操作、保養(yǎng)方法有很大關(guān)系，只有保持正確的操作和保養(yǎng)方法，才能有效減少和柴油發(fā)電機(jī)氣缸套的異常磨損，延長使用壽命和大修間隔期，降低使用成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 氣缸套異常磨損的原因分析：氣缸套的磨損分為正常磨損和異常磨損。正常磨損是在正常工作條件下所發(fā)生的磨損，一般分3個階段，即：初始磨合期、穩(wěn)定磨損期和后期急劇磨耗期。正常磨損的磨損率較低，一般為0.01～0.08mm/1000h；異常磨損率則達(dá)到10～15mm/1000h。根據(jù)維修經(jīng)驗分析，在灰塵多的環(huán)境下工作的柴油發(fā)電機(jī)的氣缸套異常磨損主要與下列因素有關(guān)： 1.操作不正確造成的氣缸套異常磨損分為以下幾類： 超速超負(fù)荷作業(yè)：柴油發(fā)電機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn)時，活塞運(yùn)動速度加快，缸套和活塞環(huán)間摩擦表面溫度隨速度增加而升高，當(dāng)缸套表面溫度升高至200℃左右時，缸套表面潤滑油膜遭到破壞，摩擦狀態(tài)也由邊界摩擦變?yōu)楦赡Σ?。同樣，超?fù)荷作業(yè)時，進(jìn)油量增多，燃燒室內(nèi)空氣充量相對較為不足，造成燃料燃燒不完全，導(dǎo)致排氣溫度高，缸套表面溫度隨之上升，潤滑油膜被燒蝕、破壞，使摩擦面間潤滑不良，產(chǎn)生干摩擦。燃燒不完全和潤滑油被燒蝕，使缸套表面積炭增多，產(chǎn)生了磨粒磨損；同時潤滑油的高溫擴(kuò)散性差，易產(chǎn)生高溫腐蝕。因此，長期超速超負(fù)荷作業(yè)，缸套異常磨損特別嚴(yán)重。 頻繁變換工況：當(dāng)發(fā)電機(jī)在變換工況下運(yùn)行時，如啟動、停機(jī)、變負(fù)荷等，缸套和活塞環(huán)表面間的潤滑油膜會隨之發(fā)生變化，容易使缸套磨損。 為以下幾類： （1）“三濾”未清潔或失效而沒能及時更換：煙塵主要含有石英砂等，柴油發(fā)電機(jī)在含塵量較多的環(huán)境中作業(yè)時，灰塵易隨著空氣經(jīng)進(jìn)氣系統(tǒng)帶入氣缸中。此外也有可能是污染了灰塵的機(jī)油和燃油一道進(jìn)入發(fā)電機(jī)。當(dāng)空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機(jī)油弗列加濾清器因灰塵堵塞而未清潔或失效而無及時更換時，灰塵就較易進(jìn)入發(fā)電機(jī)，這些塵埃進(jìn)入摩擦面后，由于硬度比摩擦面高，引起磨粒磨損。有試驗表明，當(dāng)磨粒直徑在30m左右時，所造成的磨粒磨損為劇烈，而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨損則較輕微。在弗列加濾清器過濾效果良好的情況下，弗列加濾清器一般能過濾掉10m以上的磨粒，因此經(jīng)常清潔弗列加濾清器和及時更換失效的弗列加濾清器，對減少磨粒磨損有很大作用。 （2）冷卻水溫度太低或太高：冷卻水溫度過低，則因燃燒生成的二氧化碳、硫的氧化物容易與凝結(jié)于缸壁的水滴結(jié)合成碳酸、硫酸和亞硫酸，對缸壁造成嚴(yán)重的酸腐蝕；同時溫度低，燃料不能完全燃燒，一部分成為廢氣排出，一部分則滲入并破壞缸壁的潤滑油，導(dǎo)致摩擦面間潤滑不良，磨損加劇。冷卻水溫度太高，則使?jié)櫥宛B(yǎng)化嚴(yán)重。有試驗表明，溫度每增加10℃，氧化速度將增加一倍，因此，缸套壁溫度過高，潤滑油膜氧化速度進(jìn)行得很快，此時潤滑油粘度降低，油膜容易破壞，加劇磨損，根據(jù)對許多柴油機(jī)的試驗表明，冷卻水溫度在75～80℃為宜，此時磨損量較低；另外，潤滑油在高溫氧化后生成的積炭使摩擦表面產(chǎn)生磨粒磨損，使磨損更加嚴(yán)重。造成冷卻水溫度太低和太高的原因主要有：發(fā)電機(jī)頻繁開開停?；騿訒r節(jié)溫器失效致冷卻水始終未能進(jìn)行小循環(huán)使冷卻水溫度太低。水箱水量太少，水泵風(fēng)扇皮帶太松致風(fēng)扇風(fēng)力不足；冷卻水道堵塞水流不暢，水箱冷卻片污物多致散熱差；冷卻水道滲入高溫氣體；潤滑油變質(zhì)缸套積碳散熱差、磨損嚴(yán)重等，均會造成水溫偏高。 （3）燃燒室內(nèi)積炭多：柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，就會在活塞頂、進(jìn)排氣門、氣缸蓋的燃燒室上面積聚一定數(shù)量的積炭，若沒有及時清理，這些積炭就會在摩擦面間形成磨粒，使摩擦面產(chǎn)生磨粒磨損；同時因積炭造成表面散熱差，導(dǎo)致磨擦面間表面溫度升高，降低潤滑油的潤滑性能，也同樣加劇了氣缸套的磨損。 （4）潤滑油變質(zhì)：潤滑油變質(zhì)后對金屬表面的吸附力和分散力下降，從而使有腐蝕磨損表面更加嚴(yán)重，表面摩擦狀態(tài)也由于潤滑油的變質(zhì)而粘度下降，容易破壞潤滑油膜，使表面磨損加大，對此，應(yīng)定期更換潤滑油，確保表面處于良好潤滑狀態(tài)。 為防止氣缸套發(fā)生類似上面的異常磨損，應(yīng)做好以下幾點措施： 1）柴油發(fā)電機(jī)啟動后，應(yīng)適當(dāng)?shù)芈D(zhuǎn)一段較短時間，待溫度升高后，再帶負(fù)荷工作；柴油發(fā)電機(jī)在帶負(fù)荷工作時轉(zhuǎn)速應(yīng)均勻，不應(yīng)在超負(fù)荷情況下工作，工作溫度要保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，不可過高或過低； 2）按時清潔更換失效的空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機(jī)油弗列加濾清器；按不同季節(jié)更換不同的潤滑油，定期添加或更換油底殼的潤滑油；定期清潔活塞頂、氣門及氣缸蓋上的積炭；經(jīng)常清洗水箱，清通冷卻水道，檢查、調(diào)整風(fēng)扇皮帶，檢查節(jié)溫器性能，失效應(yīng)及時更換。 3）發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)有故障時要及時排除，避免因小故障而造成大的損失；