發(fā)電機非同期并網(wǎng)的危害和預防措施

2025/5/1 14:04:07 人評論次瀏覽分類：電工基礎文章地址：http://www.huatongjz.com/tech/6056.html

在發(fā)電廠的生產過程當中，發(fā)電機組與系統(tǒng)的并列是一項非常重要的操作。由于各種原因在并列過程中發(fā)生事故的現(xiàn)象時有發(fā)生，這種事故對電力生產和電氣設備造成的損失和損害都是非常嚴重的，因此我們有必要對發(fā)電機組在并列過程中所發(fā)生的故障，進行認真的分析提高認識，找出發(fā)生故障的原因并加以解決，以利于以后的安全生產。

什么是非同期并網(wǎng)?
同期系統(tǒng)是電站電氣操作回路的重要組成部分，對于發(fā)電機組安全并網(wǎng)起著及其重要的作用。準同期是目前普遍采用的一種并網(wǎng)方式。同期裝置對待并兩例電源電壓的相序、頻率、相位等進行準確的檢測和判斷，當待并兩側電源電壓各參數(shù)基本相同時，自動或手動完成并網(wǎng)操作。但是，往往因系統(tǒng)接線有誤，運行人員誤操作，會造成非同期并列的嚴重后果。

所謂非同期并列是指凡不符合準同期條件下進行并列，就是說將帶勵磁機發(fā)電機并入電網(wǎng)。非同期并網(wǎng)是發(fā)電廠電氣操作的惡性事故之一。

發(fā)電機并入電網(wǎng)分為準同期并列和自同期并列。準同期并列就是在并列操作前，調節(jié)發(fā)電機勵磁，當發(fā)電機的電壓相位，頻率，幅值分別與并列點系統(tǒng)的電壓，相位，頻率，幅值相接近時，將發(fā)電機斷路器合閘，完成并列操作。自同期并列就是先將勵磁繞組經過一個電阻閉路，在不加勵磁的情況下，當待并發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率接近時，合上發(fā)電機斷路器，緊接著加上勵磁，利用發(fā)電機的自整步作用。就是借助于原動機的轉矩和同頻轉矩相作用，將發(fā)電機拉入同步。我廠的發(fā)電機采用的是準同期并列，因為準同期的優(yōu)點是發(fā)電機沒有沖擊電流，對電力系統(tǒng)沒有什么影響，但必須滿足準同期并列的所有條件，否則造成非同期并列，產生很大的沖擊電流，比機端三相短路的沖擊電流還大一點。

準同期并列又分為手動準同期和自動準同期并列二種，我們的小型機組都采用準同期并列，準同期并列應具備的理想條件和實際條件。
1、發(fā)電機電壓等于系統(tǒng)電壓(允許電壓偏差不大于5%)；
2、發(fā)電機頻率等于系統(tǒng)頻率(允許頻率偏差不大于0.1HZ)；
3、發(fā)電機電壓相位與系統(tǒng)電壓相位相同；
4、發(fā)電機電壓相序與系統(tǒng)電壓相序一致。
這幾個條件是少一不可的，如果少一個會產生非同期并列的嚴重后果。

發(fā)電機非同期并列的現(xiàn)象
發(fā)電機非同期并列時，發(fā)電機轉子會產生強大的電流沖擊，定子電流表劇烈擺動，定子電壓表也隨之擺動，發(fā)電機劇烈振動，并發(fā)出轟鳴聲，其節(jié)奏與表計擺動相同。

發(fā)生發(fā)電機非同期并列的處理
發(fā)電機非同期并列應根據(jù)事故的現(xiàn)象正確判斷處理，當同期條件相關差不懸殊時，發(fā)電機無強烈振動和轟鳴聲，且表計擺動能很快區(qū)域緩和，則不必停機，機組會很快給被系統(tǒng)拉入同步，進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。若非同期并列對發(fā)電機產生很大的沖擊和引起劇烈的振動，且表計擺動不衰減時，應立即解列停機，待試驗檢查確認機組無損壞后，方可重新啟動并列。

引起非同期并列的原因：
1、電壓不等;
2、電壓相位不一致;
3、頻率不等;
4、自動準同期并列時同期裝置故障;
5、自動準同期并列時操作人員沒有按操作票操作;
6、手動準同期操作時操作人員沒有按操作票操作;
7、手動準同期并網(wǎng)時同步表故障;
8、新安裝或大修后的機組投入運行前沒有進行發(fā)電機相序檢查核相，有關的電壓感器二次回路檢修后沒有進行核相;
9、相關的表計指示不正確。

非同期并列的危害
非同期并列時，由于合閘時沖擊電流很大，巨大的沖擊電流對發(fā)電機和變壓器及系統(tǒng)造成嚴重沖擊，機組將發(fā)出強烈的振動，使待并發(fā)電機繞組變形，扭彎絕緣崩裂，定子繞組并頭套熔化，甚至將繞組燒毀，即使當時沒有損壞，也會造成嚴重的陷患，就整個電力系統(tǒng)來講，如果一臺大型發(fā)電機組發(fā)生非同期并列，這臺發(fā)電機組與系統(tǒng)發(fā)生功率的振蕩，嚴重擾亂整個系統(tǒng)的正常安全運行，甚至會造成整個電網(wǎng)的崩潰。具體如下：

1、電壓不等的情況：并列瞬間發(fā)電機產生沖擊電流，其周期分量有效值為
Iim=∣△U∣∕X"d
當發(fā)電機電壓UG大于系統(tǒng)電壓Ux時，Iim滯后90°對發(fā)電機起去磁作用，發(fā)電機并列后立即帶無功功率，當發(fā)電機電壓UG小于系統(tǒng)電壓Ux時，Iim超前90°對發(fā)電機起助磁作用，發(fā)電機并列后立即從系統(tǒng)吸收無功功率，如果電壓差△U相差很大，則Iim過大(因為次暫態(tài)電抗X"d很小)，將會使發(fā)電機定子繞組發(fā)熱，或定子繞組端部在電動力作用下受損。

2、電壓相位不一致的情況：在并列瞬間發(fā)電機內產生沖擊電流,其周期分量有效值為
Iim=△U/Xd=2U/ Xd sin(δ/2)
當發(fā)電機電壓UG超前系統(tǒng)電壓UX時,Iim主要成分為UG同相位的有功分量(注意在并列時δ不能太大)，發(fā)電機并入系統(tǒng)時立即帶有功功率，對發(fā)電機有制動作用，有助于將發(fā)電機電壓拉到與系統(tǒng)電壓同相位;當UG滯后UX時，Iim的主要成分為與UG反向的有功分量，發(fā)電機并入系統(tǒng)時立即從系統(tǒng)吸收有功功率，對發(fā)電機有加速作用，同樣有助于將發(fā)電機電壓拉到與系統(tǒng)電壓同相位。相位不一致比電壓不一致的情況更為嚴重，如果δ很大(在180°范圍內)，則沖擊電流Iim很大，其有功分量在發(fā)電機軸上產生沖擊力矩，使設備燒毀,或使發(fā)電機大軸扭屈。特別是δ=180°時；xIim近似等于機端三相短路電流的兩倍,損壞最嚴重。

3、頻率不等的情況：發(fā)電機電壓UG與與系統(tǒng)電壓UX之間具有相對運動，如果這個相對運動比較較小,則發(fā)電機與系統(tǒng)之間的自整步作用,使發(fā)電機拉入同步;如果頻率差較大，則并列合閘后δ在0°到360°之間周期性變化，當δ=0°時，△U =0，則Iim =0；當δ= 180°時，△U =2UG=2UX，則Iim最大；當δ=360°時，△U=0，則Iim=0。發(fā)電機在頻率差較大的情況下并入系統(tǒng)，立即帶上較多正的(或負的)有功功率，對發(fā)電機轉子產生制動(或加速)的力矩,將使發(fā)電機產生機械振動，嚴重時導致失步，造成并列不成功。頻率相差較大,因轉子慣性沖力過大而不起作用. 如果發(fā)電機頻率低于系統(tǒng)頻率，并列后發(fā)電機將會吸收電網(wǎng)有功，其逆功率對汽輪機末級葉片造成損壞，嚴重時使汽輪機末級葉片疲勞端裂。

非同期并列的預防
1、在機組并網(wǎng)之前檢查表計的好壞，并網(wǎng)過程中多個表計進行比較以判斷正確
2、一定嚴格按操作票來操作，監(jiān)護人要監(jiān)護到位。
3、新安裝或大修的機組投入運行前一定要相序檢查和核相，有關的電壓互感器二次回路檢修后要進行核相
4、自動同期裝置一定要完好
5、并網(wǎng)之前，發(fā)電機要確認在熱備用狀態(tài)，發(fā)電機出口開關和PT一定要搖到工作位。
6、操作人員要熟悉本廠的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)
7、同步表指針停在零位不動或指針已指在零位時不準合閘。待并發(fā)電機在未并入系統(tǒng)前，與系統(tǒng)達到同期只是暫時的，同步表停在零位不動，可能是表內斷線或其他原因所致，不能合閘
8、同步表指向零位移動過快時，表明待并發(fā)電機與系統(tǒng)頻率相差太大，不易掌握斷路器的合閘操作時間，容易造成非同期，故不準合閘。
9、同步表指針過零位不穩(wěn)定而有跳動現(xiàn)象時，可能是因為同步繼電器的內部觸點有卡住現(xiàn)象，故不準合閘。

怎樣解決非同期并列的問題
發(fā)電機準同期并列必須滿足電壓，周波和相位相同三個條件，如果由于某種原因或操作不當使當并列沒有滿足三個條件，發(fā)電機便處于非同期運行，非同期運行可能損壞發(fā)電機，也會對系統(tǒng)供電系統(tǒng)造成強烈的沖擊，影響系統(tǒng)正常工作，故應防止這類事故發(fā)生。若待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓不同，在并列時會產生一定的沖擊電流，若電壓差小于10%時，沖擊電流不大，不會對發(fā)電機造成大的危害，如果電壓差過大，遠遠低于系統(tǒng)電壓，除了產生大的沖擊電流外，還會導致系統(tǒng)電壓嚴重下降，將事故波及到系統(tǒng)中的其他設備，為此應在手動準同期裝置中裝設電壓差檢查裝置，以防非同期并列發(fā)生，通常情況下，要求并列時待并發(fā)電機的電壓略高于系統(tǒng)電壓。

若待并發(fā)電機電壓相位與系統(tǒng)電壓相位不同時，并列時引起的沖擊電流將產生同期力矩，使待并發(fā)電機立即拉入同步，當二者相位差在30°以內時，產生的沖擊電流及同期力矩不會造成嚴重影響，若相位差很大，則沖擊電流和同期力矩可能達到三相短路電流的二倍，使定子線棒和轉軸受到一個很大的沖擊應力，造成定子端部繞組嚴重變形，聯(lián)軸器螺栓被剪斷等嚴重后果，因此，一般準同期裝置應加入相角閉鎖裝置，以確保并列時相位差不超過30°。

若同期回路接線錯誤，也會給發(fā)電機帶來危害，所以一般在安裝和檢修后要測試回路接線，故而接線引起的事故很少。

發(fā)電機并列時，在待并發(fā)電機主斷路器合的的瞬間，如果定子電流突然增大，系統(tǒng)電壓驟然波動并降低很多，發(fā)電機發(fā)出轟鳴聲，而定子電流先劇烈變化，然后慢慢地恢復正常，即表明發(fā)電機非同期并列，此時應立即拉開發(fā)電機的主斷路器及滅磁開關，使發(fā)電機停止運行，再對發(fā)電機各部分進行全面檢查，確認發(fā)電機正常才可重新起動發(fā)電機。