发电机负序电流的分析吕建林

发电机负序电流的分析吕建林

吕建林

（内蒙古大唐托克托发电有限责任公司内蒙古010206）

摘要：内蒙古大唐国际托克托发电有限公司源安、源霸四条送出线路因严重的雨雪冰冻灾害相继跳闸三条，仅保留源安二线运行，分析此次事件过程中，线路故障跳闸及线路试送后系统中产生的负序电流对托电发电机的影响程度，以及通过分析发电机的负序电流来判断托电送出线路的安全可靠情况。

关键词：负序电流；发电机；输电线路；线路的安全可靠水平

Theanalysisofgeneratornegativesequencecurrent

LvJian-lin

（InnerMongoliaDatangTogtohpowergenerationlimitedliabilitycompany，InnerMongolia，010206，China）

Abstract：accordingtotheNovember5，2012，InnerMongoliaDatangInternationalTogtohPowerCompanyLimitedsecuritysource，sourcePAfourtransmissionlinesbecauseoftheseveresnowdisasterinthreesuccessivetripping，retainingonlythesourceofthesecondrun，intheprocessofanalysisofthisincident，linefaulttripandlinetestsentafterthesystemofnegativesequencecurrentonelectriccaretheinfluenceofgenerator，andthroughtheanalysisofgeneratornegativesequencecurrenttojudgetheoccasionalelectrictransmissionlinessafetysituation.

Keywords：generator；negativesequencecurrent；powertransmissionline；lineofsafetylevel

0引言

随着超高压超远距离输电线路的普及，近年来雨雪冰冻自然灾害的频发，经常造成输电线路故障的，线路故障直接影响整个电网的安全可靠运行，同时直接危险电源点电厂的安全可靠的运行。本文就线路故障时产生的负序电流不同特点，分析对发电机影响程度，并提出通过分析对比发电机的负序电流不正常增大来判断试送线路的安全可靠性。

1系统概述

托克托发电厂共有10台机组，发变组采用单元接线方式，发电机通过主变升压至500kV，由于机组存在次同步谐振问题，在主变中性点处加装阻塞滤波器。正常情况下，500kV系统合环运行，接线方式为3/2接线，共安装八个完整串，十回进线，六回出线。四回送出线路，即：托源一～四线，终点分别在北京安定变电站和河北霸州变电站，中间在浑源设有一开关站；两回联变出线给厂内220kV变电站供电。托源一～四线均装设三个单相电抗器和一个中性点小电抗器。

2发电机负序电流

2.1发电机负序电流产生的原因

正常运行中，多数发电机三相负荷基本保持平衡，发电机基本处于对称运行状态，发电机的负序电流很小，不会随机组的负荷变化而有较大的变化。

但是，由于系统和发电机本身的种种原因，会导致不对称运行，不对称电流会由负荷侧流回发电机，根据不对称分量法可知，发电机定子电流可分解为正序、负序、零序电流。（发电机中性点不直接接地，无零序电流），发电机出口定子电流中会测得负序电流。

（1）由于输电及供电电网不合理，使三相负载不平衡，造成发电机不对称运行，这种情况产生的负序电流可能在发电机内长期存在。

（2）因系统内或发电机产生的不对称短路故障，如输电线路的单相接地、两相短路，发电机定子匝间、相间短路产生的负序电流存在的时间较短。

（3）系统发生非全相运行，如带单相重合闸的线路，或发电机解（并）列时，出口断路器发生非全相分（合）闸，这时的负序电流就根据故障时间的长短决定。

2.2负序电流对发电机的危害

负序电流对发电机的危害主要有两点：使转子表面局部过热而发生转子烧损事故；使转子发生振动，近而发生轴瓦磨损。发电机承受负序电流的能力，一般取决于转子的负序电流发热条件，而不是发生的振动，即负序电流的平方与时间的乘积决定了发电机承受负序电流的能力

2.2.1发电机转子表面局部过热

当电力系统发生不对称短路或负荷三相不对称（接有电力机车、电弧炉等单相负荷）时，在发电机定子绕组中就流有负序电流。该负序电流在发电机气隙中产生反向（与正序电流产生的正向旋转磁场相反）旋转磁场，它相对于转子来说为2倍的同步转速，因此在转子中就会感应出100Hz的电流，即所谓的倍频电流。该倍频电流主要部分流经转子本体、槽楔和阻尼条，而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路，这就使得转子端部、护环内表面、槽楔和小齿接触面等部位局部灼伤，严重时会使护环受热松脱，给发电机造成灾难性的破坏，即通常所说的“负序电流烧机”。

2.2.2发电机转子的振动

负序（反向）气隙旋转磁场与转子电流之间，正序（正向）气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的频率100Hz交变电磁力矩，将同时作用于转子大轴和定子机座上，引起频率为100Hz的振动，近而引起发电机转子振动的增加。

2.3发电机负序电流预防措施

（1）根据发电机的负序电流能力，装设发电机负序电流保护或报警装置。

（2）装设发电机出口断路器失灵保护装置，确保发电机发生非全相运行时，能将发电机与系统隔离。

（3）提高发电机及出口的安装水平，消除隐患，加强点检定修。

（4）安装发电机负序电流监视装置，发现发电机负序电流不正常升高，积极采取措施。

3线路故障情况下发电机负序电流的分析

线路发生不对称故障时，保护动作切除线路，故障时间较短，负序电流会对发电机造成危害，反向考虑通过分析发电机的负序电流不正常增大，可判断试送线路的安全可靠性程度。

3.1线路故障情况下负序电流对发电机危害程度

线路发生不对称故障时，发电机的负序电流、发电机转子振动都有变化。

3.1.1发电机负序电流的变化

2012年11月03日～11月05日这段时间，托电送出线路源安、源霸线共跳闸15次，托电运行发电机负序电流瞬间均有较大的突变，但持续时间很短。

查看15次线路故障跳闸时发电机负序电流，最大值为11月04日15时27分源霸一线跳闸时托电#8发电机产生的负序电流5090A。

下列是计算过程，因时间很短，时间按1秒算。

I2/I=5090/17495=29.09%

（I2/I）2*t=（5090/17495）2*1=0.085（s）

I2--------------发电机的负序电流值

I---------------发电机的额定电流值

t---------------发电机负序电流持续时间

经上述分析计算，线路故障时，发电机的负序电流会增至很大的值，按上述计算发电机的不平衡电流值已超出发电机的设计值8%的要求，但由于故障持续时间很短，发热量0.085s远小于发电机设计的10s范围之内，每次对发电机危害并不大，但是由于线路故障次数较多，是否对发电机造成了伤害，需机组大修对发电机转子进行检查确认。

3.1.2发电机转子振动的变化

，发电机负序电流值突变增大时，发电机两端轴承的轴振、瓦振也有突增的现象，但突增的幅度不大，最大的振动突增20微米左右，持续时间与负序电流存在时间相一致。据此推断，若发电机负序电流增大到一定值持续时间较长时，对发电机振动会有一定的影响的。

3.2发电机负序电流增大对线路安全可靠性的判断

如图1所示，2012年11月05日07时24分时，源安一线故障跳闸后试送电成功，托电#8发电机负序电流（绿线）由正常66A突增至149A，07时39分源安一线再次发生跳闸，托电#8发电机负序电流（绿线）恢复至正常66A左右。上述现象11月05日源安一线试送电过程发生2次。

如图2所示，12012年1月05日14时10分时，源安一线故障跳闸经处理试送电成功，托电#4发电机负序电流（浅蓝线）由正常52A突增至112A，托电#8发电机负序电流（紫色线）由正常67A突增至141A，直至17时08分，托电#4、#8发电机负序电流恢复至正常值。

经上述分析，线路试送电后，运行发电机负序电流立刻增大，根据发电机负序电流产生的原因进行分析，在其它电气设备运行方式不变的情况下，可判断试送线路因雨雪冰冻自然灾害，有不对称运行情况，可能为单相绝缘水平下降的电容性持续放电，或是相间的电容性持续放电，负序电流由故障点流回电源点的发电机，托电运行#4、/#8发电机的负序电流增大，这时线路的安全可靠性水平是很低的，容易造成线路的再一次跳闸。

此时发电厂送出线较少的情况下，线路试送电后，判断出线路安全可靠水平，对发电厂下一步的操作和预控有一定的指导作用。

4结语

发电机负序电流作为发电机重要参数，发电厂人员应认真监视负序电流大小，负序电流电流异常突变，应认真分析发电机本身或负荷侧是否存在不对称故障运行情况，积极进行处理以提高发电厂的安全运行可靠水平。

参考文献：

[1]刘鸿斌.负序电流对发电机的危害及预防措施[J].东北电力技术，1995，8（05）：49-50.

[2]LiuHong-bin.Thenegativecurrentofgeneratorandpreventivemeasuresof[J].NortheasternElectricPowerTechnology，1995，8（05）：49-50.

作者简介：

吕建林，（1979-），男，工程师，长期从事电气运行技术管理工作。联系电话：0471-8668438（办公），13847164530（手机）