汽轮发电机运行控制技术要点及常见异常处理

汽轮发电机运行控制技术要点及常见异常处理

尹茂丛

国丰新能源沭阳有限公司 江苏 宿迁 223600

摘要：小型汽轮发电机多属于隐极式三相两极交流同步发电机，它通过联轴器将发电机和汽轮机直接耦合在一起，由高速旋转的汽轮机带动发电机转动，额定转速为3000r/min，频率50Hz,冷却方式多为空气冷却，并装有空气冷却器，外部冷却水在空气冷却器内部循环，以此形成封闭循环通风系统。发电机的旋转方向从汽轮机端看多为顺时针方向。

本文着重浅析15MW以下小型汽轮发电机的运行控制几个关键技术要点及常见的异常处理。对发电厂发电机稳定、安全、长周期运行及确保供电可靠性等方面具有指导意义。

关键字：发电机；运行控制；技术要点；异常处理

1. 发电机基本结构

从发电机工作原理可知，发电机主要由定子、转子两个部分组成的。定子又由定子铁心、绕组、机座、端盖及挡风装置等部件组成。转子由转子铁心、转子绕组、滑环、转轴等部件组成。

二、发电机运行控制关键技术要点

发电机运行前必须进行一系列的检查和确认，首先要确定发电机轴承润滑油系统畅通；发电机冷却系统的试运行情况良好，冷却器的冷却系统畅通，水压合格；发电机定子线圈出线的相序与系统相序相同；发电机的电阻测温元件装置完好；检查励磁系统的接线和安装正确；检查保护、测量、操作、信号和同期回路的接线完整，所有保护装置的整定值正确，监控系统工作正常。发电机绝缘电阻需符合下表要求。

发电机启动、升压、并列期间，运行人员应及时检查发电机和励磁机的声音和振动是否正常，有无摩擦或振动超标等，发现异常情况应及时汇报，并尽快处理。启动前应严格按照操作票进行，首先装上发电机出口开关及励磁PT的高压侧熔断器；将发电机出口PT手车及励磁PT手车摇到工作位置，并插上二次航空插件，并投入温湿度控制器电源空气开关；合上发电机出口PT及励磁PT低压侧空气开关，并确认已合上。这些重大操作完成后，按照操作票逐步操作，最终并网运行。发电机并入电网后,应逐步增加有功、无功负荷，防止出现逆功率，但增加速度不可太快，防止定子线圈产生有害的残余变形;一般要求在30分钟内均匀增加负荷至额定值。如果是热机并网或紧急并网，增加负荷的时间可适当缩短。运行后的发电机要加大运行监视。

绕组温度控制要点：发电机本体定子线圈上下层间的槽中及定子铁芯的轭部和齿部，通常均埋设铂电阻测温元件(Pt100)，其接头已接到测温接线盒内。两端盖的进风口及机座出风处装有双金属温度计。机座下的出风口装有两只铂热电阻(Pt100)。这些测温元件全部传输到控制室电子屏上，以供运行人员监视观察。

发电机在额定工况下运行时，各主要部件温升限度大致如下：

发电机底部循环风温控制要点：电机入口风温正常应不得高于40℃，最低以空冷器不凝结水珠为标准，通常凝结水珠的温度在20℃左右。发电机出口风温不作具体规定，但应监视出入口风温差不得超过30℃，超过时要求汽机调整水门。发电机空气冷却器，在进水温度不超过+33℃时，开足水量保证冷却后的空气温度不应超过40℃，当温度超过40℃时，可按照提高后的进风温度，相应降低发电机绕组的允许温升，此时发电机的功率以温升不超过降低后的允许值为限。进风温度在41℃-45℃时，每增加1℃相应减少的电流为发电机额定电流的1.5%；46℃-50℃时，每增加1℃相应减少的电流为发电机额定电流的2.0%；51℃-55℃时，每增加1℃相应减少的电流为发电机额定电流的3.0%；但最高入口温度不允许超过55 ℃。

发电机电压的控制要点：定子电压与额定值的偏差大于±5%，允许发电机继续运行，但此时定子电流及励磁电流的允许值，应以发电机各部件的允许温升为限（发电机定子电压最高不得高于额定值的110%）。发电机定子电压低于额定值的95%时，定子电流长期允许的数值，一般不得超过额定值的105%，发电机频率变动范围不超过±0.5HZ时，发电机及各部分温度不超过额定值，则可以不降低发电机出力，但由于频率降低引起发电机本体局部温度超过正常值时，应降低发电机出力，直至符合允许温度值为止。发电机频率变动范围超过±0.5HZ时应及时联系调度进行调整。

三、发电机常见异常的处理

1. 发电机变为电动机处理

监视屏主要有这些现象：有功功率表呈负值，无功功率表变化不大或指示升高；

定子电流表指示降低，定子电压表无明显变化；功率因数表显示进相；各励磁表

计指示正常；可能出现“主汽门关闭”信号。处理措施：如只有“主汽门关闭”

信号时，无其他报警信号时，确认人为或保护误动，应立即通知汽机增加发电机

有功负荷，若汽机无法调整，则应按值长令或汽机要求将发电机与系统解列。 如

果有保护信号，依表计判断，按值长令将发电机与系统解列。

（二）发电机负荷不平衡处理

负荷不平衡主要体现在：三相定子电流不平衡；转子温度比正常时高；转子振动比正常时增加。工人要通过值长，迅速联系调度，询问系统输电线路是否有单相负荷或断相断线情况。如果发电机三相电流之差不超过额定电流的8％，且最大一相电流不超过额定值，则容许发电机长期运行。如果发电机不平衡电流超过允许值时，值班员应首先检查发电机力率和电压，并注意电流超过允许值所经过的时间，用减少励磁电流的方法来降低定子电流，但不得使电压过低和功率因数过高。如果减少发电机励磁电流仍不能使定子电流降低到许可值，则必须降低发电机有功负荷，使最大一相电流不超过额定电流，不平衡电流差不超过8％。

如调整无效，则应停机检查处理。发电机在带不平衡负荷运行期间，应迅速检查一、二次回路，并加强对发电机温度和振动的监视。如伴随不平衡电流的出现，发电机温度有异常升高，或冒烟起火及其内部故障时，应立即停机灭磁。

（三）发电机自动跳闸处理

自动跳闸时主要能监视到警铃、蜂鸣器响，电气后台监控画面给出报警信号，发

电机出口开关、灭磁开关跳闸。处理措施：根据保护动作情况分析故障性质，进

行不同处理。对发电机进行全面检查；判明跳闸原因，保护误动，可将误动的保

护停用，如果确认由于人员误动，可不做检查，重新将发电机并入系统；如果是

发电机纵差保护动作，在未查明原因和消除故障前，严禁投入运行； 测量绝缘

电阻，若未发现异常时，应请示值长，将发电机零起升压，良好后并入系统；确

认外部故障引起后备保护动作，在故障点消除后，即可将发电机重新并入系统；

发电机因汽机主汽门关闭跳闸，应汇报值长，联系汽机值班人员检查。如确认保护误动，应按值长令退出误动保护，将发电机重新并入系统,否则应停机处理。

四、结语

总之，发电机在运行期间，要监视的数据很多，异常现象也是多样的，尽管如此，只要保持缜密细致的工作态度，严密监视参数的变化，当数据偏离正常范围时，能根据专业技能正确判明原因，以此及时调整系统运行方式，杜绝和限制事故的发展，方可确保发电机安全稳定运行，进而保障电网安全。

作者简介：作者深耕发电行业20多年，在汽轮发电机安装、解体维护、运行控制及技术管控等方面经验丰富，对发电机关键技术监视和控制，对设备异常的判断和处理有独特之处，几十年如一日保障了发电机安全稳定运行，尤其在迎峰度夏及社会重要活动时期的保障电网安全运行等方面提供了建设性见解。

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