关于发电机接并列方式对转子线圈影响的技术探究

关于发电机接并列方式对转子线圈影响的技术探究

孙启健

（山东汇丰石化集团有限公司）

摘要：1#发电机解列后，再次对发电机维修时，发现不能正常升压，对转子线圈进行阻值测量，发现转子线圈阻值无穷大，即开路，出厂对转子进行拆检后发现转子线圈连接处有开焊的故障

关键词：发电机；转子绕组；断裂；旋转磁势

1、现状分析：

1#发电机解列后，再次对发电机维修时，发现不能正常升压，对转子线圈进行阻值测量，发现转子线圈阻值无穷大，即开路，出厂对转子进行拆检后发现转子线圈连接处有开焊的故障（解列步骤：第一步将有功负荷减至零，第二步汽机关闭主汽门，发电机变为同步电动机运行，第三步分发电机并网开关）。该类问题在2020年重交2#发电机曾出现。经过专业内交流，其他企业单位未出现过同类问题，经与业内专业人员沟通交流，提出如下分析构想及解决方案。

重交2#机转子线圈                         中汇1#机转子线圈

2、运行原理：

2.1.同步电机内部磁场力的转变（引用：西安交通大学精品课程电机学）：

同步电机运行原理涉及多个关键因素，其中包括气隙中的合成磁势（F）和转子磁势（Ff），分别对应电网电压（U）和励磁电势（E），这两者之间的相对运动引发电磁力矩，而电机的转速则由电网的频率决定，并保持固定。在发电状态下，转子磁势Ff领先于合成磁势F一个d角，从而产生阻力矩，转子必须克服这个阻力，将机械能转化为电能。

为了将电机调整至理想的空载状态，可以通过减小原动机输出的机械功率，逐渐减小d角，这个过程中电机进入空载状态，即不对外提供有功功率。如果原动机被移除，并且机械负载加载在转子上，转子磁势Ff将落后于合成磁势F，产生动力矩，将电能转化为机械能，使得同步电机以电动机方式运行。这个过渡过程主要受转子旋转磁势Ff（由原动机驱动）和合成旋转磁势F（受电网影响）之间的主从关系变化的影响。

当转子磁势Ff超前于合成磁势F时，电机处于发电状态，功角d＞0，有功功率流向电网。而当合成磁势F超前于转子磁势Ff时，电机以电动机方式运行，功角d＜0，有功功率从电网流向电机。在从发电机过渡到电动机的过程中，原动机输入功率逐渐减小，功角逐渐减小，有功电流也减小，导致电机的电磁转矩Ff减小至零。为了维持电机运行，必须从电网吸收有功功率，这一过程的平稳实现对于同步电机的可靠运行至关重要1。

3、发电机变电动机运行时力的改变及对转子的影响：

发电机正常运行时，可以把转子看作是电磁铁，它的旋转使定子线圈产生电流，而定子线圈中的电流也产生一个磁场，这个磁场同时切割转子线圈，使转子线圈产生一个电流，这个电流产生的磁场会阻止转子转动，要想使转子继续转动，就要用外力来克服，而这个力就由汽轮机提供，这样随着负荷的增加，转子受到的阻力矩与这个外力保持平衡，始终维持转子为3000转，转子线圈受到的力始终维持一个方向长时间运行，这就是我们随着负荷增加就必须要增大汽轮机进气量的缘故。

而在发电机工作时，磁转矩方向与转动方向相反；电动机工作时，电磁转矩方向与转动方向相同，在同步电动机运行时，由于原动力F原 消失，为了维持转子继续运转，就必须从电网吸收有功功率来维持，这样定子磁场产生的力矩就与转子转动方向相同，而这个力与发电状态下的力正好相反（因定子线圈中的电流方向发生改变），从而对转子线圈产生了一个相反的拉力，这样一伸一拉就对转子线圈的焊接处造成伤害，随着多次的开停机，这些焊接的部位就被“折坏”，导致转子线圈开路，无法正常工作。

发电机逆功率运行本身属于故障状态，一旦达到保护动作值，必须进行解列停机，同时关闭汽轮机主汽门，这有助于防止进一步损坏设备，确保系统正常运行。

4、结论：

为能延长汽轮发电机的使用寿命，减少发电机转子的故障率，应保证发电机不出现逆功率运行，即不应该变为同步电动机运行。为避免出现逆功率运行，停机方式应按照以下步骤进行解列：

第一步：.将发电机的有功负荷、无功负荷减至零，使发电机在低负荷或无负荷状态进行解列。

第二步：拉开发电机的并网开关，使发电机脱离电网牵引。

第三步：通过励磁调节装置逐步将发电机的电压降为零。

第四步：由汽机部门关闭主汽门、调门、进气电动门，停汽轮机组。

参考文献：

1、西安交通大学精品课程电机学.