CT故障對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的影響分析

姚 遠(yuǎn) 馬文欣 孫文林 李學(xué)衛(wèi) 王黨開

(華能云南滇東第二發(fā)電廠，云南 曲靖 655507)

1 故障前運(yùn)行方式

500kV升壓站為3/2接線方式，第一串、第二串為完整串。#5主變帶110kV I母線運(yùn)行于500kV I母線，#6主變帶110kVⅡ母線運(yùn)行于500kVⅡ母線。#1啟備變運(yùn)行于110kVⅡ母線。

2010年500kVⅡ母線母差A(yù)相差動(dòng)動(dòng)作，A相動(dòng)作電流值為5.271A(一次值10542 A、CT變比為2000/1)。選擇基準(zhǔn)容量SB=1000MVA、UB=525kV，500kV側(cè)的IB1=1099.7A，22kV側(cè)的IB2=26243.96A。

系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的正序阻抗XS1=0.0612Ω，零序阻抗XS0=0.1376Ω，發(fā)電機(jī)的正序阻抗 XG1=0.274Ω，主變的正序阻抗 XT1=0.194Ω、零序阻抗XT0=0.14Ω。

系統(tǒng)的負(fù)序阻抗 XS2=0.0612Ω，1#發(fā)電機(jī)電源的負(fù)序阻抗X1g2=0.274+0.194=0.468Ω。5023開關(guān)A相CT短路后電流的標(biāo)么值:

500kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)的短路電流Ik=Ik1+Ik2+Ik0，且Ik1=Ik2=Ik0所以5023開關(guān)A相CT短路后的負(fù)序電流:

由2臺(tái)發(fā)電機(jī)提供的短路負(fù)序電流標(biāo)么值:

該廠的發(fā)電機(jī)型號(hào)參數(shù)相同，因此每臺(tái)發(fā)電機(jī)提供的短路電流近似相等，所以由#1發(fā)電機(jī)提供的負(fù)序短路電流為:

1#發(fā)電機(jī)機(jī)端負(fù)序短路電流:

2 產(chǎn)生負(fù)序電流的原因

1)輸配電及供電系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，或有大容量的單相負(fù)載，使系統(tǒng)三相負(fù)載不平衡，造成發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行，這種情況產(chǎn)生的負(fù)序電流可能在定子中存在時(shí)間較長。

2)系統(tǒng)內(nèi)或發(fā)電機(jī)本身產(chǎn)生不對(duì)稱性短路故障，如輸電線路單相接地，兩相短路，發(fā)電機(jī)定子匝間、相間短路等產(chǎn)生的負(fù)序電流，存在時(shí)間較短。

3)系統(tǒng)發(fā)生非全相運(yùn)行，如帶有單相重合閘的輸電線路，或發(fā)電機(jī)并 (解)時(shí)，出口斷路器發(fā)生非全相合 (斷)路，這時(shí)負(fù)序電流的存在時(shí)間就要由故障點(diǎn)消失的時(shí)間長短決定。

3 負(fù)序電流對(duì)發(fā)電機(jī)的危害

3.1 轉(zhuǎn)子表面局部過熱而發(fā)生轉(zhuǎn)子燒損事故

負(fù)序電流在定、轉(zhuǎn)子氣隙中建立一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，其方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，相對(duì)轉(zhuǎn)子而言，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場以2倍的同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子表面各部件 (如大齒、小齒、槽楔、護(hù)環(huán)等)上感應(yīng)2倍工頻電流。

鐵芯中的倍頻電流因集膚效應(yīng)，在鐵芯表面流通，該電流在鐵芯中的損耗使轉(zhuǎn)子鐵芯表面發(fā)熱，鐵芯溫度升高。倍頻電流在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組中流過時(shí)，引起繞組附加銅損，使轉(zhuǎn)子繞組溫度升高。轉(zhuǎn)子鐵芯中的倍頻電流鐵芯中環(huán)流時(shí)，大部分通過轉(zhuǎn)子本體，也越過許多轉(zhuǎn)子金屬部件的接觸面。因接觸面的接觸電阻大，在一些接觸面會(huì)形成局部高溫，造成轉(zhuǎn)子局部燒損事故。根據(jù)現(xiàn)場燒損事故分析，有如下特點(diǎn):

1)大齒表面過熱變色，橫向槽兩側(cè)過熱痕跡較重，局部變色發(fā)藍(lán)。

2)護(hù)環(huán)及本體嵌裝面有過熱燒傷，局部發(fā)黑、發(fā)藍(lán)，燒熔化和放電痕跡。

3)轉(zhuǎn)子槽楔及搭接處，鄰近小齒有過熱松動(dòng)現(xiàn)象。

3.2 負(fù)序電流導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)

3.2.1 振動(dòng)原因

1)是負(fù)序磁場以2倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子本身，磁路不對(duì)稱，故負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場的軸線與轉(zhuǎn)子縱軸重合時(shí)，磁阻小、磁通大，在轉(zhuǎn)子上的作用力矩大，與轉(zhuǎn)子橫軸重合時(shí)，滋阻大，磁通小，在轉(zhuǎn)子上的作用力矩小，這樣在定、轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生交變的電磁轉(zhuǎn)矩，致使轉(zhuǎn)子所受力矩也是交變的，轉(zhuǎn)子因此產(chǎn)生振動(dòng)。

2)是轉(zhuǎn)子上的2倍工頻電流流經(jīng)轉(zhuǎn)子上各部件，因其使用材料不同，各自的熱容量也不同，如護(hù)環(huán)的熱容量較小，在護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體之間就會(huì)形成溫差，使護(hù)環(huán)失去緊力。目前，轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)與本體之間的緊力標(biāo)準(zhǔn)對(duì)3000 r/min轉(zhuǎn)子來說，冷態(tài)松脫轉(zhuǎn)速不低于3700 r/min，故在3000 r/min下殘余緊力值不大，護(hù)環(huán)與本體之間存在溫差就容易使護(hù)環(huán)緊力消失，失去緊力后，因徑向位移量很小，不會(huì)在軸上自由回轉(zhuǎn)，但在不平衡力作用下，護(hù)環(huán)可能一側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子軸表面，而另一側(cè)稍離轉(zhuǎn)子軸表面，使轉(zhuǎn)子中心偏移，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)。另外，負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子表面局部產(chǎn)生高溫過熱，轉(zhuǎn)子受熱不均，發(fā)生不對(duì)稱熱變形也可能使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)。

3.2.2 振動(dòng)特點(diǎn)

振動(dòng)的發(fā)生與發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)間的長短及產(chǎn)生負(fù)序電流的大小有關(guān)，而且隨三相不平衡電流的增大而增大，并包含隨時(shí)間增長而加大的成分，同時(shí)也可能隨勵(lì)磁電流的增大而加大，可用改變勵(lì)磁電流大小來測量振動(dòng)的變化，找出振動(dòng)的原因。

4 預(yù)防負(fù)序電流的措施

1)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，應(yīng)是根據(jù)負(fù)序電流產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的措施，盡量降低發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱度，來保持發(fā)電機(jī)電流、電壓的三相平衡，或及時(shí)將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。如果發(fā)電機(jī)在并解列時(shí)出現(xiàn)非全相運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制發(fā)電機(jī)有功功率為最小，調(diào)整勵(lì)磁電流，使定子三相電流不對(duì)稱值降至最低，再斷開出口斷路器，在正常運(yùn)行中出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2)根據(jù)發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力，裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)或報(bào)警裝置。

3)裝設(shè)發(fā)電機(jī)出口斷路器失靈保護(hù)，確保出現(xiàn)非全相運(yùn)行時(shí)，能將發(fā)電機(jī)及時(shí)與系統(tǒng)隔離。

4)提高發(fā)電機(jī)的安裝、檢修、制造工藝，進(jìn)而提高發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力。

5)提高發(fā)電機(jī)出口斷路器的安裝、檢修、制造質(zhì)量，并采用斷路器三相聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)確保斷路器三相同時(shí)可靠動(dòng)作，防止發(fā)生非全相情況。

5 結(jié)束語

以上通過對(duì)負(fù)序電流的產(chǎn)生、危害及采取的措施的分析，提高了對(duì)負(fù)序電流的認(rèn)識(shí)，了解了負(fù)序電流對(duì)機(jī)組及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的危害，在日常運(yùn)行及維護(hù)中，加強(qiáng)防范產(chǎn)生負(fù)序電流的措施，保障了機(jī)組及電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。