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水輪發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)拒動(dòng)的危害分析

文檔作者：胡成佑文檔來源：青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月30日
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上一篇：水輪機(jī)調(diào)速器典型電氣故障案例分析及處理…

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收稿日期：2014-07-31
作者簡(jiǎn)介：胡成佑（1970-），男，工程師，從事水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行技
術(shù)管理和研究等工作。
水輪發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)拒動(dòng)的危害分析
胡成佑
（青海大唐國(guó)際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司，青海尖扎811999）
摘要：對(duì)在發(fā)電機(jī)不同的運(yùn)行環(huán)境下出口開關(guān)故障拒分閘會(huì)帶來的不同嚴(yán)重后果進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，并介紹發(fā)電機(jī)
出口開關(guān)故障拒動(dòng)的處理方法。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；開關(guān)；拒動(dòng)；危害分析
中圖分類號(hào)：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5387（2015）12-0034-03
DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.12.012
發(fā)電機(jī)出口開關(guān)具有完善的滅弧裝置和高速傳
動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要任務(wù)就是切斷和接通發(fā)電機(jī)在各種狀
態(tài)下的電流及正常零漂電流，電氣故障下的額定負(fù)
荷電流以及電氣設(shè)備事故狀態(tài)下的短路電流等，發(fā)
電機(jī)出口開關(guān)還擔(dān)負(fù)發(fā)電機(jī)的同期合閘功能，要求
三相同步分/ 合閘。操作機(jī)構(gòu)是開關(guān)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，操
作機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、合閘機(jī)構(gòu)、脫扣機(jī)構(gòu)等組成，開
關(guān)機(jī)構(gòu)最重要的是操作可靠。
1 出口開關(guān)拒動(dòng)危害分析
（1）當(dāng)機(jī)組在正常的開機(jī)操作中遇到發(fā)電機(jī)出口
開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，會(huì)延遲甚至?xí)?dǎo)致開機(jī)失敗，在電網(wǎng)系
統(tǒng)負(fù)荷緊張時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
（2）當(dāng)機(jī)組在正常停機(jī)操作中遇到發(fā)電機(jī)出口開
關(guān)拒動(dòng)時(shí)，延長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間，操作不慎很容易發(fā)生意外
事故，甚至?xí)斐缮弦患?jí)開關(guān)分閘，相鄰設(shè)備停運(yùn)，
給公司造成不必要的損失。
（3）當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障或事故保護(hù)裝置啟動(dòng)，發(fā)電
機(jī)組的勵(lì)磁開關(guān)、出口開關(guān)跳閘，同時(shí)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)
事故流程，進(jìn)行關(guān)閉機(jī)組原動(dòng)力，此時(shí)，如果遇到發(fā)
電機(jī)出口開關(guān)拒動(dòng)，會(huì)造成很大的危害。
1）發(fā)電機(jī)故障保護(hù)裝置啟動(dòng)并出口，而出口開
關(guān)故障拒跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)保持聯(lián)接狀態(tài)，
各廠的接線關(guān)系不同，都有可能勵(lì)磁系統(tǒng)跳閘退出
運(yùn)行，造成發(fā)電機(jī)失磁、失步運(yùn)行，此時(shí)，非線性滅磁
電阻投入運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子回路經(jīng)滅磁電阻構(gòu)成合環(huán)，
將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒竭\(yùn)行狀態(tài)。
2）合環(huán)的轉(zhuǎn)子繞組和磁極阻尼繞組在定子旋轉(zhuǎn)
磁場(chǎng)下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流，導(dǎo)致滅磁開關(guān)柜
非線性滅磁電阻發(fā)熱燒毀。
3）轉(zhuǎn)子阻尼繞組在旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)
電流，維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以異步狀態(tài)運(yùn)行，因發(fā)電機(jī)原
動(dòng)力消失，水輪機(jī)增加轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)荷，因而加大轉(zhuǎn)
子阻尼繞組的電流，引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)增大，轉(zhuǎn)子阻尼
繞組中的感應(yīng)電流超過其承受極限電流而發(fā)熱，造
成阻尼繞組連接片變形松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)熔斷。
4）發(fā)電機(jī)組磁場(chǎng)的變化加上水輪機(jī)水流流態(tài)的
變化，引起機(jī)組劇烈震動(dòng)，加大機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)荷，嚴(yán)
重影響機(jī)組安全。
5）機(jī)組在此故障狀態(tài)下運(yùn)行，大量從系統(tǒng)中吸
收無功功率，定子無功電流劇增，導(dǎo)致定子線棒發(fā)
熱、震動(dòng)、承受巨大的電動(dòng)力而松動(dòng)，絕緣受損。
6）由于燈泡貫流式機(jī)組的特性，當(dāng)機(jī)組處于異
步運(yùn)行且導(dǎo)水葉關(guān)閉的情況下，在主軸密封處產(chǎn)生
真空區(qū)域，主軸密封水消失，在劇烈的震動(dòng)中主軸密
封損壞造成水淹事故。
2 發(fā)電機(jī)出口開關(guān)故障拒動(dòng)處理方法
當(dāng)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)在故障情況下，保護(hù)裝置啟
動(dòng)出口動(dòng)作時(shí)，就發(fā)電機(jī)出口開關(guān)跳閘拒動(dòng)情況，按
照以下4 種情況進(jìn)行分析。
（1）發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，勵(lì)磁系統(tǒng)工作正常，
導(dǎo)葉空載。
此類情況，調(diào)速系統(tǒng)和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在正常工作
狀態(tài)，實(shí)際上就是發(fā)電機(jī)正常的空載運(yùn)行狀態(tài)，水輪
發(fā)電機(jī)各項(xiàng)參數(shù)都會(huì)在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，不同的是，
此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率為“零”，水輪機(jī)輸入功率與水
第38 卷第12 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.38 No.12
2015 年12 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower 34 Station Dec.2015
輪發(fā)電機(jī)維持正常額定轉(zhuǎn)速下的功率消耗相持平，
運(yùn)行值班人員，應(yīng)保持冷靜。
處理方法：
1）全面檢查后，取消本次操作，將發(fā)電機(jī)組恢復(fù)
到發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，尋找合適的處理時(shí)間進(jìn)行處理。
2）必要時(shí)聯(lián)系調(diào)度，把同一上級(jí)開關(guān)下相鄰設(shè)
備申請(qǐng)停運(yùn)，完成后再申請(qǐng)使用上級(jí)開關(guān)對(duì)發(fā)電機(jī)
進(jìn)行解列操作。
（2）發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，勵(lì)磁系統(tǒng)工作正常，
導(dǎo)葉全關(guān)到“零”。
此時(shí)，發(fā)電機(jī)處于調(diào)相運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)參數(shù)：
有功功率為負(fù)值，功率因數(shù)很低，發(fā)電機(jī)大量從系統(tǒng)
吸收有功功率發(fā)出無功功率，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流（過勵(lì)
磁，欠勵(lì)磁）決定發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率還
是容性無功功率。但是無論怎樣，都屬于發(fā)電機(jī)的一
種運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成損害。
處理方法
此時(shí)運(yùn)行人員只要將水輪機(jī)導(dǎo)水葉打開到空載
開度及以上即可，之后再聯(lián)系調(diào)度，把同一上級(jí)開關(guān)
下相鄰設(shè)備申請(qǐng)停運(yùn)，完成后再申請(qǐng)使用上級(jí)開關(guān)
對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列操作。
（3）發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉
空載。
此種狀態(tài)為發(fā)電機(jī)深度進(jìn)相運(yùn)行或失磁運(yùn)行狀
態(tài)。
發(fā)電機(jī)失磁后的現(xiàn)象：
1）發(fā)電機(jī)定子電流和有功功率在瞬間下降后又迅
速上升，而且比值增大，并開始擺動(dòng)。
2）發(fā)電機(jī)失磁后，如果水輪機(jī)輸入功率為正，還
能發(fā)一定的有功功率，并保持送出的有功功率的方
向不變，但功率表的指針周期性擺動(dòng)。
3）定子電流增大，其電流表指針也周期性擺動(dòng)。
4）發(fā)電機(jī)從送出無功功率變?yōu)槲諢o功功率，其
指針也周期性的擺動(dòng)。吸收的無功功率的數(shù)量與失
磁前的無功功率的數(shù)量大約成正比。
5）轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)出滑差頻率的交變電流和交變磁
勢(shì)，故轉(zhuǎn)子電壓表指針也周期性的擺動(dòng)。
6）轉(zhuǎn)子電流表指針也周期性的擺動(dòng)，電流的數(shù)
值較小。
7）當(dāng)轉(zhuǎn)子回路開路時(shí)，由轉(zhuǎn)子本體表面感應(yīng)出
一定的渦流而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，也產(chǎn)生一定的異步功
率。
發(fā)電機(jī)失磁對(duì)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生不利的影
響，對(duì)系統(tǒng)的影響是：
1）使系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額；
2）造成其他發(fā)電機(jī)過流。
對(duì)發(fā)電機(jī)本身的影響是：
1）轉(zhuǎn)子的損耗增大造成轉(zhuǎn)子局部發(fā)熱；
2）發(fā)電機(jī)受交變異步功率的沖擊而發(fā)生振動(dòng)。
一般來講發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)會(huì)動(dòng)作，后備保護(hù)啟
動(dòng)。
發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作后，跳開上一級(jí)開關(guān)，發(fā)電機(jī)解
列，此時(shí)按照正常停機(jī)程序停機(jī)，如果保護(hù)未動(dòng)作或
上一級(jí)開關(guān)跳閘失靈，發(fā)電機(jī)定子端部漏磁通變化
比增大，使得端部發(fā)熱最嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)定子線圈溫度
將急劇上升。母線電壓降低，運(yùn)行中的各電氣設(shè)備，
因母線電壓降低，電流增大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，損壞設(shè)
備絕緣。
處理方法：
1）若失磁是由于滅磁開關(guān)誤跳閘引起，應(yīng)立即
重合滅磁開關(guān)，迅速恢復(fù)勵(lì)磁系統(tǒng)，緩慢增加發(fā)電機(jī)
勵(lì)磁，切忌快速大幅度調(diào)節(jié)直至系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
2）重合滅磁開關(guān)不成功，則立即拉開上一級(jí)開
關(guān)，對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行解列停機(jī)；
3）失磁保護(hù)動(dòng)作但出口開關(guān)拒動(dòng)，按第2）款事
故停機(jī)處理；但是失磁后允許運(yùn)行時(shí)間為15 min。
監(jiān)盤人員應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子鐵芯的溫度，
保證發(fā)電機(jī)定子鐵芯、繞組允許最高溫度不超過
130 ℃。
（4）發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，導(dǎo)葉
全關(guān)。
此種狀態(tài)實(shí)際上就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為三相異步電
動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，發(fā)電機(jī)定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，勵(lì)
磁繞組、非線性電阻構(gòu)成回路，阻尼環(huán)回路構(gòu)成轉(zhuǎn)子
回路，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流
致使勵(lì)磁開關(guān)柜中的非線性電阻燒熔，開關(guān)柜起火，
轉(zhuǎn)子阻尼繞組嚴(yán)重發(fā)熱，阻尼環(huán)連接片燒熔，轉(zhuǎn)子磁
極發(fā)熱，定子線棒發(fā)熱，定、轉(zhuǎn)子絕緣受損。
處理方法：
立即拉開上一級(jí)高壓開關(guān)解列發(fā)電機(jī)進(jìn)行事故
停機(jī)，對(duì)同一單元變壓器所連接相鄰發(fā)電機(jī)進(jìn)行事
故停機(jī)。
在以上“發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，
導(dǎo)葉空載”；“發(fā)電機(jī)出口開關(guān)拒分，滅磁開關(guān)跳閘，
導(dǎo)葉全關(guān)”兩種故障運(yùn)行方式下，如果拉開上一級(jí)高
壓開關(guān)（高壓開關(guān)拒動(dòng)）失敗，則拉開高壓母聯(lián)開關(guān)，
拉開故障發(fā)電機(jī)單元變壓器對(duì)應(yīng)的線路開關(guān)，解列
故障發(fā)電機(jī)。值得注意的是拉開母聯(lián)開關(guān)和線路開
關(guān)時(shí)，會(huì)將同一高壓母線運(yùn)行的其他變壓器解列，甩
淵下轉(zhuǎn)第41 頁(yè)冤
胡第12期 成佑：水輪發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)拒動(dòng)的危害分析 35
負(fù)荷解列發(fā)電機(jī)較多，操作任務(wù)繁重，操作時(shí)間緊張。
3 結(jié)束語
通過上述分析得知，發(fā)電機(jī)出口開關(guān)或變壓器
高壓開關(guān)，在不同的運(yùn)行環(huán)境下，開關(guān)發(fā)生拒動(dòng)會(huì)引
發(fā)不同的事故狀態(tài)，而且牽連無故障發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷
切機(jī)，操作量大時(shí)間緊。如果發(fā)電機(jī)容量較大，有可
能會(huì)引起電力系統(tǒng)的震蕩，造成較大的社會(huì)影響。正
確操作可避免故障發(fā)展為事故的機(jī)率，為此作為電
力系統(tǒng)運(yùn)行單位來講，提前做好事故預(yù)想和分析，對(duì)
防范重大事故的發(fā)生很有效。
消除以上事故隱患的唯一方法就是定期進(jìn)行預(yù)
防性試驗(yàn)，按照電氣設(shè)備運(yùn)行規(guī)程要求，在開關(guān)分/合
次數(shù)達(dá)到規(guī)定要求時(shí)及時(shí)對(duì)開關(guān)動(dòng)、靜觸頭以及開
關(guān)的操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查保養(yǎng)，提高運(yùn)行可靠性。
參考文獻(xiàn)：
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淵上接第35 頁(yè)冤
它們之間插入調(diào)整墊片以調(diào)整導(dǎo)軸承座的角度。
調(diào)整步驟如下：
（1）將正推力油槽退出。
（2）用內(nèi)徑千分尺測(cè)量反推力瓦座至鏡板的距離。
（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算加入調(diào)整墊的厚度，并
加在鋼質(zhì)環(huán)板處，最后使其導(dǎo)軸承瓦座與鏡板間的
距離控制在0.08 mm 內(nèi)。
（4）調(diào)整好后，復(fù)查發(fā)導(dǎo)軸承的間隙，使其符合
要求。
（5）回裝正推力油槽。
（6）安裝其他部件。
4 結(jié)語
通過直崗拉卡水電站5 號(hào)燈泡貫流式機(jī)組推力
- 發(fā)導(dǎo)組合軸承的安裝，獲得了新的機(jī)組安裝經(jīng)驗(yàn)。
由于該機(jī)組采用與其他機(jī)組不同的結(jié)構(gòu)，其推力-
發(fā)導(dǎo)組合軸承安裝工藝獨(dú)特，維護(hù)和檢修方便。主要
特點(diǎn)如下：
（1）采用錐形軸承支架作為承重部件，在安裝軸
線調(diào)整時(shí)通過定位銷已經(jīng)定好位，所以在以后的檢
修中軸線可以不用再找中了。
（2）推力瓦安裝調(diào)整采用檢查用鏡板檢查其每塊
瓦的受力情況，使其推力瓦受力更均勻。
（3）正推力瓦采用每塊瓦單獨(dú)供油方式，對(duì)正推
力瓦的溫度控制具有良好的效果。
（4）安裝過程中考慮了主軸的擾度，通過調(diào)整導(dǎo)
軸承座來補(bǔ)償，使機(jī)組運(yùn)行更穩(wěn)定。
（5） 推力- 發(fā)導(dǎo)組合軸承的檢修不用在發(fā)電機(jī)
內(nèi)，而在燈泡體內(nèi)就可以進(jìn)行檢修，避免了在發(fā)電機(jī)
風(fēng)洞內(nèi)檢修存在的安全隱患。
圖5 組合軸承安裝示意圖
圖4 正反推力軸瓦安裝間隙檢查
孔德偉：直崗拉卡水電第12期 站5 號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組推力 -發(fā)導(dǎo)組合軸承安裝 41

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