水利水電機(jī)械論文 水利水電施工設(shè)備論文

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1、水利水電機(jī)械論文水利水電施工設(shè)備論文小型水輪發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的原因影響及處理方法　　摘要：通過對一臺小型低壓水輪發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的故障處理，分析了不對稱運(yùn)行的原因是負(fù)荷不平衡，線路和變壓器等輸變電設(shè)備三相阻抗不相等或發(fā)生不對稱短路，水電站接地電阻不合格等；主要影響是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生損耗、溫升，電能質(zhì)量下降，使發(fā)電產(chǎn)生電磁振動等；并針對產(chǎn)生不對稱運(yùn)行的原因和影響提出了處理方法。　　關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行電流三相電流負(fù)序電流旋轉(zhuǎn)磁場振動溫升　　筆者所在單位有一臺投產(chǎn)于上世紀(jì)70年代的水輪發(fā)電機(jī)，型號：WJ-125/6，額

2、定電壓：400V，額定電流：225A。在運(yùn)行過程中出現(xiàn)過三相電流嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象，最嚴(yán)重時三相電流之差達(dá)80A，電流差達(dá)額定電流的36%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)程20%的規(guī)定，發(fā)電機(jī)中性線電流偏大，機(jī)組出力下降，振動特別厲害，嚴(yán)重影響機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行。為了排除這一故障，保證機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行，我站技術(shù)人員對這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、危害進(jìn)行了分析，并針對具體情況采取措施，最后解決了這一問題?，F(xiàn)總結(jié)如下，供大家參考：　　1發(fā)電機(jī)發(fā)生不對稱運(yùn)行的主要原因　　本水電站低壓機(jī)組的運(yùn)行方式：經(jīng)升壓變壓器后通過10kV側(cè)與電網(wǎng)并列，并同時直接由低

3、壓側(cè)（即發(fā)電機(jī)的出線電壓0.4kV）承載一定數(shù)量的自供區(qū)負(fù)荷。發(fā)電機(jī)發(fā)生不對稱運(yùn)行的主要原因有以下幾種：①自供區(qū)負(fù)荷的不平衡，例如三相負(fù)荷分配不均，大容量的單相負(fù)載比重大，造成運(yùn)行中三相負(fù)荷投（切）不均勻程度增加；②水電站接地系統(tǒng)阻值過高不滿足運(yùn)行要求；③輸電線路三相導(dǎo)線的阻抗值不相等（如三相導(dǎo)線的材質(zhì)或線徑不一致，導(dǎo)線的接頭過多且集中在其中某一相中）；④電源經(jīng)變壓器升壓后的并網(wǎng)斷路器或發(fā)電機(jī)本身的并網(wǎng)斷路器，在操作中三相不同步或運(yùn)行中某相接觸不良；⑤變壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)三相阻抗不平衡；⑥輸電線路發(fā)生不對稱短路（如單

4、相接地）；⑦輸電線路或其它電氣設(shè)備一次回路斷線等。以上情況都會造成發(fā)電機(jī)處于不對稱工況下運(yùn)行。　　2不對稱運(yùn)行對發(fā)電機(jī)組的影響　　水輪發(fā)電機(jī)是根據(jù)三相電流平衡對稱的情況下，長期運(yùn)行設(shè)計制造的。當(dāng)三相電流對稱時，由它們合成產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場是同方向同速度旋轉(zhuǎn)的，因此定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)處于相對靜止，定子旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線不會切割到轉(zhuǎn)子。當(dāng)三相電流不對稱時，根據(jù)對稱分量法，可以把不對稱的三相電流分解成三個對稱的電流，即正序、負(fù)序、零序三組分量。由于發(fā)電機(jī)是接成星形，零序電流不通（三相的零序分量同時指向中性點或背向

5、中性點），所以只有正序和負(fù)序電流。根據(jù)三相對稱電流能在三相繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的原理，正序電流將產(chǎn)生一個正序旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子磁場同向同速旋轉(zhuǎn)；而負(fù)序電流將產(chǎn)生一個負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，它的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，它對轉(zhuǎn)子的相對速度，則是兩倍同步轉(zhuǎn)速，這是三相電流不對稱時在發(fā)電機(jī)里出現(xiàn)的磁場變化情況?！　〔粚ΨQ運(yùn)行對發(fā)電機(jī)的影響是使轉(zhuǎn)子過熱。定子負(fù)序電流所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，對轉(zhuǎn)子有兩倍同步轉(zhuǎn)速的相對速度，這個以兩倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場，會在轉(zhuǎn)子鐵心的表面和槽楔，轉(zhuǎn)子的阻尼繞組、激磁繞組，轉(zhuǎn)子其他金屬部件中感應(yīng)兩倍于工頻的

6、感應(yīng)電流，這些電流使轉(zhuǎn)子的銅耗增加，同時轉(zhuǎn)子鐵耗也增加，使轉(zhuǎn)子溫升提高。雖然水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子本身就是一個大的風(fēng)扇，通風(fēng)條件較好，但因負(fù)序電流所引起的附加損耗和溫升也是一個不可忽略的問題?！　〔粚ΨQ運(yùn)行的另一個影響是發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率和電能質(zhì)量下降。發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)序電流所引起的附加損耗，將使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率大為下降，出力減少。負(fù)序電流的存在，必將引起發(fā)電機(jī)電流和電壓的波形發(fā)生畸變，畸變的波形會對電網(wǎng)和用戶產(chǎn)生不利影響，使電能質(zhì)量大為下降?！　〔粚ΨQ運(yùn)行時對發(fā)電機(jī)本身的主要危害是引起振動。機(jī)組振動根據(jù)干擾力的不同可分

7、為水利振動、機(jī)械振動和電磁振動三類。不對稱運(yùn)行時引起的這種振動屬電磁振動，這種振動是由脈動力矩造成的，而脈動力矩的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁路不對稱有關(guān)。水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子都是采用凸極式結(jié)構(gòu)，使其磁極的縱軸方向與橫軸方向兩者的氣隙大小不一樣，其磁阻也就不一樣。當(dāng)負(fù)序磁場對著轉(zhuǎn)子縱軸附近時，因氣隙小、磁阻力小，故磁力線就多，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力就大。當(dāng)負(fù)序磁場對著轉(zhuǎn)子橫軸附近時，因氣隙大、磁阻力大，故磁力線就少，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力就小。這樣，不對稱負(fù)載運(yùn)行時，在定轉(zhuǎn)子的氣隙中，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間的作用力時大時小，產(chǎn)生交變電

8、磁轉(zhuǎn)矩，它同時作用在轉(zhuǎn)子和定子機(jī)座上，就使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生100ＨZ的振動，造成轉(zhuǎn)子及定子機(jī)座的振動，而且還會產(chǎn)生出強(qiáng)烈的噪音，長時間的振動是一種非常有害的現(xiàn)象，影響機(jī)組使用壽命。過分的振動，會使焊縫開裂，零部件疲勞斷裂飛出，嚴(yán)重地威脅機(jī)組的運(yùn)行安全?！　τ谒啺l(fā)電機(jī)，因其轉(zhuǎn)子是凸極式，三相電流不平衡時，發(fā)熱的影響和效率及電能質(zhì)量的下