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农村小水电站双机并网故障和处理措施

发布于：2015-06-29 19:37:29 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

我县农村水电站点多面广，投产运行均要并入地方电网。潭山镇汉塘新建一座水电站，总装机容量200KW，二台发电机规格为SFW100－8/590型，二台水轮机规格XJA-W-40/1×11型，水头56m，单机引用流量0.265m3/S（流量稍有余）。该站建成后，初试发电，单机发电运行良好，并基本能达到所发电机的铭牌所规定的数值。
由于二台发电机在励磁方面和其它方面存在缺陷，使双机却无法并上电网运行。现本人就接触处理该水电站双机并不上电网的情况阐述如下：

1 双机并不上电网的过程

当1号发电机已并上电网运行，2号发电机接着并入电网，则1号发电机控制屏上的空气开关在3秒钟内立即跳闸；若2号发电机先并上电网运行，1号发电机接着并上电网，则2号发电机控制屏上的空气开关在4秒钟内立即跳闸，这样连续反复操作，双机均无法并上电网运行，仅单机发电才能运行正常。
通过上述的过程反复分析是否机电设备有情况，故将电气设备分别检查。
1.1发电机整体检查
同步发电机通常是三相结构，主要部件有：定子绕组、定子铁芯、转子磁极、转子绕组、转子铁芯、风扇、电刷架、滑环、轴承等，该站二台发电机，用万用表和钳形表检查各部位电气设备都正常，垫块和端部绑扎牢固，转子套箍绑扎线良好，电刷完整，不跳动，不过热，发电机的主要绕子线圈及转子套箍线圈接线良好，绝缘合格，发电机外壳接地电阻符合要求，其它均未发现异常情况。
1.2、控制屏检查
控制屏背面检查：刀开关、空气开关、交流接触器、电流互感器、熔断器、可控硅、各回路线绑扎等都合格。
控制屏正面检查：交流电流表、电压表、功率因数表、周波表、功率表、继电保护装置、励磁电压表、电流表等都正常，符合要求。
1.3、励磁装置检查
将每台发电机分别单独并上电网发电运行试验和检查。采用同样水头、同样流量，并控制发电机出力90KW，电压400V，功率因数0.8。在试验中按控制屏上各表计数据和万用表测得的数据来看，1号发电机额定电流是162.6A，励磁电流是61.6 A ，励磁电压是42V。2号发电机额定电流162A，励磁电流是57 A ，励磁电压是45V。测试结果1号发电机的励磁电流多4.6A，励磁电压少3V。
通过单机并上电网发电运行一切正常，功率达到90KW，电压400V，功率因数能达到0.8，但各台发电机的励磁电流、电压却不平衡，如果在双机并上电网发电时，系统电压与机组电压也不平衡，造成双机并上电网有很大的影响和困难。

2 故障原因分析

2.1励磁装置有缺陷，如并列后瞬时电流激增，会产生非同期振荡，这种情况一般在一个站里有二台以上同类型的机组，其容量又较为接近时发生，机组在并列后的瞬间，常会出现三相定子电流和励磁电流都迅速上升，发电机向系统输送无功；但有时三相定子电流也迅速上升，励磁电流却急剧下降，功率因数超前，即发电机向系统吸收无功。产生这些现象的原因是多方面的，它和发电机的励磁特性有关，也与同期情况及操作有关，但主要是由于并列时系统电压和待并列机组的电压不平衡，而引起跳闸。
2.2由于当待并列机组与系统的电压不平衡，会产生一个电压差，通过这个电压差，在待并机组和网络之间形成一个平衡电流，这个电流越大，发电机的三相定子电流也越大，相反，这个电流越小，则发电机定子电流也越小。若系统电压高于待并机组的电压时发电机吸收系统无功，也使三相定子电流迅速上升，但励磁电流却激剧下降，功率因数超前，当待并机组的电压高于系统电压时，三相定子电流和励磁电流也迅速上升，发电机向系统输送无功，由于发电机的复励特性，这个平衡电流就会越来越大，使定子电流迅速升高，发电机无法并上电网。
2.3当发电机带上一定的负荷后，两台发电机的无功分配不可能绝对平衡，这时负荷电流大的这台发电机感应电势就高，负荷电流小的发电机感应电势就低。于是两台发电机之间，就产生一个电压差。由于发电机有励磁特性，并列运行的两台发电机就产生一个无功环流，这个电流经励磁后，感应出一个较高的电势，并获得较多的无功负荷。接着重复上述过程，使无功负荷较多的这台发电机减少负荷，另一台发电机获得较多的负荷，这样反复循环，时小时大的无功环流，即相当于发电机在某一瞬间向系统吸收无功，输送有功；另一瞬间又相当于向系统输送有功，吸收无功，这样就使发电机的电磁功率和机械功率失去平衡状态，由于发电机并列后瞬间电流激增引起跳闸。

3 故障处理措施

针对该电站的情况和双机并不上电网的特性，采用一把（30A）的单相闸刀，装在控制屏侧，三相闸刀上端装一台发电机的励磁线，按正和负分别装在闸刀孔内，另一台发电机的励磁线装在三相闸刀下端，同样按正和负装在闸刀孔内，中间采用2.24mm的铝线长12公分二根装在保险丝位置上，但单相闸刀内的励磁线必须正极对正极线，负极对负极线，当双机要并上电网发电时，先将三相闸刀合上（若单机发电单相闸刀可不合上），再将待并发电时发电机并上电网，这单相闸刀和2.24mm的铝线不是做保险丝，而是使二台发电机的励磁正负线方便断开或合上的作用。
按上述方式进行操作，该电站二台发电机现可任意一台先进行并上电网运行，接上第二台发电机并上电网运行都很平稳。现在二台发电机都能并上电网运行正常，根据上述情况分析，主要原因二台发电机的磁励电流、电压不平衡，通过单相闸刀，使二台发电机的励磁电流在线上互相往返，使励磁自动平衡和起调和作用。故现双机能并上电网发电运行正常，控制屏上的空气开关均不会跳闸，发电机运行正常无其它故障。控制屏上的各类表计都能达到发电机铭牌上所规定的数值，机电设备在运行中都安全平稳。

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