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发电机保护系统 - 常见故障/故障原因

时间:2021-08-17 作者:发电机公司 点击:

发电机保护

控制面板在设计发电机控制系统时,发电机保护组件通常包含在同一个机柜中,用于中小型设施操作。发电机保护装置和接线与控制电路装置和接线分开。但是,它们可以与控制系统连接以实现发电机停机和警报/监控功能。

发电机保护可分为以下几类:
 
  • 内部故障 - 定子和/或励磁绕组(转子)中的相位和/或接地故障。
  • 异常操作条件 - 诸如:磁场丢失、过载、过压、欠频/过频、同步丢失等问题。
通过接地方法保护发电机免受转子和定子内部故障的影响。发电机接地有多种方法。接地方法与设施的大小和复杂程度成正比(更大和更复杂的设计需要更复杂的接地电路)。如果发电机没有适当的接地,转子和/或定子可能会在接地故障事件期间损坏而无法修复。

保护您的发电机免受异常操作条件的影响是由系统决定的。仅向照明和应急电路供电的应急电源系统不需要同步保护。本文提供了有关励磁、频率、逆功率、断路器极闪络和失同步故障的信息。

断路器故障

断路器断路器保护发电机转子和定子免受电路负载侧组件产生的故障。线路或电源断路器为系统断路器提供电压。需要不间断电源的系统可以具有冗余或备用功能以快速绕过故障断路器。此功能可以是自动、手动或两者的组合,具体取决于故障情况。

断路器以两种方式失效:
 
  • 开路失败 - 电路维修后,断路器不会保持闭合状态。断路器跳闸导致开路。 
  • Failed Closed - 触点焊接在一起。断路器在断开、闭合和跳闸位置传导电流。这可能会导致电路意外通电。
断路器闪络也称为弧闪是作为电弧故障的一部分产生的光和热。被认为是一种电爆炸。爆炸的放电是由通过空气到地或其他电压相的低阻抗连接引起的。电弧爆炸是不受控制的电弧使金属触点汽化时产生的超音速冲击波。由于内部或外部污染、低介电压力和湿度,在断路器断开时,在断路器端子之间同步期间可能会发生闪络。保护计划旨在满足设施需求。

励磁失败

正弦波发电机由在磁场中旋转的转子组成。使用励磁线圈的发电机需要电流来产生磁场。利用电流产生磁场的过程称为励磁。

可能发生场丢失的原因:
 
  • 跳闸断路器
  • 现场电路开路或短路。会引起滑环闪络。
  • 励磁电路断电。
发电机并联运行时,发电机在超速时会失去磁场,并作为感应发电机运行,从系统接收励磁。发电机组件过热是常见问题。失磁保护电路旨在防止失磁时发电机的不安全和损坏操作。

当发电机接收到的励磁电压超过所需的电压时,该效应会被交流电源添加的沿相反方向移动的磁通抵消,并作为容性负载以超前功率因数工作。如果励磁场不正确,发电机将作为系统的感性或容性负载。先进的电力系统将使发生离线励磁故障的发电机循环以进行故障排除。

频率和功率

机房计算中包括磁轮数和发电机发动机转速以计算发电机的频率。方程式为 RPM x 极数 /120。以 1800 RPM 运行的 4 极发电机将产生 60 Hz。 

如果由于机械或发电机端问题,发动机转速升高超过规定的设定值或降低,频率将按比例跟随发动机。速度增加将命令更高的频率,而降低将降低频率。先进的系统可以保护受影响的发电机并并联备用发电机。

出现频率异常的发电机必须在承担负载之前进行维修。

当发电机并联运行且一台发电机发生故障时,它满足逆功率条件的标准。发生故障的发电机可以充当电动机,并从电网上运行的其他发电机汲取电流。由于发生故障的发电机供电不足,电网会失去电力。此外,发生故障的发电机使用来自电网的电力作为电动机运行。更先进的系统具有采用反向功率继电器的自动转换和并联系统。

同步是指使用一台以上的发电机以并联运行方式向电网供电。当发电机并联运行时,发电机的速度和频率匹配成比例上升的电网能力。严重的故障可能会导致失去同步。这可能会使不止一台发电机停止运行并导致部分或完全断电。已经开发出电路以在发生同步丢失之前以零电压读数移除停止服务的发电机。


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