汽轮发电机组过激磁保护改进探讨

崔立达

(哈尔滨电气股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028)

1 励磁系统

调节与控制单元预警由两个条件激活调节器停止运行;频率低于约58.5 Hz。在某些条件下,当系统维护或重新建立可以保持大约5%的低辅助负载，系统频率小于58.5 Hz。在这种情况下蒸汽流量略大于正常流量，经验表明叶片共振不是限制因素，而是因为蒸汽激振力小，叶片激励从无负载增加到5%辅助负载水平。增长微不足道，在这种条件下运行对刀片疲劳程度没有什么影响。但是在满功率运行一段时间后,辅助负载运行输出引入了另一个不相关的考虑因素导致频率偏低，即涡轮一级温度降低，导致的瞬态涡轮转子中的热应力负载下降。第一阶段温度瞬间下降约250F，随后在大约15 min内进一步降低2000 ℉，过热器出口温度调整至新设定燃烧速率。稳态温度在10～15 min内下降最大，刀片槽应力减弱，在大约一小时内将转子缓慢冷却至零，达到新的平衡状态。后续重新加载低负荷下的延长时 间，应保持适中避免在相反的方向施加较大的热应力。对于典型的3600 r/min转子峰值热应力预期在100-400个循环后会在转子中引发裂纹。因此,如此大的单个完整周期约占总疲劳强度的1/4。由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制，当本体长度达到直径的6倍以上，转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。

2 辅助负载运行保护

机组从满负荷跳到辅助负荷会造成转子疲劳能力的损失，影响相对较小，但在紧急情况下，这种操作是必不可少的。如果系统频率仍然在所有的减载动作后下降很有可能造成系统崩溃。如果某些关键单元跳闸脱离辅助负载,它们将可用于电源启动力量。由于在这种跳闸之前会出现一段频率不足的情?况因此在最后的减载步骤设置的低频继电器可以用于启动跳闸，允许手动跳到辅助负载。这样的设计方案必要时可以承受这种热应力，且可以避免不必要的暴露。发电机过激持续干扰系统，期间施加的高电流和相关的无功损耗对系统发电机的无功功率需求很大。端子电压的小幅降低将产生强大的补偿作用，同时激励器输出将增加。如果激励上限，电压系统持续受到干扰则将达到最大的场强。这种情况可能会伴随在低频条件下。即使频率是正常的在异常负载下系统无功损耗更高，流动条件也可能会导致现场受力。由于大多数励磁系统提供最高电压为至少125%的满载最长强制时间为一分钟。每个发电机的具体值应根据峰值电压和曲线确定，响应速度高于正常速度的系统具有较高的峰值电压并且减少了在峰值上的允许时间。

3 发电机过激保护

发电机(变压器)会由于电压升高或者频率降低而出现过激磁，如与系统并列运行的变压器，由于分接头连接不正确，使变压器的电压过高引起过激磁。对于升压变压器的过激磁，大多数在未与系统并列的情况下发生，主要原因有:发变组在与系统并列之前，由于操作上的过失，误加了较大的励磁电流；发电机起动过程中，转子在低速下预热时，由于操作上的过失，误将发电机电压上升到额定值，使变压器由于频率低而产生过激磁。提供某些基本激励是系统保护行业惯例以防止调节器内部或电压互感器发生故障。这些包括电压和互感器的两组平衡比较，如果电压互熔断器出现警报，可能使调节器跳闸。监控内部稳压器偏置，调压器跳闸以防止失控操作限制。

强制保护功能是通过检测磁场，强迫主发电机或励磁机励磁电流输出，有时间延迟条件下，由特性曲线确定励磁系统自动回切到安全值。无时间延迟的情况下，操作员警报指示字段强制条件立即存在。从调节器的简单行程到基本激励的复位调节器从普通电压调节器转换到励磁电流限制模式可以减少消耗。

4 润滑和发电机密封油系统

正常发电机运行，通过涡轮转子上的主油泵提供润滑油。对于启动和关闭交流和直流或蒸汽驱动油泵提供系统润滑。交流轴承油泵的特性足够确保在启正常发电机运行，通过涡轮转子上的主油泵提供润滑油。对于启动和关闭交流和直流或蒸汽驱动油泵提供系统润滑。交流轴承油泵的特性足够确保在启动和关闭期间进行适当的润滑。但是泵的性能将受到以下因素的影响感应电动机 的特性如果交流电源频率)有所不同。频率降低5% 将导致轴承供应压力降低大约10%。这考虑到正常压力保持压力在68947.6/Pa。

紧急直流电的主要目的是：当没有其他润滑源时，轴承油泵提供润滑，在某些地方提供了蒸汽驱动的辅助油泵。通常它们的容量大约与交流轴承油泵相同。这些泵取决于蒸汽源是否充足。如果这个来源有限并且蒸汽压力降低将影响泵值。如果发生这种情况，建议蒸汽在每个单元上测试泵润滑系统，以确定维持足够所需的最低蒸汽压力和轴承供应压力。对于紧急情况下得跳闸和华星，水发电机、励磁系机和密封油冷却器的电源核能跳闸时关闭。实验室测试表明，润滑后的供水油冷却器也可能在脱机和安全温度下关闭，在滑行期间将保持不变。穿过泵体末端的热传导率轴颈的涡轮转子很低。密封油控制装饰应布置在发电机零米层，真空油箱布置在6.3 m层，密封油扩大槽应尽量靠近发电机底部安装，它应比空气抽出槽的标高至少高出380 mm，而空气抽出槽的安装标高应该高于润滑油回油管至少30 mm。只要发电机轴系统转动或机内有需要密封的气体，密封油系统均需要密封瓦供油。

如果使用润滑油关闭后，轴颈温度将以一定速率升高涡轮内部温度，气温高于375 ℉可能会损坏轴承巴氏合金。如果装置很热(平均内部温度为800～850 ℉)，油可能会在温度升高过多之前关闭2～3 h，如果允许涡轮冷却至4000 ℉，机油供应可能回2关闭约10 h。