【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 燃?xì)廨啓C(jī)可能有齒輪 17 損壞的問題；燈泡式和斜流式等低水頭水輪機(jī)在逆功率運(yùn)行時(shí)，低水流量使內(nèi)部壓力降低到某一限度、在局部形成汽泡或汽穴，而后在壓力升高的地方汽穴重新凝聚小時(shí)，造成頻率很高、壓力很大的微觀水擊，致使轉(zhuǎn)子葉片表面產(chǎn)生疲勞破壞、溫度升高、電離和化學(xué)腐蝕等作用，此即汽蝕現(xiàn)象；柴油發(fā)電機(jī)組逆功率運(yùn)行時(shí)未燃盡的柴油可引發(fā)爆炸或著火的危險(xiǎn)。因此對(duì)所有各種發(fā)電機(jī)組均裝設(shè)逆功率保護(hù)。對(duì)于汽輪機(jī)組，采用油跳閘系統(tǒng)和油調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制汽輪機(jī)閥門、測(cè)量蒸汽流量是否小于同步轉(zhuǎn)速的無負(fù)荷蒸汽流量（可由高壓缸壓降準(zhǔn)確確定）作為主保護(hù)，逆功率繼電器作為后備保護(hù)，排汽室溫度作為警報(bào)。對(duì)于水輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)，逆功率繼電器是主保護(hù)。 我國自行設(shè)計(jì)的發(fā)電廠以往不裝設(shè)逆功率保護(hù)， 18 但采取下述措施： ? 主汽門關(guān)閉后，在控制室內(nèi)發(fā)出聲光信號(hào)，如主汽門誤關(guān)閉，檢查之后即可迅速恢復(fù)供汽，使機(jī)組正常運(yùn)行，如幾分鐘內(nèi)不能恢復(fù)，可由值班人員斷開發(fā)電機(jī)斷路器。 ? 采用連鎖的方法，當(dāng)主汽門關(guān)閉后，用主汽門的輔助觸點(diǎn)經(jīng)延時(shí)去切除發(fā)電機(jī)。 一般來說，上述方法也是可行的，但有不足之處，因?yàn)槎疾荒艽_切地反應(yīng)主汽門關(guān)閉的實(shí)際情況。逆功率保護(hù)則能夠確切地反應(yīng)功率反向，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，在允許的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)停機(jī)。因此采用逆功率保護(hù)是一種比較完善的辦法。 逆功率保護(hù)主要是由一個(gè)靈敏的功率繼電器構(gòu)成的。當(dāng)主汽門突然關(guān)閉后，發(fā)電機(jī)有功功率下降并 19 變到某一負(fù)值，幾經(jīng)擺動(dòng)之后達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。發(fā)電機(jī)的有功損耗，一般約為額定值的 1%~%，而汽輪機(jī)的損耗與真空度及其他因素有關(guān)，一般約為額定值的3%~4%，有時(shí)還要稍大些。因此，發(fā)電機(jī)變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行后，從電力系統(tǒng)中吸收的有功功率穩(wěn)態(tài)值約為額定值的 4%~%，而最大暫態(tài)值可達(dá)到額定值的 10%左右。當(dāng)主汽門有一定的泄漏時(shí)，實(shí)際逆向功率還要比上述數(shù)值小些。 主汽門關(guān)閉，可能在無功功率為任意值時(shí)發(fā)生而最不利的情況是在接近額定千乏數(shù)時(shí)發(fā)生。此時(shí)要在 的條件下檢出千分之幾到百分之幾額定值的有功功率來，而且希望從進(jìn)相運(yùn)行到滯相運(yùn)行很寬的范圍內(nèi)，保持動(dòng)作功率基本不變。因此，逆功率繼電器需要精心設(shè)計(jì)和仔細(xì)調(diào)整。 cos 0? ?20 （四）發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù) 當(dāng)頻率低于額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功率 P應(yīng)降低，有功功率降低一般與頻率降低成一定比例，目前還沒有規(guī)定發(fā)電機(jī)在低頻下的功率降低標(biāo)準(zhǔn)。在低頻運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)如果發(fā)生過負(fù)荷，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的熱損傷，但是限制汽輪發(fā)電機(jī)組低頻運(yùn)行的決定性因素是汽輪機(jī)而不是發(fā)電機(jī)。 只要在額定視在容量（ kVA）和額定電壓的 105%以內(nèi)、并在汽輪機(jī)的允許超頻率限值范圍內(nèi)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)就沒有熱損傷問題。一般來說，水輪發(fā)電機(jī)組沒有低頻或過頻的限制問題。 頻率異常保護(hù)用于保護(hù)汽輪機(jī)，防止汽輪機(jī)葉片及其拉金的斷裂事故，對(duì)于極端低頻工況，還將威脅廠用電的安全。汽輪機(jī)的葉片，都有一自振頻率 ， vf21 如果發(fā)電機(jī)運(yùn)行頻率升高或者降低，當(dāng) 時(shí)葉片將發(fā)生諧振，其中 k為諧振倍率， k=1， 2，3…… ， n為轉(zhuǎn)速（ r/min），葉片承受很大的諧振應(yīng)力，使材料疲勞，達(dá)到材料所不允許的限度時(shí)，葉片或拉金就要斷裂，造成嚴(yán)重事故。材料的疲勞是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的積累過程，所以汽輪機(jī)都給出在規(guī)定的頻率下允許的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。 頻率升高，說明系統(tǒng)中有功功率過剩，將由調(diào)速器或功頻調(diào)節(jié)裝置動(dòng)作于降低原動(dòng)機(jī)的出力，必要時(shí)將從系統(tǒng)中切除部分機(jī)組，以促使頻率恢復(fù)正常。當(dāng)頻率下降時(shí)，說明系統(tǒng)中出現(xiàn)有功功率缺額，對(duì)于帶滿負(fù)荷運(yùn)行的大機(jī)組來說，已不可能再增加原動(dòng)機(jī)的出力，為促使頻率恢復(fù)正常，就要在本機(jī)之外采取措施，如使調(diào)頻機(jī)組增加原動(dòng)機(jī)的出力、投入備用機(jī)組、在負(fù)荷側(cè)按頻率自動(dòng)減負(fù)荷等。 kn H z??22 對(duì)于頻率異常，雖然有上述措施，但在有功功率擾動(dòng)過程中頻率總是要出現(xiàn)短時(shí)偏離額定值的情況，而材料的疲勞是一個(gè)積累過程。因此為保障機(jī)組的安全，仍需要有頻率異常保護(hù)，以監(jiān)視頻率狀況和累計(jì)偏離額定值在給定頻率下工作的累計(jì)時(shí)間，當(dāng)達(dá)到規(guī)定值，動(dòng)作于聲光信號(hào)解列或跳閘停機(jī)。 此外，對(duì)于火電廠和核電廠，電動(dòng)給水泵和冷卻泵受頻率影響很大，嚴(yán)重時(shí)可能造成緊急停機(jī)，所以30~60萬 kW汽輪機(jī)組廣泛采用汽動(dòng)給水泵。頻率過高還可能導(dǎo)致鍋爐的主燃料關(guān)閉或核反應(yīng)堆緊急停堆。 汽輪機(jī)葉片及其拉金的材料疲勞和斷裂，是一個(gè)復(fù)雜的問題，與許多因素有關(guān)，在制造上難于給出準(zhǔn)確的斷裂條件。因此，在給定頻率下運(yùn)行的累計(jì)時(shí)間達(dá)到規(guī)定值時(shí)，只能說明有斷裂的可能，并不說明 23 立即要斷裂。因此，通常認(rèn)為頻率異常保護(hù)應(yīng)當(dāng)動(dòng)作于聲光信號(hào)，盡量避免不必要的切除發(fā)電機(jī)。特別是對(duì)于低頻保護(hù)更應(yīng)如此，因?yàn)榈皖l保護(hù)動(dòng)作后，說明系統(tǒng)中缺少有功功率，如再切除發(fā)電機(jī)，則會(huì)進(jìn)一步減少發(fā)出的有功功率，促使頻率進(jìn)一步下降，造成惡性循環(huán)而終致系統(tǒng)瓦解。 從對(duì)汽輪機(jī)葉片及其拉金影響的積累作用方面看頻率升高對(duì)汽輪機(jī)的安全也是有危險(xiǎn)的，所以從這點(diǎn)出發(fā)，頻率異常保護(hù)應(yīng)當(dāng)包括反應(yīng)頻率升高的部分。但是，一般汽輪機(jī)允許的超速范圍比較?。辉谙到y(tǒng)中有功功率過剩時(shí)，通過各機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)或功頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，以及必要時(shí)切除部分機(jī)組等措施，可以迅速使頻率恢復(fù)到額定值；而且頻率升高大多數(shù)是在輕負(fù)荷或空載時(shí)發(fā)生，此時(shí)汽輪機(jī)葉片和拉金所 24 承受的應(yīng)力，要比低頻滿載時(shí)小得多；此外，再考慮到簡(jiǎn)化保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，所以一般頻率異常保護(hù)中，不設(shè)置反應(yīng)頻率升高的部分，而只包括反應(yīng)頻率下降的部分，并稱為低頻保護(hù)。 低頻保護(hù)的段數(shù)及每段的整定值，根據(jù)機(jī)組的要求確定。減少低頻保護(hù)的段數(shù)，必然增加發(fā)電機(jī)不必要跳閘的可能性，因?yàn)楦鞫伪Ｗo(hù)延時(shí)大大減小。整定好低頻保護(hù)的動(dòng)作頻率和時(shí)限后，還應(yīng)根據(jù)所在系統(tǒng)的最嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，結(jié)合按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置的動(dòng)作，觀察系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，看低頻保護(hù)是否有不必要的切除發(fā)電機(jī)。在自動(dòng)減負(fù)荷的動(dòng)態(tài)過程中，低頻保護(hù)不會(huì)誤切發(fā)電機(jī)。如果系統(tǒng)頻率響應(yīng)在可恢復(fù)的振蕩與低頻保護(hù)跳開發(fā)電機(jī)之間沒有足夠的裕度，也就是可能誤切發(fā)電機(jī)時(shí)，則應(yīng)采取修改自動(dòng)減負(fù)荷方案，增加其級(jí)數(shù)或甩負(fù)荷大小，不應(yīng)修改汽輪機(jī)低頻保護(hù)方案，使汽輪機(jī)葉片冒增加壽命損失的風(fēng)險(xiǎn)。 25 （五）電流互感器二次斷線保護(hù) 電流互感器二次側(cè)開路后，鐵芯磁化強(qiáng)度為： （ 851） 式中： — 電流互感器一次繞組匝數(shù)； — 一次電流幅值； — 電流互感器鐵芯平均長度。 二次開路電壓為： （ 852） 式中： — 鐵芯截面積； — 二次繞組匝數(shù)； — 動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率， ； — 磁化強(qiáng)度幅值，其值為： si nmWIH