發(fā)電機(jī)多種異常狀態(tài)及危害 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的不斷增加，大型發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中越來(lái)越重要。人們對(duì)發(fā)電機(jī)的可靠性、性要求越來(lái)越高。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行對(duì)保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常工作和電能質(zhì)量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的機(jī)率更大，比如定子繞組過(guò)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)失磁、失步，發(fā)電機(jī)逆功率運(yùn)行，非全相運(yùn)行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發(fā)電機(jī)的異常運(yùn)行及保護(hù)是很有必要的。由于大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。本文針對(duì)大型發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行進(jìn)行了分析研究，采用對(duì)稱(chēng)分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關(guān)系，并用KATLAB軟件進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。同時(shí)，就發(fā)電機(jī)組非全相保護(hù)存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，并給出了發(fā)電廠發(fā)生非全相運(yùn)行故障時(shí)的一些處理方法： 1、低勵(lì)磁或失磁對(duì)于容量在100KW以下不允許失磁運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，當(dāng)采用直流勵(lì)磁機(jī)時(shí)，應(yīng)在滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)同時(shí)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器。容量在100KW以上的發(fā)電機(jī)也應(yīng)裝設(shè)失磁保護(hù)。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁；對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)，保護(hù)動(dòng)作于減出力，以便縮短異步運(yùn)行時(shí)間盡快恢復(fù)同步運(yùn)行，在不允許繼續(xù)異步運(yùn)行或失磁后母線電壓低于允許值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于解列滅磁。 2、定子過(guò)電流或過(guò)負(fù)荷保護(hù) 在定子繞組、勵(lì)磁繞組上應(yīng)裝設(shè)定時(shí)限和反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)。定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護(hù) 對(duì)于容量在200KW及以上的柴油發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)逆功率保護(hù)。保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器，汽輪機(jī)甩負(fù)荷。減出力，是指將原動(dòng)機(jī)出力減到給定值。程序跳閘，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，是指首先關(guān)閉主汽門(mén)，待逆功率繼電器動(dòng)作后，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器并滅磁。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)，是指首先將導(dǎo)水翼關(guān)到空載位置，再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)斷路器滅磁。 4、發(fā)電機(jī)失步保護(hù)對(duì)于容量在300KW及以上的發(fā)電機(jī)，需裝設(shè)失步保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或解列。若發(fā)生失步現(xiàn)象，應(yīng)盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，或減少該失步電機(jī)的有功出力，進(jìn)而將其牽入同步。動(dòng)減負(fù)荷、降低勵(lì)磁電流。反時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運(yùn)行保護(hù) 發(fā)電機(jī)變壓器組的非全相運(yùn)行故障，大多數(shù)發(fā)生在機(jī)組解列、并列的操作過(guò)程中，正確地進(jìn)行機(jī)組解列或并列的操作是大幅度地減少因負(fù)序電流燒損發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)單而有效的措施。因此只要遵循保持發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、穩(wěn)定機(jī)組轉(zhuǎn)速、減少機(jī)組出力、控制定子電流的原則，嚴(yán)格按照合理順序進(jìn)行操作和調(diào)整，完全可以把負(fù)序電流控制在允許的范圍之內(nèi)。 由于現(xiàn)在大型發(fā)電機(jī)多采用三相分相操作主開(kāi)關(guān)，非全相運(yùn)行已成為發(fā)電廠電氣運(yùn)行的重點(diǎn)防止對(duì)象。所以在下面的章節(jié)中我將重點(diǎn)分析發(fā)電機(jī)非全相運(yùn)行及其相應(yīng)的保護(hù)措施。 非全相運(yùn)行時(shí)，由于發(fā)電機(jī)組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導(dǎo)致原因不同，非全相運(yùn)行時(shí)的故障特征是不同的，所以對(duì)非全相運(yùn)行進(jìn)行合理有效的分類(lèi)是分析研究的前提。非全相運(yùn)行一般采用對(duì)稱(chēng)分量法來(lái)分析計(jì)算。對(duì)稱(chēng)分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對(duì)稱(chēng)的三相電流(或電壓)分解成正序、負(fù)序和零序三組三相對(duì)稱(chēng)的電流(或電壓)，這三組各自獨(dú)立的對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)就稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)電流(或電壓)的對(duì)稱(chēng)分量，每組對(duì)稱(chēng)分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關(guān)系。電流或電壓的相序、大小關(guān)系是機(jī)組非全相運(yùn)行時(shí)的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對(duì)于保護(hù)機(jī)組與系統(tǒng)的運(yùn)行有著非常重要的意義。

曲軸的形狀和發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火次序 曲軸的形狀及曲柄銷(xiāo)間的相互位置(即曲拐的布置)與沖程數(shù)、氣缸數(shù)、氣缸排列方式(直列或V形等)和各氣缸做功行程發(fā)生的順序(稱(chēng)為發(fā)火次序或工作順序)有關(guān)。曲軸的形狀同時(shí)要滿足慣性力的平衡以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)性的要求。 　　 　　對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)就是一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)氣缸都發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時(shí)間(用0CA表示)要求均勻。如果發(fā)動(dòng)機(jī)有i個(gè)氣缸，則發(fā)火間隔為7200/i0CA，即曲軸每轉(zhuǎn)7200/i時(shí)，就有一個(gè)氣缸做功，這樣才會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作平穩(wěn)。下面介紹常用的4缸、6缸和V形8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火次序。 　　 　　(1)四沖程直列4缸機(jī)，缸數(shù)i=4，發(fā)火間隔為7200/4=1800CA。4個(gè)曲柄銷(xiāo)布置在同一平面內(nèi)，1、4缸的曲柄銷(xiāo)朝上時(shí)，2、3缸的朝下，1、4缸與2、3缸相隔1800。這種發(fā)動(dòng)機(jī)可能采用的一種發(fā)火次序。 　　 　　這種發(fā)火次序?yàn)?-3-4-2，習(xí)慣上以1缸為準(zhǔn)，l缸做功后接著是3缸做功，以此類(lèi)推。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的各氣缸，就是按照1-3-4-2的順序循環(huán)，不斷周而復(fù)始地工作著。 　　 　　如將上述2、3缸的工作過(guò)程互換，則可得到另一種發(fā)火次序。這種互換之所以可能，是因?yàn)?、3缸的曲柄銷(xiāo)(即它們的活塞)的位置是相同的。這樣就得到另一種發(fā)火次序，即1-2-4-3。 　　 　　所以，4缸機(jī)可能采用兩種發(fā)火次序，即1-3-4-2和1-2-4-3。不過(guò)，對(duì)某一種具體的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于發(fā)火次序還與氣門(mén)機(jī)構(gòu)的安排等有關(guān)，因而是確定而不能變更的。使用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，必須了解它的發(fā)火次序。 　　 　　1-3-4-2和1-2-4-3兩種發(fā)火次序在工作平穩(wěn)性和主軸承負(fù)荷方面，沒(méi)有什么區(qū)別。一般柴油機(jī)采用前一種。 　　 　　(2)四沖程直列6缸機(jī)，發(fā)火間隔為7200CA/6=1200CA。6個(gè)曲柄銷(xiāo)分別布置在3個(gè)平面內(nèi)(每個(gè)平面內(nèi)2個(gè))，各平面間互成1200。曲柄銷(xiāo)的具體布置可有兩種方式。當(dāng)1、6缸的曲柄銷(xiāo)朝上時(shí)，2、5缸的朝左，3、4缸的朝有，其發(fā)火次序是1-5-3-6-2-4。國(guó)產(chǎn)6缸機(jī)都采用這種曲軸和發(fā)火次序。 　　 　　曲柄銷(xiāo)布置的另一種方式是將上述 種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的發(fā)火次序是1-4-2-6-3-5。 　　 　　當(dāng)然，上述兩種6缸機(jī)的曲軸還可能采用其他的發(fā)火次序，但由于在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)上幾乎沒(méi)有應(yīng)用，因而不作介紹。 　　 　　按發(fā)火次序看，前后兩個(gè)氣缸的做功行程有600是重疊的，這種現(xiàn)象是容易理解的。因?yàn)楦鳉飧组g做功行程的間隔是1200，而每個(gè)氣缸的做功行程本身都是1800，就必然有600互相重疊。在這個(gè)600中，兩個(gè)氣缸都在做功，前一個(gè)氣缸做功末完，后一個(gè)氣缸的做功已開(kāi)始了。這種做功行程重疊的觀象對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作平穩(wěn)性是有利的。 　　 　　(3)四沖程8缸機(jī)，大多將氣缸排列成雙列V形(兩列氣缸中心線的夾角常取900)。氣缸數(shù)i=8，其發(fā)火間隔為7200CA/8=900CA。這種發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列氣缸中相對(duì)的一對(duì)連桿共裝在一個(gè)曲柄銷(xiāo)上，所以V形8缸機(jī)只有4個(gè)曲柄銷(xiāo)。通常將4個(gè)曲柄銷(xiāo)布置在兩個(gè)互成900的平面內(nèi)。 　　 　　V形8缸機(jī)常用的發(fā)火次序?yàn)?-5-4-2-6-3-7-8。