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发电机逆功率保护学习
      发电机逆功率保护

  发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失磁或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发号或动作于跳闸。

  1、概述说明

  并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。

  对汽轮机逆功率保护的整定计算，就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。

  1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数，取0.8 P1-主汽门关闭后，汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率，该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外，还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关，一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中，Pdz=可取1~1.5%PN。

  2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时，应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定，该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明，当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时，允许运行时间还要长一些。 因此，若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时，可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。

  另外，投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路，此时，动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护，由于动作时间短，在主汽门点闭后很短的时间内，由于汽轮机及发电机的惯性，实际逆功率可能很小，因此逆功率的定值不应大于1%PN。

  2、原理介绍

  当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机，也就是发电机变成电动机工况)，逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流号。

  由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。

  何为逆功率?

  众所周知，发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。

  逆功率的危害

  发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时，发电机变为电动机带动汽轮机旋转，汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦，特别是在末级叶片可能会引起过热，导致转子叶片的损坏事故。

  所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。

  发电机的程序逆功率保护

  发电机程序逆功率保护主要是防止发电机在带有一定负荷的情况下，突然跳开发电机出口开关而汽轮机主汽门又未能全部关闭的情况。在此情况下，汽轮发电机组极易发生超速，甚至飞车。为避免此种情况，对于非短路故障的某些保护，动作号发出后，先作用于关闭汽轮机主汽门，待发电机逆功率继电器动作后，与主汽门关闭的号组成与门，经一短时限组成程序逆功率保护，动作作用于全停。

  逆功率保护与程序逆功率保护的区别

  逆功率保护是为了防止逆功率后，发电机变为电动机，带动汽轮机旋转，造成汽轮机的损坏。归根到底，是怕原动机动力不足，反被系统带着跑!

  程序逆功率保护是为了防止发电机组突然解列后，主汽门未完全关闭，导致汽轮机超速，从而利用逆功率来规避。归根到底，是怕原动机动力太足导致机组超速!

  所以说严格意义上来说，逆功率保护是发电机继电保护的一种，但主要是保护汽轮机。而程序逆功率保护不是一种保护而是为了实现程序跳闸而设置的动作过程，也叫程序跳闸，一般应用于停机方式。

  关键的是逆功率只要定值达到就会跳闸，而程序逆功率除了定值达到，还要求汽机主汽门关闭，所以说在机组启动过程中并网瞬间，一定要避免逆功率动作。

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全新发电机组或设备大修后使用中的几点错误做法
柴油发电机组在使用过程中发动机的故障较多。 为此， 笔者走访和调查了一些柴油发电机组修理厂和一些拥有大量柴油发电机组的施工单位。根据调查结果发现，在使用中发动机产生的故障主要是由于发动机的使用维护不当所造成的。 由于一些机手技术素质不高或思想不够重视，在使用柴油发电机组时，不能严格执行有关规定和操作规程， 甚至还采用一些错误的做法进行操作和维护，造成了发动机磨损加剧，功率下降油耗上升，从而导致发动机过早产生故障。现将调查结果及个人的一些建议归纳总结如下。

1 新发动机或大修后的发动机不进行磨合

新设备或发动机大修后，更换了气缸套、活塞、活塞环和轴瓦等零件，而没有经过充分的磨合，立即进行重负荷作业，会造成零件的早期磨损，有的还会出现拉缸、烧瓦现象。 例如有一台TY220推土机上装用的是NT855柴油机，大修后没有按要求进行磨合就直接重负荷作业，结果工作不到20 h就出现了烧瓦现象。

2 发动机冷启动后就立即高速运转

发动机冷启动后，由于发动机处于冷态，机油粘度高，油道阻力也大，机油泵的转速较低，供油量较小，使得机油进入摩擦副的时间滞后，发动机的各部分还没有得到充分润滑， 会造成发动机的齿轮及轴承由于润滑不良而损坏， 同时也加剧了气缸及轴瓦的磨损。

特别是带有涡轮增压器的发动机会造成涡轮增压器的转轴烧蚀。由于增压器转轴的转速较高，因此滚动轴承无法适应，只能采用浮动轴承结构，即转轴在轴套内高速旋转的同时， 轴套还可在压气壳与涡轮壳内低速旋转。 这样，轴套内、外圆必须具备完整的油膜，才能确保增压器的正常工作。 为此，柴油机启动后应空转一会，机油温度上升，流动性好转，增压器得到充分润滑后方可提高转速，投入作业，这一点在寒冷的冬季更为重要。 例如有一台从俄罗斯进口的T-330推土机，发动机为B-400柴油机（V形8 缸带两个增压器，功率为300kW）。这台推土机从运载设备上卸下时正是寒冬季节（气温比较低），卸下后，机手立即启动发动机，随后高速开回工地，次日发现可以空转，但一加载就走不动了。原来是增压器因润滑不良而烧蚀转轴，缸内进气量随之减少，机设备功率就大幅度下降。

3 柴油机突然熄火

当装有增压器的柴油机在高速运转时突然熄火，机油泵立即停止转动，增压器内的机油也停止流动，如果此时排气歧管的温度很高，其热量会被吸收到增压器壳体上，将停留在那里的机油熬成积碳。当这种积碳越积越多时就会阻塞进油口， 导致轴套缺油，加速转轴与轴套之间的磨损，甚至产生“咬死”的严重后果。 因此，柴油机停转前一定要先卸荷，使其空转，待发动机温度下降后再熄火。

4 使用劣质柴油

使用不合格的柴油。 由于劣质柴油的十六烷值不符合标准，造成发动机燃烧状况不良，积碳多，发动机活塞环烧结引起拉缸。 同时劣质的柴油也加速了喷油泵柱塞、出油阀及喷油器的磨损。