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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，或动作于发信号或动作于跳闸。
1、江苏南通概述说明
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、江苏南通动作功率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、江苏南通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、江苏南通原理介绍
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信号。
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、江苏南通本地石油等资源，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、江苏南通本地风能、江苏南通原子能、江苏南通地热、江苏南通潮汐、江苏南通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。
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发电机管理中的3个有用细节
故障背景：2017年5月20日该轮靠泊印度洋留尼旺岛，锅炉发生点火故障，于是发电机换用轻柴油。换油后不久，发现发电机上的燃油管有滴漏，当时忙于处理锅炉问题，为减少柴油损失，当即关闭了停车状态的一号和三号发电机燃油进出管路的相关阀门。
故障现象：第二天船舶离港时，当班轮机员凌晨4点打给我，说一号发电机不能并车，三号发电机能并车但只能承担150 KW，再加负荷就加不上去。我立即下机舱，检查发电机相关情况，滑油、江苏南通同城冷却水各项参数未见明显异常。我尝试向三号发电机手动转移负载，多次手动调节调速器以增加燃油供油量，但负荷没有变化。尝试一号发电机并车，自动与手动并车都未成功，一号发电机显示频率过高。
打开三号发电机保护盖检查高压油泵，油泵齿条拉杆均能自由活动，油尺刻度指示在较大值，排除了油泵的问题，再检查相关管路，发现有个进油阀处于关闭状态，当即慢慢全开燃油阀，三号发电机立即加载到500KW，负荷转移正常。
注意力再转向一号发电机，发现一号发电机类似的进油阀也未打开，当即打开进油阀，并再次尝试并车，但还是并车失败。到港时一号发电机是正常使用的，频率、江苏南通同城转速，负荷的转移各项指标都正常，怎么突然就转速过高了呢?
故障措施：三号发电机正常之后，我全部精力集中在一号发电机不能并车的问题上，之前发电机转速感应器出现过速度显示的问题，所以首先还是考虑转速感应器故障，怀疑有可能是感应器脏了或者跟飞轮的间隙超标。该发电机有两个pick-up(转速感应器)，一个用于机旁控制屏显示，一个用于发电机控制系统。当即取出两个感应器，其中一个确实脏了，擦拭干净后，检查了速度感应器的阻值，确认正常，重新装回，调整好间隙，重新启动发电机，转速还是过高--950RPM。
排除了转速感应器的问题，那么故障就应该在机械部分。检查高压油泵，调节拉杆活动正常;检查调速器，该调速器品牌是Regulateurs Europa，型号1102V-4G-25R。发现调速器上的手动速度调节旋钮卡住了，很难转动，联想到二管轮的交接班记录，提示该调速器的同步马达(下图中的021)不是原装备件，当时由于缺少原装备件，用的是上个管理公司遗留下来的其他制造商备件。拆下同步马达，与近期在新加坡刚接收到的原装备件对比，发现两个同步马达参数不一致：非原装备件，制造商Woodward，电压24V，转速2000 RPM，功率5瓦;原装备件，制造商Groschopp，电压24V ,转速2700RPM，功率2瓦,电流0.25A。进一步拆开非原装同步马达，发现马达的塑料齿轮磨损，不能转动。
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启动发电机之前，一定要检查相关管路系统，之前做出过状态改变的相关阀门，一定要及时设置好。交接班工作一定要交接清楚，不能有遗漏;
该事件的起因在于启动发电机之前没有将关闭的燃油阀打开，该轮经过几任管理公司管理，燃油管路的阀门老化，在全关时仍然存在些许燃油泄漏，造成一号发电机启动时，能正常启动，调速器在燃油量不足的情况下加大油门以保持额定转速，但同步马达因为调速器不正常动作导致里面的齿轮损坏，造成了同步马达卡死，以至于发电机转速达到950RPM 后不能减速。这一点在发电机的管理工作中一定要考虑到;
不同管理公司的备件采购途径不一样，存在大量第三方生产的备件，与原厂备件相比，有些参数都不一致，有些即使铭牌上参数一致，但物理尺寸却不一致。这给轮机员维护保养时带来了诸多不便。主管轮机员在接受备件时一定要仔细核对，避免到使用时陷入被动;即使是原装件，电器要考虑正负极性，机械要考虑左旋右旋。
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