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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、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、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，动作信号发出后，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，与主汽门关闭的信号组成与门，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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电控型杭州柴油发电机维修技术探讨
摘 要：随着社会经济科技的不断发展，其中发电机组制造业也有很好的发展。从发电机组行业的发展中可以发现它存在各类的问题，这对于发电机组行业的继续发展有一定的阻碍。发电机组的电控发电机有着操作方便的优势，它可以提高杭州柴油发电机的性能。同时，电控杭州柴油发电机的构造是比较复杂的，这使得它在使用中存在一定的问题。本篇文章将对电控杭州柴油发电机系统故障诊断和维修的技术进行思考讨论。
发电机组行业近几年有着很好的发展势头，很多先进的技术都应用到发电机组行业之中，一方面可以提高发电机组的环保性，另一方面可以提高其经济性。相比之下，现在的发电机组内部构造会比传统的发电机组更加复杂，这使得发电机组在维修的过程中也存在一定的难度，这要求维修人员具备较高水平的技术。本篇文章将对电控杭州柴油发电机系统故障诊断和维修的技术进行思考讨论。
一、电控杭州柴油发电机系统中的问题
发电机对于发电机组的发展而言是极为重要的，它对于发电机组的安全性和性能有着直接的影响。接下来就对电控杭州柴油发电机系统中的问题进行思考分析，主要有以下几个方面：
1、 元件击穿故障
发电机组的电控发电机内部构造十分复杂，内部有传感器、执行器等电控元件。电控元件的安全运行可以使得控制活动顺利完成，如果电控元件存在故障，这会对于整个发电机系统造成影响。电控元件的整体性能很高，但是它们十分脆弱，在运行的过程中，受到外界环境的影响会使其发生击穿的故障。发动机在长时间的运作之后会产生很多的热量，虽然它具有散热的功能，但是并不能将全部的热量排放出去。热量无法排出的情况下会使得发电机的温度上升，上升到一定程度会导致发电机出现短路情况，甚至会使发电机无法正常的启动。
2、 元件老化故障
对于电控发电机来说，电控元件有着很重要的作用，它比较容易出现老化的故障。发电机的长时间运作以及外界环境的影响会使得其老化速度加快，从相关调查数据中可以发现大部分的电控元件都在未达到使用寿命的时候便失去功能，这对于工作的开展造成一定的影响。发电机组的发电机在运作的过程中，电压和电流会发生一定的变化，这对于电控元件有一定的影响。如果电流的变化十分显著，它对于电控元件的影响也会更加明显。电控元件很容易受到电磁场的影响，这可能会导致电控元件出现损坏。同样的，发电机运作过程中的灰尘对于电控元件也有一定的影响。
二、电控杭州柴油发电机系统的维修技术
上面的文章对于电控杭州柴油发电机系统中的问题进行思考分析，主要有元件击穿故障和元件老化故障两个方面。接下来根据这些信息并结合实际情况对发电机组电控发电系统的维修技术进行思考讨论，主要有以下几个方面：
1、 诊断和维修工具
对电控杭州柴油发电机系统进行诊断中，维修工具是必不可少的。对电控发电机进行故障诊断的工具主要有五个， 个是测试灯，它主要是对发动机的电路故障进行诊断和维修，工作人员通过观察测试灯上指示灯的状态来进行判断;第二个是跨接线，它也是对发电机组发电机系统的电路故障进行诊断和维修，它与测试灯是存在差别的，它主要是利用发动机内部的电路跨接来对它的各个端头进行区分的;第三个是万用表，它主要是对发电机系统的电路和电控元件的阻抗性质进行检测，这可以对发电机系统内的电路和元件的物理量有较好的掌握，这对于后期工作的开展奠定基础;第四个是真空泵，它是将发动机内部产生的空气抽离，这可以使得发电机在真空环境之中运作，在一定程度上可以减少发动机内产生混合气体;第五个是燃油压力表，它是对杭州柴油发电机系统的燃油压力进行测量，通过测量可以确保燃油压力是处于安全的状态之中，这在一定程度上可以确保发电机组发电机系统的安全性。
2、诊断基本程序
电控杭州柴油发电机故障的诊断程序主要有三步。 步是向车主询问，对于发电机组的故障基本情况进行了解，然后再对发电机组的故障进行诊断，将一些故障问题排除;第二步是对发动机系统的外部进行检查，对它的情况进一步掌握;第三部是对杭州柴油发电机系统的故障码调取，在这个过程中需要对发电机组进行多次检测，对于故障的位置进一步精确化。
本篇文章对电控杭州柴油发电机系统的故障进行思考分析，对于维修的技术进行说明总结，发电机组维修人员要不断提高专业技能，这可以更好保障电控发电机系统的正常运行。
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、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、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，一个用于发电机安全控制系统。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。
换上新的同步马达，启动发电机，调节手动转速旋钮，使转速达到916RPM, 待发电机转速稳定后尝试并车，发电机可以成功并车。但是又出现个新问题，并车后一号发电机功率并未提高，相反地，出现逆功率跳闸的现象，几次尝试都是如此。我决定让三管轮在并车屏上尝试并车，我与电机员在发电机旁观察，双方用对讲机联系，发现当发电机并车成功后，调速器速度控制旋钮被同步马达向逆时针方向旋转导致柴油机减速，这与并车后调速器的正确动作恰恰相反，正常情况下，调速器速度控制旋钮应该顺时针方向旋转使柴油机加速从而增加本机承载负荷能力，维持转速稳定。查找到问题症结后，我们再对比同步发电机马达的电压与电流情况、查找相关发电机电线接线图纸，发现一号发电机相关接线控制板亦与原厂图纸一致，这说明接线未曾改动过。于是我们改变同步马达背后的接线，将其对调，再次启动发电机，并车成功，负荷转移顺畅，问题解决。
经过该事件，发现以下几点在未来的轮机管理工作中值得引起注意：
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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