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摘 要： 本文介绍了某电厂 QF1-15-2Z型发电机运行中，由于系统冲击造成全厂失电，蓄电池容量不能保证发电机、汽轮机润滑油系统、操作系统及二次保护系统正常运行。严重威胁机组润滑系统安全运行，若不采取措施将会发生重大设备损坏，如发电机转子、汽轮机转子烧瓦大轴弯曲的恶性事故生。分析出产生的原因，提出了相应的技术改造理方法及应采取的预防措施。
关键词： 柴油发电机；蓄电池容量；交流油泵；顶轴油泵；盘车电机；措施
1 引言
某电厂新安装的两台QF1-15-2Z型发电机于2011年9月投入商业运行，发电机是四川东风电机厂为新能源电厂设计的新型发电机。额定容量15MW，额定电压： 6300V，额定电流： 1718A，额定功率因数： 0.8（滞后） ，自投运以来，系统频繁冲击使全厂1号、2号机组跳闸解列，全厂失去厂用电源。廠用电系统自动投入事故照明和直流系统（蓄电池容量为600AH）方能确保机组安全停运。全厂失电时，1号、2号发电机应急停机依靠备用电源措施少。若黄庄变35KV系统故障引起停电一两天时，全厂将会耗尽蓄电池直流电源，无法保证1号2号机组润滑系统运行。为了确保机组全厂停电情况下，安全停运汽轮发电机设备。必须增加保安电源，确保电气一次二次设备、热工设备及控制系统、机械交流油泵、机械顶轴油泵、机械盘车、事故照明等主要设备正常运行。由于设计缺失，需增加保安电源段，购买柴油发电机。
2系统冲击对电厂设备损坏
2.1一旦供电（35KV）系统发生单相接地或相间短路故障时，35KV系统电压电流增大或降低都会引起发电机、变压器、高压电缆等设备绝缘击穿接地短路故障或电气设备绝缘老化。在过电流情况下，电气一次设备变压器绝缘油温升高绝缘老化。当过电压时，发生局部放电现象时，使变压器绝缘油质总烃增高，甲烷和乙烯为主成分氢含量较高时，容易造成变压器压力释放阀动作喷油现象和瓦斯继电器报警或动作；而发电机、变压器线圈线间产生较大电动力作用，发电机、变压器相间绝缘或匝间绝缘损坏接地短路故障发生。由于供电（35KV）系统冲击三相电流不平衡，负序电流产生增大就会在发电机的转子表面流过，产生发电机护环局部过热松动，使转子绕组绝缘受到损伤，发生一点接地和多点接地或匝间短路，励磁保护装置动作造成发电机跳闸。发电机定子内出现负序旋转磁通时，以同步速度与转子相反方向旋转，在励磁绕组、阻尼绕组及转子本体中感应出两倍工频的电流，从而引起这些部位的附加损耗而发热。由于这个两倍工频感应电流频率较高，发电机转子集肤效应较大，故其不容易穿入转子深处，只在转子表面的薄层中流过，感应电流流过转子槽契齿，并流过槽齿与护环的许多接触。而这些地方电阻较高，发热尤为严重，可能出现局部高温，破坏转子部件的机械绕组绝缘。负序电流除引起发热外，还会引起机械振动，因为它产生100Hz的交变电磁力矩，作用在转子轴和定子机座，使机组产生100Hz稳定的噪声，并使发电机各部件产生机械负荷。转子表面承受机械应力和发热的最关键的部件，因此汽轮发电机转子线圈匝间容易发生短路故障。
2.2由于系统冲击发电机转子振动，使汽轮机转子振动；汽轮机振动保护动作跳机，造成发电机非停或汽轮机转子叶片与汽轮机静锅壳碰撞是转子叶片损坏剃光头；甚至使汽轮机转子弯曲断裂报废。
2.3由于系统冲击汽轮机油动机运行不稳定使润滑油系统压力不稳定，容易造成发电机汽轮机轴瓦断油事件发生；使轴瓦损坏抱死汽轮机发电机转子轴。
2.4黄庄变供电35KV系统冲击I生黄线、II生黄线跳闸全厂失电时，全厂控制系统，二次保护系统、DCS系统、润滑油系统、事故照明等都靠蓄电池供应。但是，蓄电池系统运行4小时后，电池容量降低很快不能满足汽轮发电机润滑系统及润滑盘车运转电源。
3增加保安段
由于380V厂用电系统没有考虑设计安装保安段，380V配电间内没有预留MCC盘柜间隔；另外设计安装保安段时，需要重新设计保护装置和控制回路。使现场机组安全生产构成严重隐患，为了更好的保证机组安全运行需设计保安电源。
增加保安电源方案一：
3.1.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油发电机报价9万。
柴油发电机组参数如表
3.1.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时，柴油发电机启动供电。
无市电（失压）自起动控制屏
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外且附加远程控制接口自动/停止/手动功能选择起动延时继电器（1～5秒，可调）停机延时继电器（0～270秒，可调）
3.1.3柴油发电机安装位置：主厂房南边一层男女厕所。
3.1.4接线方式：将2号发电机汽机专用盘上的交流润滑油泵、盘车、1号2号顶轴油泵电机电源开关移至1号发电机汽机专用盘上。而1号发电机汽机专用盘上的其它附属设备电源开关移至1号炉专业盘上。同时将一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上。
柴油发电机到1、2号机汽机专用盘段电缆型号（原为1号机汽机专用盘）：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：
交流到直流系统电缆型号：
3.1.5优缺点：1、投资资金少。2工期较短。3、不用设置保安段专用。4、热工保护工作量增加。
方案二：
3.2.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油發电机报价9万。 3.2.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时柴油发电机启动供电。
无市电（失压）自起动控制屏
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外，且附加远程控制接口，自动/停止/手动功能选择起动延时继电器（1～5秒，可调）停机延时继电器（0～270秒，可调）
3.2.3柴油发电机安装位置：主厂房南边3米层方达维护保洁休息室。
3.2.4接线方式：将1号2号发电机汽机专用盘上的交流润滑油泵、盘车、顶轴油泵（93KW）电源开关单独安装在380V保安段上。380V保安段位置在380V配電室内，1号炉锅炉专用盘北边有空位。同时将保安段上接一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上。
低压备用变到保安段电缆型号：ZR-YJV-3×50+1×25 长度：
柴油发电机到保安段电缆型号：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：
保安段交流到直流系统电缆型号：
3.2.5优缺点：1、设备位置清晰。2、接线方式简单。3、工期长。4、投资大。
方案三：
3.3.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油发电机报价9万。
3.3.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时柴油发电机启动供电。
（无市电（失压）自起动控制屏 ）
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外且附加远程控制接口 ，自动/停止/手动功能选择 ，起动延时继电器（1～5秒，可调），停机延时继电器（0～270秒，可调）。
3.3.3柴油发电机安装位置：主厂房南边一层男女厕所。
3.3.4接线方式：将柴油发电机电源，通过开关电缆分别送到1号机汽机专用盘，2号机汽机专用盘上。同时将2号机汽机专用盘上接一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上
柴油发电机到1、2号机汽机专用盘段电缆型号：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：70米 报价
2号机汽机专用盘交流到直流系统电缆型号：：ZR-YJV-3×25+1×16 长度：100米 报价
土建安装费用：
3.3.5优缺点：1、投资少。2工期短。3、不用设置保安段专用。4、热工、保护工作量少。
（建议采用第三套方案）。
4 总结
利用1号机组、2号机组临时停机检修期间，采取第三套方案进行保安电源技术改造工作。首先，将生产办公楼一层卫生间进行土建改造工作 。将柴油发电机及控制柜控制电缆和动力电缆敷设到位，并进行接线。增加1号机、2号机MCC电源柜控制开关容量。安装调试完后进行通电核相工作。试运行良好。对380V厂用电失电试验，启动柴油发电机及1号机MCC、2号机MCC、蓄电池充电送电运行正常。电气一次设备、二次保护设备、热工控制回路及机械润滑系统调试运行正常，未发生异常现象（此方案取得实用新型专利，专利号：ZL2015204084896）。投入运行得到发电部、设备部、厂领导好评。特别是，由于35KV系統冲击引起全厂停电情况；保安电源都能正确可靠投入运行。提高了机组安全可靠性。
附图说明
参考文献
[1]涂光瑜.汽轮发电机及电气设备.北京：中国电力出版社
[2]张建平 电气设备检修技术问答.北京：中国电力出版社
[3]范锡 发电机厂电气部分 水利电力出反射出版
[4]何仰赞 电力系统分析 华中理工大学出版社出版
[5]许正亚 电力系统继电保护 中国电力出版社
作者简介：瞿海涛、男、1966年7月7日、汉族、河南洛阳、电力系统自动化专科，从事电气专业的技术管理工作
关键词： 柴油发电机；蓄电池容量；交流油泵；顶轴油泵；盘车电机；措施
1 引言
某电厂新安装的两台QF1-15-2Z型发电机于2011年9月投入商业运行，发电机是四川东风电机厂为新能源电厂设计的新型发电机。额定容量15MW，额定电压： 6300V，额定电流： 1718A，额定功率因数： 0.8（滞后） ，自投运以来，系统频繁冲击使全厂1号、2号机组跳闸解列，全厂失去厂用电源。廠用电系统自动投入事故照明和直流系统（蓄电池容量为600AH）方能确保机组安全停运。全厂失电时，1号、2号发电机应急停机依靠备用电源措施少。若黄庄变35KV系统故障引起停电一两天时，全厂将会耗尽蓄电池直流电源，无法保证1号2号机组润滑系统运行。为了确保机组全厂停电情况下，安全停运汽轮发电机设备。必须增加保安电源，确保电气一次二次设备、热工设备及控制系统、机械交流油泵、机械顶轴油泵、机械盘车、事故照明等主要设备正常运行。由于设计缺失，需增加保安电源段，购买柴油发电机。
2系统冲击对电厂设备损坏
2.1一旦供电（35KV）系统发生单相接地或相间短路故障时，35KV系统电压电流增大或降低都会引起发电机、变压器、高压电缆等设备绝缘击穿接地短路故障或电气设备绝缘老化。在过电流情况下，电气一次设备变压器绝缘油温升高绝缘老化。当过电压时，发生局部放电现象时，使变压器绝缘油质总烃增高，甲烷和乙烯为主成分氢含量较高时，容易造成变压器压力释放阀动作喷油现象和瓦斯继电器报警或动作；而发电机、变压器线圈线间产生较大电动力作用，发电机、变压器相间绝缘或匝间绝缘损坏接地短路故障发生。由于供电（35KV）系统冲击三相电流不平衡，负序电流产生增大就会在发电机的转子表面流过，产生发电机护环局部过热松动，使转子绕组绝缘受到损伤，发生一点接地和多点接地或匝间短路，励磁保护装置动作造成发电机跳闸。发电机定子内出现负序旋转磁通时，以同步速度与转子相反方向旋转，在励磁绕组、阻尼绕组及转子本体中感应出两倍工频的电流，从而引起这些部位的附加损耗而发热。由于这个两倍工频感应电流频率较高，发电机转子集肤效应较大，故其不容易穿入转子深处，只在转子表面的薄层中流过，感应电流流过转子槽契齿，并流过槽齿与护环的许多接触。而这些地方电阻较高，发热尤为严重，可能出现局部高温，破坏转子部件的机械绕组绝缘。负序电流除引起发热外，还会引起机械振动，因为它产生100Hz的交变电磁力矩，作用在转子轴和定子机座，使机组产生100Hz稳定的噪声，并使发电机各部件产生机械负荷。转子表面承受机械应力和发热的最关键的部件，因此汽轮发电机转子线圈匝间容易发生短路故障。
2.2由于系统冲击发电机转子振动，使汽轮机转子振动；汽轮机振动保护动作跳机，造成发电机非停或汽轮机转子叶片与汽轮机静锅壳碰撞是转子叶片损坏剃光头；甚至使汽轮机转子弯曲断裂报废。
2.3由于系统冲击汽轮机油动机运行不稳定使润滑油系统压力不稳定，容易造成发电机汽轮机轴瓦断油事件发生；使轴瓦损坏抱死汽轮机发电机转子轴。
2.4黄庄变供电35KV系统冲击I生黄线、II生黄线跳闸全厂失电时，全厂控制系统，二次保护系统、DCS系统、润滑油系统、事故照明等都靠蓄电池供应。但是，蓄电池系统运行4小时后，电池容量降低很快不能满足汽轮发电机润滑系统及润滑盘车运转电源。
3增加保安段
由于380V厂用电系统没有考虑设计安装保安段，380V配电间内没有预留MCC盘柜间隔；另外设计安装保安段时，需要重新设计保护装置和控制回路。使现场机组安全生产构成严重隐患，为了更好的保证机组安全运行需设计保安电源。
增加保安电源方案一：
3.1.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油发电机报价9万。
柴油发电机组参数如表
3.1.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时，柴油发电机启动供电。
无市电（失压）自起动控制屏
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外且附加远程控制接口自动/停止/手动功能选择起动延时继电器（1～5秒，可调）停机延时继电器（0～270秒，可调）
3.1.3柴油发电机安装位置：主厂房南边一层男女厕所。
3.1.4接线方式：将2号发电机汽机专用盘上的交流润滑油泵、盘车、1号2号顶轴油泵电机电源开关移至1号发电机汽机专用盘上。而1号发电机汽机专用盘上的其它附属设备电源开关移至1号炉专业盘上。同时将一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上。
柴油发电机到1、2号机汽机专用盘段电缆型号（原为1号机汽机专用盘）：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：
交流到直流系统电缆型号：
3.1.5优缺点：1、投资资金少。2工期较短。3、不用设置保安段专用。4、热工保护工作量增加。
方案二：
3.2.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油發电机报价9万。 3.2.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时柴油发电机启动供电。
无市电（失压）自起动控制屏
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外，且附加远程控制接口，自动/停止/手动功能选择起动延时继电器（1～5秒，可调）停机延时继电器（0～270秒，可调）
3.2.3柴油发电机安装位置：主厂房南边3米层方达维护保洁休息室。
3.2.4接线方式：将1号2号发电机汽机专用盘上的交流润滑油泵、盘车、顶轴油泵（93KW）电源开关单独安装在380V保安段上。380V保安段位置在380V配電室内，1号炉锅炉专用盘北边有空位。同时将保安段上接一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上。
低压备用变到保安段电缆型号：ZR-YJV-3×50+1×25 长度：
柴油发电机到保安段电缆型号：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：
保安段交流到直流系统电缆型号：
3.2.5优缺点：1、设备位置清晰。2、接线方式简单。3、工期长。4、投资大。
方案三：
3.3.1柴油发电机选型：根据1号2号机组润滑系统负载（盘车、顶轴油泵、交流润滑油泵等93KW）和直流系统负载设计容量为122KVA。当时1、2号机全厂停电后直流输出为140A左右（两台机直流负载合计30KW）。负载合计123KW选用柴油发电机型号为150KW柴油发电机报价9万。
3.3.2柴油发电机启动方式：采用失压自启动方式。当380V工作一段、二段失压时柴油发电机启动供电。
（无市电（失压）自起动控制屏 ）
该控制屏除了标准的手动控制屏功能与配置外且附加远程控制接口 ，自动/停止/手动功能选择 ，起动延时继电器（1～5秒，可调），停机延时继电器（0～270秒，可调）。
3.3.3柴油发电机安装位置：主厂房南边一层男女厕所。
3.3.4接线方式：将柴油发电机电源，通过开关电缆分别送到1号机汽机专用盘，2号机汽机专用盘上。同时将2号机汽机专用盘上接一路交流电源通过电缆送至蓄电池3号充电机直流系统上
柴油发电机到1、2号机汽机专用盘段电缆型号：ZR-YJV-3×70+1×35 长度：70米 报价
2号机汽机专用盘交流到直流系统电缆型号：：ZR-YJV-3×25+1×16 长度：100米 报价
土建安装费用：
3.3.5优缺点：1、投资少。2工期短。3、不用设置保安段专用。4、热工、保护工作量少。
（建议采用第三套方案）。
4 总结
利用1号机组、2号机组临时停机检修期间，采取第三套方案进行保安电源技术改造工作。首先，将生产办公楼一层卫生间进行土建改造工作 。将柴油发电机及控制柜控制电缆和动力电缆敷设到位，并进行接线。增加1号机、2号机MCC电源柜控制开关容量。安装调试完后进行通电核相工作。试运行良好。对380V厂用电失电试验，启动柴油发电机及1号机MCC、2号机MCC、蓄电池充电送电运行正常。电气一次设备、二次保护设备、热工控制回路及机械润滑系统调试运行正常，未发生异常现象（此方案取得实用新型专利，专利号：ZL2015204084896）。投入运行得到发电部、设备部、厂领导好评。特别是，由于35KV系統冲击引起全厂停电情况；保安电源都能正确可靠投入运行。提高了机组安全可靠性。
附图说明
参考文献
[1]涂光瑜.汽轮发电机及电气设备.北京：中国电力出版社
[2]张建平 电气设备检修技术问答.北京：中国电力出版社
[3]范锡 发电机厂电气部分 水利电力出反射出版
[4]何仰赞 电力系统分析 华中理工大学出版社出版
[5]许正亚 电力系统继电保护 中国电力出版社
作者简介：瞿海涛、男、1966年7月7日、汉族、河南洛阳、电力系统自动化专科，从事电气专业的技术管理工作