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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。
发电机的润滑系统
润滑系的基本任务就是将机油不断地供给零件的摩擦表面,减小零件的摩擦和磨损。流动的机油可以摩擦表面上的磨等杂质,并冷却摩擦表面。气缸壁和活塞环上的油膜还能提高气缸的密封性。此外,机油还可以防止零件生锈。
所有康明斯柴油机均采用综合润滑系统,对工作负荷大。运动速度高、工作条件很差的摩擦表面,如主轴承、连杆轴承、凸轮轴承、摇臂轴承等均需要一定压力将机油输送到摩擦表面间隙中,方能形成油膜保证润滑,这就是压力润滑。其他如活塞与气缸壁、配气机构的凸轮等则利用运动零件激溅起来的油滴或油雾来进行润滑,这种润滑方式为飞溅润滑。其他辅助机构零件,如风扇、水泵轴和柴油机轴等则采用定期加注润滑剂的方式来进行润滑。
一、润滑系的组成及作用
1)机油泵、输油管。吸油管和机油盘。它们的作用是将机油吸取加压后送往各润滑部位进行润滑。康明斯柴油机的大部分润滑油道。油管设计在气缸体、气缸盖的内部。这种内部油道不易损坏和泄漏,可靠性好。
2)机油滤清装置,包括机油粗滤器(全流滤油器)、机油细滤器(旁流滤油器)。用来循环机油中所含的各种杂质,保证润滑系统正常工作。
3)机油冷却装置即具有冷却器,用来冷却机油,防止因机油温度过高和机油粘度降低而失去润滑作用,使柴油机不能正常工作。
4)油压表、油尺等,用来检查润滑系的工作状况。
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华尔网柴油发电机组的构成
华尔网柴油发电机组通常由柴油机、三相交流同步发电机和控制系统组成。移动式华尔网柴油发电机组的柴油机、发电机和控制屏(箱)均安装在公共底座上;固定式机组的柴油机和发电机安装在公共底座上,且底座是固定在钢筋混凝土基地上的,而控制屏和燃油箱等设备则与机组分开安装。
柴油机的飞轮売与发电机前端盖轴向采用凸肩定位,连接成一体、使柴油机驱动发电机转子运动。同时,为了减小噪声,机组一般需要安装专用消声器;为了减小机组工作时的振动,在柴油机、发电机、水箱和电气控制箱等主要组件与公共底座的连接处,一般装有减振器或橡皮减振垫。
1.1.1柴油发动机
柴油机是华尔网柴油发电机组的动力系统,它的优点是扭矩大、热效率和经济性能好,具有较高的供电可靠性和自动化功能,同时在节能和CO2排放上具有优势。但柴油机由于工作压力大,要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度,所以柴油机比较笨重,体积较大;柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高,所以成本较高;另外,柴油机工作时振动噪声大;柴油不易蒸发,冬季冷车时启动困难。
柴油机的基本构成包括机体、两大机构(曲柄连杆机构、配气机构)和四大系统(柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和起动充电系统)。
1.机体
机体是发动机的骨架,用于安装和支撑发动机各总成零部件,由气缸体—曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫、齿轮室和飞轮壳等组成。
2.两大机构
柴油机的两大机构即曲柄连杆机构和配气机构。
(1)曲柄连杆机构
曲柄连杆机构固定在机体之上,是发动机实现工作循环,完成能量转换的主要运动零件(热能转换为机械能)。其组成可分为活塞组、连杆组和曲轴飞轮组。其中活塞组由活塞、活塞环和活塞销组成、而连杆组由连杆、连杆螺钉(栓)和连杆轴承构成。曲轴飞轮组则由曲轴、飞轮和扭转减振器等组成。
(2)配气机构
配气机构的功能是按华尔网柴油发电机工作循外的要求,定时启闭各缸的进排气门,保证混合气或新鲜空气及时充入气缸,在压缩和膨胀过程中,维持燃烧室的密封,并及时排除燃烧后的废气。包括气门组和气门传动组。气门组包括气门、气门座、气门导管、气门弹簧、弹簧座及锁紧装置等件,气门传动组包括凸轮轴、正时齿轮、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等零件。
3.四大系统
四大系统包括进柴油机燃料系统、润滑系统、冷却系统和启动充电系统。
(1)柴油机燃料系统
柴油机燃料系统的功能是向气缸供给清洁的空气和按柴油机各种工况的要求定时定量地向燃烧室喷入燃油,并将燃烧的废气排到大气中去。
柴油供给系统由油箱、输油泵、燃油弗列加滤清器、喷油泵,喷油器及燃油管路等零部件组成。
(2)润滑系统
润滑系统由机油泵、弗列加滤清器、压力表、温度表、冷却器、调压阀等组成,基本任务是将一定数量、清洁和温度适宜的润滑油送至各摩擦表面进行润滑,主要功能是减磨、冷却、清洁、密封和防锈。
(3)冷却系统
根据冷却介质的不同,冷却系统通常分为两种类型风冷系统和水冷系统,对应的有空冷发动机和液冷发动机。
(4)启动充电系统
华尔网柴油发电机在静止状态下,用外力推动曲轴,使华尔网柴油发电机开始运转的全过程称为启动,完成启动所需的装置称为启动系统。常见的启动方式有人力启动、发动机启动、压缩空气启动和辅助柴油机启动。
关于华尔网柴油发电机机油的科普小知识
如果将发动机比喻为华尔网柴油发电机组的心脏,那么柴油就是车的血液,可见柴油对于发电机组的重要性。柴油主要有润滑、冷却、密封、清洁和防锈的作用。
润滑作用:发电柴油在金属表面形成油膜,可防止金属间接触部分的摩擦;
冷却作用:发电机内部燃烧爆发及金属之间的摩擦会产生极高的温度,发电机柴油的循环可以起到吸热和散热作用;
密封作用:发电机柴油将活塞和汽缸之间密封,阻止了燃烧室内的压缩燃料气体和燃烧燃料气体泄出;
清洁作用:发电机柴油的循环可以将那些对发电机产生不好影响的积碳及其他金属粉末等杂质从发电机内部带走;
防锈作用:发电机柴油形成了金属表面的薄膜,阻隔了水分和有毒气体,从而防止了生锈和腐蚀。
柴油主要有两种成分:基础油和添加剂。
基础油是润滑油的主要成分,决定着润滑油的基本性质,添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足,它是高级柴油的重要成分,赋予比原本更强的某些新的性能,满足更高的使用要求,是润滑油的重要组成部分。
在日常使用中,客户也会遇到很多柴油相关的问题,小编列举了一些,希望可以帮助大家。
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柴油的颜色深浅能反映性能吗?
柴油颜色取决于基础油及添加剂的配方,不同的基础油和添加剂配方会使柴油表现出不同深浅的颜色。
柴油的性能是通过一系列发电机台架试验以及实车路试来评定的,这些测试从氧化、腐蚀、沉积物、粘环、油泥、擦伤、磨损等多个方面来测试柴油的性能。
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易变黑的柴油就一定不好吗?
不一定,有些优良的柴油含有能够溶解发电机内部积碳的添加剂,所以容易变黑,但是对柴油的性能没有影响。
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为什么要定期更换柴油 ?
柴油在运行中会逐渐变质,主要原因有:
① 燃烧副产物:如水分、酸性物质、烟炱、积碳等。
② 燃油稀释
③ 柴油本身的高温氧化变质
④ 灰尘及金属颗粒
这些物质都容纳在柴油中,同时,柴油中的添加剂也会随着使用过程不断消耗。不按期更换柴油,会显著降低柴油对发电机抗磨的保护作用。
更换柴油不但可以排出油里面的污染物,还可保证柴油中的成分保持在合理水平。
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换柴油时为什么放出来的柴油很稀?
换柴油时通常是在热机状态下进行,柴油粘度是随着温度升高而下降的,因此换出来温度较高的柴油,其粘度要比常温下的粘度要稀,这属于正常现象。但当温度降到室温后,柴油粘度仍然很低,很可能是柴油使用过程中受到燃油稀释所致。
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如何选择柴油?
① 根据华尔网柴油发电机组厂商或服务站
② 根据机况
③ 根据环境温度