1、發(fā)電機負(fù)序電流異常增大的原因分析摘要：指出了負(fù)荷或系統(tǒng)的不對稱，引起負(fù)序電流流 過發(fā)電機定子繞組，并在發(fā)電機空氣隙中建立負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁 場，使轉(zhuǎn)子感應(yīng)出兩倍頻率的電流，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱。大型機 組的熱容量裕度一般較小，所以要特別強調(diào)對大型發(fā)電機的 負(fù)序電流的監(jiān)視。詳細(xì)分析了在機組正常運行中由于二次回 路設(shè)備的異常引起監(jiān)視畫面負(fù)序電流突然的增大的原因。關(guān)鍵詞：負(fù)序電流；異常；增大中圖分類號： TM371文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1674-9944（ 2016）20-0115-031 引言 發(fā)電機在正常運行時發(fā)出的是三相對稱的正序電流。發(fā) 電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度與三相正序?qū)ΨQ電流所形 成的正向旋

2、轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速一致，即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動與正序 旋轉(zhuǎn)磁場之間無相對運動，也稱為同步。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不 對稱短路或者負(fù)荷三相不對稱時，在發(fā)電機定子繞組中就流 過負(fù)序電流，該負(fù)序電流在發(fā)電機氣隙中產(chǎn)生反向的旋轉(zhuǎn)磁 場相對于轉(zhuǎn)子來說為 2 倍的同步轉(zhuǎn)速，在轉(zhuǎn)子中就會感應(yīng)出 100 Hz 的電流，該電流主要部分流經(jīng)轉(zhuǎn)子本體、槽契和阻尼 條，在轉(zhuǎn)子端部附近沿周界方向形成閉合回路，這就使得轉(zhuǎn)子端部、護(hù)環(huán)內(nèi)表面、槽契和小齒接觸面等部位局部灼傷，同時負(fù)序（反向）氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流之間，正序（正 向）氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與定子負(fù)序電流之間所產(chǎn)生的振動頻率為 100 Hz。鑒于以上原因，發(fā)電機應(yīng)裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)并在畫 面

3、實時監(jiān)視，遇到異常緊急情況，運行人員立即采取措施保 證發(fā)電機安全穩(wěn)定運行。2 發(fā)電機負(fù)序電流產(chǎn)生的原因一般穩(wěn)態(tài)負(fù)序電流在發(fā)電機定子中存在時間較長，而暫 態(tài)負(fù)序電流在定子中存在時間相對較短，這是由產(chǎn)生原因而 定。（1）由于輸配電及供電系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，或有大 容量的單相負(fù)載，使系統(tǒng)三相負(fù)載不平衡，造成發(fā)電機不對 稱運行，這種情況產(chǎn)生的負(fù)序電流可能在定子中較長時間存 在。（2）因系統(tǒng)內(nèi)或發(fā)電機本身產(chǎn)生不對稱性短路故障， 如輸電線路單相接地、兩相短路、發(fā)電機定子匝間、相間短 路等產(chǎn)生的負(fù)序電流，存在時間較短。（3）系統(tǒng)發(fā)生非全相運行，如帶有單相重合閘的輸電 線路， 或發(fā)電機并 （解） 時，出口斷路

4、器發(fā)生非全相合 （斷）， 這時負(fù)序電流的存在時間久定的作用。2016 年 3 月 18 日 14：10，某電廠 2 號機監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)2 號發(fā)電機負(fù)序電流由 186 A 快速升至 386 A ，最大短時上升 至 414 A 。負(fù)序電流變化前后發(fā)電機有、無功沒有變化 (P=660MW ，Q=177 MWar )。靜子電流 A 相由 19447 A 降 至 19301 A，B 相由 19499 A 升至 19669 A，C相由 19492 A 升至 19639 A 。3 負(fù)序電流突然增大的原因分析 結(jié)合此電廠實際，其監(jiān)視畫面電流突然增大的原因主要 有以下幾點： 500 kV 系統(tǒng)不對稱負(fù)載； 廠用電

5、或勵磁系 統(tǒng)缺相運行；發(fā)電機 CT 及測量回路故障；機組內(nèi)部故 障。針對上述可能的原因，對引起負(fù)序電流變化的參數(shù)及設(shè) 備進(jìn)行檢查、分析：3.1 負(fù)序電流變化后， 500 kV 系統(tǒng)各開關(guān)情況。由表 1 可以看出， 500 kV 兩條出線負(fù)載三相基本平衡， 可以排除因系統(tǒng)不對稱負(fù)載造成的負(fù)序電流突變。3.2 檢查設(shè)備 對發(fā)電機、廠用電、勵磁系統(tǒng)及主變等設(shè)備進(jìn)行檢查， 未發(fā)現(xiàn)發(fā)熱、放電及異常現(xiàn)象，發(fā)電機各部溫度正常。3.3 發(fā)電機振動聯(lián)系熱控人員，調(diào)取 SIS 記錄，從趨勢曲線中可以看出 發(fā)電機在負(fù)序電流變化前、 后，發(fā)電機兩端振動基本無變化。3.4 綜合參數(shù)分析 綜合以上各參數(shù)分?jǐn)?shù)，初步判斷負(fù)序

6、電流產(chǎn)生的原因為發(fā)電機 CT 或測量回路存在異常。于是，繼保人員對 2 號發(fā) 電機機端、中性點電流回路進(jìn)行了通流檢查工作，電流回路 未發(fā)現(xiàn)異常，懷疑負(fù)序電流變送器輸出存在問題，拆下該負(fù) 序電流變送器，對其進(jìn)行校驗分析。檢查結(jié)果如下。3.4.1 2 號發(fā)電機機負(fù)序電流變送器參數(shù)型號 JA977412-A3 輸入：05 A，輸入相： A、C 相， 25000/5 A，輸出 420 mA 負(fù)序電流范圍 00.5 A（二次值） 對應(yīng)一次電流值為 02500 A ，檢查 DCS 量程設(shè)置正確：輸 出 420 mA 對應(yīng) 02500 A。3.4.2 2 號發(fā)電機負(fù)序電流變送器投運前校驗情況 由于變送器的輸

7、出最大為 0.5A （折算成一次值 2500A） 負(fù)序電流， 電測標(biāo)準(zhǔn)室校驗時， 通入變送器的電流最大 0.5A 的 A、C 相電流（按負(fù)序角度通入） ，從 0.10.5 A，從校驗 結(jié)果來看（圖 1），5 個點都是合格的。3.4.3 本次臨檢 （停機） 2 號發(fā)電機負(fù)序電流變送器的檢 驗情況本次停機模擬正常運行時變送器的輸入、輸出情況進(jìn)行 檢查，圖 2是輸入 15 A 正序電流時變送器的輸出結(jié)果。從圖 2可以看出，當(dāng)輸入 15 A （二次電流，正序值， 負(fù)序分量為 0），此時變送器的輸出應(yīng)該是 4 mA ，上圖中的 15 A 的 5個點沒有一個是合格的。以第三個點為例，二次 電流值為 3 A

8、，折到一次側(cè)為 15000 A，輸出為 4.793827 mA， 對應(yīng) DCS 負(fù)序電流顯示為 156.25×4.793827-625=124 A 。也就是說，假如發(fā)電機三相電流都為 15000 A ，且角度對稱， 這時發(fā)電機沒有負(fù)序電流。但該負(fù)序電流變送器仍有 124 A 的負(fù)序電流輸出。這就是問題所在：該負(fù)序電流變送器內(nèi)部 的負(fù)序電流濾過器并未完全濾除輸入量中的正序分量，導(dǎo)致 在輸入正序分量時，負(fù)序濾過器輸出端仍有輸出（正序分 量）。3.4.4 關(guān)于負(fù)序電流變送器的校驗問題 查閱資料，關(guān)于負(fù)序電流變送器并沒有專門的校驗規(guī) 程，詢問省內(nèi)等單位同行，和我廠校驗方法基本相同，按負(fù) 序電

9、流變送器的輸出量程通入輸入電流，取負(fù)序角度通入， 分別取 5 個點，校驗每個點的誤差，從而校驗負(fù)序電流變送 器的準(zhǔn)確性，這樣校驗和實際運行工況還是有很大的差別， 最起碼這次小修按這種方法并沒有發(fā)現(xiàn)負(fù)序電流變送器的 問題，所以校驗工作還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實際運行情況，這在我 們今后的工作中要加以改進(jìn)。 3.5 解決措施（1）更換負(fù)序電流變送器；（2）完善負(fù)序電流變送器的校驗方法：除了按常規(guī)校 驗方法取輸出量程對應(yīng)的輸入量，而且還要模擬正常工況輸 入正序電流和輸入三相不對稱電流來驗證負(fù)序電流濾過器 的可靠性；（3）舉一反三，梳理全廠序分量變送器，按校驗計劃安排重新校驗4 負(fù)序電流增大異常處理（機組運行）

10、 機組運行中負(fù)序電流異常現(xiàn)象發(fā)生后，為防止異常原因 未明確或異常繼續(xù)發(fā)展造成的設(shè)備事故，一方面進(jìn)一步查找 負(fù)序電流變化的原因，另一方面根據(jù)負(fù)序電流可能出現(xiàn)的原 因要求運行中采取以下應(yīng)對措施：（1）要求運行人員及點檢、維護(hù)人員加強對發(fā)變組、 勵磁系統(tǒng)、升壓站等相關(guān)設(shè)備的檢查，特別注意有無放電、 發(fā)熱或異常聲響。要求保護(hù)人員對發(fā)電機回路 CT 及測量回 路開展細(xì)致排查，盡快判斷異常發(fā)生位置。（2）對廠用電系統(tǒng)及各主要輔機參數(shù)密切跟蹤分析， 若負(fù)序電流由廠用電系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)或主要輔機缺相運行引 起，應(yīng)及時停役對應(yīng)輔機、系統(tǒng)甚至機組。（ 3）對 500 kV 系統(tǒng)參數(shù)密切跟蹤分析，若發(fā)電機負(fù)序 電流由

11、 500 kV 系統(tǒng)異常引起，應(yīng)立即檢查運行中的機組負(fù) 序電流情況并匯報調(diào)度核實系統(tǒng)運行情況，請求調(diào)度處理。 若線路存在非全相運行工況時，應(yīng)匯報調(diào)度，拉開非全相運 行的線路開關(guān)，以保證發(fā)電機安全運行。（4）要求運行人員監(jiān)盤期間，將發(fā)電機負(fù)序電流值調(diào) 入監(jiān)視大屏作為主參數(shù)隨時監(jiān)視，每小時抄錄負(fù)序電流值并 進(jìn)行對比。 如發(fā)現(xiàn)負(fù)序電流上漲， 應(yīng)立即與發(fā)電機靜子電流、 發(fā)電機振動、發(fā)電機各部溫度及 500 kV 系統(tǒng)運行參數(shù)等值 進(jìn)行比較分析，及時發(fā)現(xiàn)異常參數(shù)的關(guān)聯(lián)度。（5）加強對發(fā)電機各部溫度變化的監(jiān)視分析，如有異 常升高，及時判明原因并調(diào)整。特別要注意在發(fā)電機定冷水 進(jìn)水溫度及進(jìn)風(fēng)溫度一定的情況下

12、，發(fā)電機各部出水溫度、 出風(fēng)溫度、端部及鐵芯溫度的升高情況，以此判明發(fā)電機一 次部分是否存在異常。（6）如負(fù)序電流增長較快，且發(fā)電機振動同步增大， 發(fā)電機各部溫度同步上升時，應(yīng)立即匯報公司及部門領(lǐng)導(dǎo)， 降低發(fā)電機有、無功負(fù)荷，降低負(fù)序電流。如負(fù)序電流及相 關(guān)參數(shù)繼續(xù)上升時，應(yīng)立即匯報公司領(lǐng)導(dǎo)停機。（7）發(fā)電機長期穩(wěn)定運行其負(fù)序電流不得大于額定值 的 8% ，當(dāng)負(fù)序電流達(dá) 10.5% 額定電流值時， 負(fù)序電流監(jiān)測儀 將報警。如果負(fù)序電流達(dá)到 10.61 %額定電流值時，負(fù)序電 流保護(hù)反時限保護(hù)（轉(zhuǎn)子表面過負(fù)荷保護(hù)）將啟動，延時將 機組與系統(tǒng)解列，按事故停機處理。5 結(jié)語 負(fù)序電流除對發(fā)電機和電動機影響外，還對變壓器、輸 電線路、機電保護(hù)等造成影響。負(fù)序電流會造成變壓器一相 電流大，另兩相電流小，達(dá)不到額定容量，同時還會造成損 耗增大；負(fù)序電流在輸電線上傳輸，實際上負(fù)序功率并不做 功，但造成了電能損失，降低了輸電線輸送能力；負(fù)序電流 增大可能會引起網(wǎng)絡(luò)中以負(fù)序分量啟動的繼電保護(hù)裝置誤 動作。因此，為防止危害的發(fā)生，運行監(jiān)盤人員應(yīng)該時刻關(guān)注其變化，遇到異常情況應(yīng)該立即采取措施確定是真正意義上的負(fù)序還是測量回路原因顯示的異常，查