浅议发电机出口断路器非全相运行的防范措施

李青

摘要：对发电机断路器非全相运行概念及危害进行了阐述，分析了发电机非全相运行的原因及种类，最后提出了发电机断路器非全相运行保护电路的改进措施。

关键词：断路器;非全相;逻辑改进

1发电机断路器非全相运行及其危害

发电机出口断路器非全相运行一般是由于对发电机断路器的操作失误或者是机械故障造成的，主要表现在发动机并网操作的过程中有一相或者是两相开关无法闭合，发电机解列的过程中有一相或者是两相无法分开。如果发电机断路器处于非全相运行的方式，那么正序的电流就会产生正序的旋转磁场且该磁场与转子速度一致，因而不会切割转子;但是负序的电流所产生负序的磁场则会以初始情况下2倍的速度来对转子进行切割。在负序磁场切割转子的作用下，转子的铁芯部分、线圈、阻尼线圈甚至是转子中其他的金属部分都会感应出2倍的工频电流，该高频电流会在转子表面进行流通，会流过转子的大部分结构，且中心环和套箍也包含在内。电流的流通会造成转子表面过热，并且还会造成转子局部的高温。如果负序电流较大且通电时间较长那么所产生的较多的热量就会烧坏转子。并且有负序电流产生的旋转磁场使得转子产生2倍频率的脉冲转矩，会造成发电机较大程度的振动，使得发电机组运行的噪声极大的增加，长此以往会造成电机的金属疲劳进而会导致电机的损坏。特别是对于汽轮发电机，转子发热是最为严重的一个问题，为了避免烧坏转子，要严格控制发电机断路器的非全相运行，并且要设计相应的非全相运行的保护。发电机断路器非全相保护的逻辑图如下。

如果设计了非全相保护，但是由于误操作所产生的发电机断路器的非全相运行保护动作而仍然无法断开非全相开关，那么这种情况就会启动保护失灵。

2非全相运行分析

（1）发电机出口断路器两相断开

在发电机断路器两相断开处是出现负序电流还是零序电流与阻抗数值大小有关，如果发电厂中的发电机的中性点为配电变压器接地的话，就会产生较大的零序的电流，那么这种情况下在两相断开之处所产生的负序和零序电流分别为零，在这种情况可以将其认为发电机全甩负荷，不会产生转子和定子发热损坏的情况。所以如果出现两相断线的情况下，由工作人员将发电机断路器断开，这种情况下就不会造成严重的后果。

（2）发电机出口断路器一相断開

如果发电机的中性点是通过配电器高阻接地的话，会造成励磁电阻的增大，因而可以将其视为断路。但是这种情况下单相断线的负载电流仍然是存在的，相应的幅值和负序电流也是存在的，如果负荷电流较大，那么在断线处所产生的负序电流就越大。在并网或者低负荷运行的情况下，如果发电机断路器出现非全相运行，但是由于负荷电流本身不大，所以发电机的负序电流也较小，大约不到负荷电流的二分之一，因而对转子的影响十分有限，不至于造成较为严重的后果。但是如果是在较大的负荷下发生非全相运行，负序电流就会达到甚至超过负荷电流的二分之一，在这种情况下如果不停机则会导致较为严重的事故。

发电机由于发电方式不同而造成非全相运行也会存在一定的差别。比如相对于绝大部分的火电厂，核电厂发电机就有一种称为孤岛的运行方式，也就是断路器将外电网和发电机组之间的联系切断，发电机采用低负荷运行，在这种情况下厂用的负荷一般情况下仅仅占到发电机总负荷的6%。在孤岛运行模式下如果出现一相断开的非全相运行方式，那么高压厂用变压器两侧电压会产生较大程度的降低，那么将会导致电气设备无法运行。然而在发电机断路器非全相运行的方式下，如果母线中有一条母线的线电压小于额定数值的70%，就会自动切换厂用电源。由于低电压方式下电机出力下降就会对整个机组产生特别重大的影响。因而在电厂发电机组断路器出现一相断开的情况下，对于负荷非常不利，虽然这种情况发生的几率较小，但是一旦出现则会造成非常严重的后果。所以在这种情况下，为了能保证系统的安全，应该将负序整定值合理整定以便保护动作，在实际处理的过程中需要注意。

3非全相保护及起动失灵逻辑改进

为了避免断路器辅助触头故障而引起的发电机断路器非全相运行，可以在非全相保护中引入负序电流元件。在这种情况下如果发电机断路器出现非全相运行那么不仅非全相保护会动作，负序电流元件也动作，进而判断非全相运行，动作以发电机分闸;如果非全相判断回路动作但是负序电流元件不动作，那么非全相保护只会发出警示信号，这种情况可以由工作人员进行及时处理。如果非全相运行发生后保护动作产生但是仍然无法断开断路器，这种情况需要启动失灵保护，可以将负序电流元件加入其中进行判断。通过将负序电流作为是否启动的条件，在一定程度上提高了非全相判断的可靠

性，非全相运行过程中产生的负序电流，该电流的大小与发电机所带负荷有很大的关系。如果发电机在故障之前负荷较低那么所产生的负序电流就较小反之则较大，负序元件在负荷较小的情况下可能不会启动，在这种情况下如果发生发电机断路器的非全相运行需要人工对其进行停机。

4结语

随着发电机断路器针对非全相运行的保护技术的不断进行，保护过程中所产生的误操作也会进一步的下降。但是在设备长期使用的过程中，各种元器件由于长期使用所造成的潜在的故障是需要注意的，本文通过对非全相运行的分析，阐述了断路器非全相运行的概念，指出了原因并提出了改进的方案，对于发电机断路器非全相运行保护具有一定的指导意义。

参考文献

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