發電機多種異常狀態及危害 隨著電力工業的迅速發展，發電機單機容量的不斷增加，大型發電機組在電力系統中越來越重要。人們對發電機的可靠性、性要求越來越高。發電機的運行對保證柴油發電機組的正常工作和電能質量起著極其重要的作用。但是較之故障，異常運行狀態發生的機率更大，比如定子繞組過負荷、發電機失磁、失步，發電機逆功率運行，非全相運行等。這些威脅同樣不容忽視，所以研究大型發電機的異常運行及保護是很有必要的。由于大型發電機多采用三相分相操作主開關，非全相運行已成為發電廠電氣運行的重點防止對象。本文針對大型發電機非全相運行進行了分析研究，采用對稱分量法得出了各相電流、各序電流及相序電流間的關系，并用KATLAB軟件進行了仿真，驗證了理論分析的結果。同時，就發電機組非全相保護存在的問題提出了改進方案，并給出了發電廠發生非全相運行故障時的一些處理方法： 1、低勵磁或失磁對于容量在100KW以下不允許失磁運行的發電機，當采用直流勵磁機時，應在滅磁開關斷開時同時斷開發電機斷路器。容量在100KW以上的發電機也應裝設失磁保護。對于水輪發電機，保護動作于解列滅磁；對于柴油發電機，保護動作于減出力，以便縮短異步運行時間盡快恢復同步運行，在不允許繼續異步運行或失磁后母線電壓低于允許值時，保護動作于解列滅磁。 2、定子過電流或過負荷保護 在定子繞組、勵磁繞組上應裝設定時限和反時限過負荷保護。定時限過負荷保護動作于信號或自動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 3、逆功率保護 對于容量在200KW及以上的柴油發電機，宜裝設逆功率保護。保護帶時限動作于信號，經長時限動作于解列。 以上所述的解列滅磁，是指斷開發電機斷路器，汽輪機甩負荷。減出力，是指將原動機出力減到給定值。程序跳閘，對柴油發電機來說，是指首先關閉主汽門，待逆功率繼電器動作后，再跳開發電機斷路器并滅磁。對水輪發電機，是指首先將導水翼關到空載位置，再跳開發電機斷路器滅磁。 4、發電機失步保護對于容量在300KW及以上的發電機，需裝設失步保護，保護動作于信號或解列。若發生失步現象，應盡快創造恢復同期的條件，一般可采取增加發電機的勵磁，或減少該失步電機的有功出力，進而將其牽入同步。動減負荷、降低勵磁電流。反時限過負荷保護動作于解列或程序跳閘、解列滅磁。 5、非全相運行保護 發電機變壓器組的非全相運行故障，大多數發生在機組解列、并列的操作過程中，正確地進行機組解列或并列的操作是大幅度地減少因負序電流燒損發電機轉子的簡單而有效的措施。因此只要遵循保持發電機勵磁、穩定機組轉速、減少機組出力、控制定子電流的原則，嚴格按照合理順序進行操作和調整，完全可以把負序電流控制在允許的范圍之內。 由于現在大型發電機多采用三相分相操作主開關，非全相運行已成為發電廠電氣運行的重點防止對象。所以在下面的章節中我將重點分析發電機非全相運行及其相應的保護措施。 非全相運行時，由于發電機組接線方式、主變接地方式、斷相形式、導致原因不同，非全相運行時的故障特征是不同的，所以對非全相運行進行合理有效的分類是分析研究的前提。非全相運行一般采用對稱分量法來分析計算。對稱分量法是一種線性變換，利用它可將任意一組不對稱的三相電流(或電壓)分解成正序、負序和零序三組三相對稱的電流(或電壓)，這三組各自獨立的對稱電流(或電壓)就稱為不對稱電流(或電壓)的對稱分量，每組對稱分量的三相之間都有大小相等、彼此間相位差相等的關系。電流或電壓的相序、大小關系是機組非全相運行時的重要故障信息，這些量的提取與判斷，對于保護機組與系統的運行有著非常重要的意義。

無刷充電機的工作原理 發動機起動期間，發電機電壓小于蓄電池電壓時，整流二極管截止，發電機不能對外輸出，由蓄電池供給磁場電流。路徑為：蓄電池正極→點火開關SW(或點火繼電器觸點)→磁場燒組調節器→搭鐵→蓄電池負極。 流入勵磁繞組的電流，在勵磁鐵心中建立一個帶狀的磁通量。這個帶狀磁通量沿著各個導磁元件環行，在整個磁回路中，這個磁通量將在勵磁繞組周圍找到一個 磁阻的通道：勵磁電流產生的磁力線通過勵磁鐵心(磁軛托架)→輔助氣隙g1→轉子N極→主氣隙g→定子鐵心→主氣隙g→轉子S極→輔助氣隙g2→勵磁鐵心形成一個閉合的磁路系統。這種結構除轉子爪極外徑與定子內表面之間的氣隙(稱為主氣隙)外，在閉合的磁路系統中，增加了兩個有相對運動的徑向附加氣隙，使閉合回路的磁阻增大。所以必須通過增加磁場繞組的激磁安匝來補有效磁通量所減小的部分，才能保證無刷交流發電機的輸出。 隨著轉子的旋轉，使通過定子鐵心的磁通量發生變化，定子繞組切割磁力線而產生感應電動勢，定子繞組發出三相交流電壓，通過三相橋式整流電路整流成直流。當轉速達到1000r/min左右時，發電機應能正常發電并對外輸出，經濾波電容C后輸出28V直流電壓，發電機電壓大于蓄電池電壓，發電機自勵，并對蓄電池充電，或對其他負載供電。N端通過VD4、VD5、VD6中的一個硅管整流，與對地端形成半波整流電壓，被稱為中性點電壓，其輸出信號為14V直流脈動電壓( 負載不能超過2A)，N端可用于接轉速表。中性點電壓除了直流成分外，還含有交流成分，且幅值隨發電機的轉速而變，與中性點相連的二極管(VD10、VD11)就稱為中性點二極管。當中性點二極管的正極管(VD11)電位 或負極管(VD11)電位 時，中性二極管亦處于正向導通，可對外輸出，能有效利用中性點電壓來增加發電機的輸出功率。實踐證明，在交流發電機上安裝中性二極管后，輸出功率可增加10%～15%。 定子繞組的三相交流電壓經三相全橋整流后，經調節器向勵磁繞組供電。調節器以通/斷方式調節勵磁電流，使充電機的輸出電壓保持在(28±0.3)V范圍內波動，給蓄電池浮充電。發電機調節器電路如圖8-14中調節器部分所示，主要由3個電阻R1、R2、R3，2個三極管VT1、VT2和1個穩壓管VR組成。R1、R2，為分壓電阻，VT1為小功率三極管，接在大功率管的前一級，起功率放大作用，也稱前級放大。三極管VT2為大功率三極管，其集電極與發電機磁場繞組相連，磁場繞組為VT2負載，VT2導通時，磁場電流接通反之磁場電流切斷。因此，可以通過控制三極管VT2的導通與截止，改變磁場電流使發電機輸出電壓穩定。 穩壓二極管VR是感受元件，其一端接三極管VT1的基極，另一端接分壓電阻R1、R2、以組成電壓檢測電路，監測發電機電壓的變化。當發電機的輸出電壓在分壓電阻R1上的電壓達到VR的設定電壓時，VR擊穿，VT1有基極電流使VT1導通，VT2截止，這就使發電機的F點不接地面切斷了磁場繞組的電路，發電機電壓便會下降。發電機電壓下降時又使VR、VT1截止，VT2導通，發電機電壓重又升高如此反復作用，使發電機端電壓被控制在一定的范圍內。 現在集成電路電壓調節器也被廣泛使用。用集成電路開發的電壓調節器體積很小，可方便地安裝在發電機的內部與發電機組成一個整體，稱之為整體式交流發電機。集成電路調節器的基本工作原理與晶體管調節器完全一樣，都是根據發電機的電壓信號(輸入信號)，利用三極管的開關特性控制發電機的磁場電流以此達到穩定發電機輸出電壓的目的。集成電路調節器有內、外搭鐵之分，以外搭鐵形式居多。