大型水力發(fā)電機(jī)組擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行直接威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和機(jī)組的安全。本文主要闡述開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象、原因和危害，分析了由不同故障原因引起發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的事故處理方法，并提出了發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行時(shí)如何及時(shí)、正確地處理事故，確保水力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)是水力發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)備中重要的設(shè)備之一。正常情況下，利用發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)的合閘或者分閘以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的并網(wǎng)或者解列。故障情況下，發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)通過(guò)繼電保護(hù)作用于跳閘，以確保水力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)的非全相運(yùn)行是三相機(jī)構(gòu)分相操作發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)在進(jìn)行合、跳閘過(guò)程中，由于某種原因造成一相或兩相開(kāi)關(guān)未合好或未跳開(kāi)，致使定子三相電流嚴(yán)重不平衡的一種故障現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅水力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。所以，研究水力發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行處理方法，對(duì)保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

1 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象、原因和危害

1.1 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象

如果水力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行，發(fā)電機(jī)三相定子電流嚴(yán)重不平衡，可按下列特征判斷主變220kV開(kāi)關(guān)的非全相運(yùn)行情況：（1）發(fā)電機(jī)定子電流Ia、Ib、Ic中有兩相相等或近似相等，且為另一相的1/2，主變220kV開(kāi)關(guān)兩相拒分。（2）一相斷開(kāi)發(fā)電機(jī)定子電流：Ia、Ib、Ic中有兩相相等或近似相等，且另一相為零，主變220kV開(kāi)關(guān)一相拒分，兩相斷開(kāi)。（3）“開(kāi)關(guān)非全相”光字牌亮，返回屏上主變220kV開(kāi)關(guān)紅、綠指示等均熄滅，發(fā)電機(jī)非全相保護(hù)、負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)有可能發(fā)訊、動(dòng)作，有關(guān)光字牌亮，機(jī)組產(chǎn)生兩倍頻的振動(dòng)及噪聲。

1.2 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的原因

1.2.1 電氣方面故障的原因：開(kāi)關(guān)控制回路絕緣不良、轉(zhuǎn)換接點(diǎn)接觸不良、壓力不夠變位等使分合閘回路不通，開(kāi)關(guān)密度繼電器閉鎖操作回路、繼電保護(hù)設(shè)置不完善或拒動(dòng)等。

1.2.2 機(jī)械方面故障的原因：機(jī)械部分故障主要是開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)失靈、傳動(dòng)部分故障和開(kāi)關(guān)本體的故障。其中操作機(jī)構(gòu)方面為主要機(jī)構(gòu)脫扣，鐵芯卡死等。傳動(dòng)部分的故障主要有系統(tǒng)所用元件的材料性能不好行程不夠、偏卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接部分脫銷(xiāo)，連接松動(dòng)、斷裂等。開(kāi)關(guān)本體主要故障可能是動(dòng)靜觸頭松動(dòng)，接觸不好，行程調(diào)整不好，檢修時(shí)元件安裝問(wèn)題或者接線(xiàn)錯(cuò)誤而拒動(dòng)，使自動(dòng)、手動(dòng)均不能斷開(kāi)等。

1.3 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的危害

1.3.1 發(fā)電機(jī)可能失步引起振動(dòng)增大。

1.3.2 不平衡電流引起的負(fù)序電流在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出雙倍頻率的電流使得轉(zhuǎn)子表面發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)可使轉(zhuǎn)子表面嚴(yán)重?zé)龘p。非全相運(yùn)行主要影響就是不平衡電流，三相電流不平衡將產(chǎn)生不平衡的電動(dòng)力，對(duì)電氣設(shè)備的絕緣有害，同時(shí)不平衡電流過(guò)大，過(guò)熱，引起跳閘。

1.3.3 發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間非全相運(yùn)行很大的負(fù)序電流將損壞發(fā)電機(jī)定子線(xiàn)圈，嚴(yán)重時(shí)燒壞轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈，折斷大軸。

2 開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的處理

2.1 發(fā)電機(jī)空載解列時(shí)斷路器非全相拉閘的處理

如果開(kāi)關(guān)分閘時(shí)發(fā)三相位置不一致，或解列時(shí)減勵(lì)磁電流，定子電壓不降低，而定子回路出現(xiàn)不平衡電流，此時(shí)應(yīng)立即停止操作。必須維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流在空載額定值，使發(fā)電機(jī)定子三相電流為零或不平衡電流最小。維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步，設(shè)法恢復(fù)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行。

2.2 發(fā)電機(jī)并列時(shí)斷路器非全相合閘的處理

如果增加負(fù)荷，定子回路出現(xiàn)不平衡電流，此時(shí)應(yīng)立即停止操作，維持發(fā)電機(jī)負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)解列停機(jī)。

2.3 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中斷路器非全相跳閘的處理

嚴(yán)禁拉開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，防止發(fā)電機(jī)失磁。迅速降低發(fā)電機(jī)無(wú)功及有功負(fù)荷，使發(fā)電機(jī)定子負(fù)序電流不超過(guò)正常運(yùn)行的允許值，如仍不能解決，應(yīng)解列停機(jī)。

2.4 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中斷路器非全相跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘的處理

立即手動(dòng)拉開(kāi)故障機(jī)組開(kāi)關(guān)，與系統(tǒng)解列，為了避免發(fā)電機(jī)拉入同步產(chǎn)生的沖擊電流及振蕩造成的損失而擴(kuò)大事故，滅磁開(kāi)關(guān)不應(yīng)再合上。

2.5 發(fā)電機(jī)運(yùn)行中斷路器非全相跳閘，滅磁開(kāi)關(guān)跳閘，原動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行的處理：此時(shí)發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，定子不平衡電流及負(fù)序電流達(dá)到最大，應(yīng)立即手動(dòng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，與系統(tǒng)解列停機(jī)。

3 發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的防止措施

發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全運(yùn)行嚴(yán)重時(shí)燒壞轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈和定子線(xiàn)圈，為了防止非全相運(yùn)行故障燒損發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子，應(yīng)在以下方面采取措施：

3.1 設(shè)備維護(hù)方面

加強(qiáng)開(kāi)關(guān)的維護(hù)質(zhì)量，為防止機(jī)構(gòu)失靈，可以對(duì)機(jī)構(gòu)內(nèi)傳動(dòng)軸、鎖釘定期潤(rùn)滑，保證傳動(dòng)部分靈活，機(jī)構(gòu)箱門(mén)保證處于嚴(yán)密關(guān)閉狀態(tài)，防止線(xiàn)圈受潮，機(jī)構(gòu)零件銹蝕，對(duì)開(kāi)關(guān)跳合閘線(xiàn)圈進(jìn)行檢查，對(duì)機(jī)構(gòu)拉桿進(jìn)行檢查。根據(jù)廠(chǎng)家資料和發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程的規(guī)定，制定出機(jī)組允許的負(fù)序電流值和持續(xù)時(shí)間，作為運(yùn)行人員進(jìn)行監(jiān)視和處理故障的依據(jù)。

3.2 運(yùn)行維護(hù)方面

運(yùn)行人員在巡視檢查時(shí)，注意壓縮空氣、SF6壓力、加熱器投退等。機(jī)組滅磁或機(jī)組并網(wǎng)操作過(guò)程中，升磁建壓前，檢查機(jī)端電壓電流是否為零，若不為零，應(yīng)懷疑開(kāi)關(guān)非全相，應(yīng)查明原因，確認(rèn)后采取相應(yīng)措施。發(fā)電機(jī)解列、并列的操作順序和注意事項(xiàng)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程中明確規(guī)定，便于運(yùn)行人員正確的完成解列、并列的操作。發(fā)變組開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員要做好發(fā)電機(jī)三相電流的變化、電壓的變化、機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化、持續(xù)時(shí)間以及保護(hù)裝置。信號(hào)裝置的動(dòng)作記錄，以進(jìn)行綜合分析、判斷，制定檢查處理的對(duì)策。

3.3 設(shè)備改進(jìn)方面

選擇質(zhì)量好的開(kāi)關(guān)，完善繼電保護(hù)，提高繼電保護(hù)動(dòng)作的可靠性。發(fā)電機(jī)-變壓器組結(jié)線(xiàn)方式的高壓側(cè)主開(kāi)關(guān)應(yīng)選用三相聯(lián)動(dòng)的操作機(jī)構(gòu)，發(fā)電機(jī)加裝負(fù)序電流表，為了使運(yùn)行人員直觀(guān)地看到負(fù)序電流的大小，更好地將負(fù)序電流控制在規(guī)定范圍內(nèi)，裝設(shè)負(fù)序電流表是十分必要的。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水力發(fā)電機(jī)組擔(dān)負(fù)著電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行直接威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和機(jī)組的安全。研究水力發(fā)電機(jī)組開(kāi)關(guān)非全相運(yùn)行的現(xiàn)象、產(chǎn)生原因和處理方法，以便及時(shí)、準(zhǔn)確地處理故障，確保水力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。