同步发电机失磁异步运行分析与处理

浅谈同步发电机异常运行以及故障1发电机的过负荷运行发电机的定子电流和转子电流均不能超过由额定值所限定的范围。

但是，当系统发生短路故障发电机失步运行、成群电动机自启动以及强行励磁装置动作等情况时，发电机的定子和转子都可能短时过负荷。

电流超过额定值会使绕组温度有超过允许限度的危险，严重时甚至还可能造成机械损坏很显然，过负荷数值越大，持续时间越长，上述危险性越严重因此，发电机只允许短时过负荷。

过负荷的允许数值不仅和持续时间有关，还和发电机的冷却方式有关。

直接冷却的绕组在发热时容易产生变形，所以过负荷允许值比间接冷却的绕组要小。

发电机过负荷的允许值和允许时间应由制造厂规定短时过负荷的允许时间，也可由下式计算t=150/(i/in)2——1(式1)式中t——允许过负荷时间(s)；i——短时允许过负荷电流(a)；in——发电机额定电流(a)发电机不允许经常过负荷，只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机或线路时，为防止系统静态稳定破坏，保证连续供电，才允许发电机作短时过负荷运行。

2发电机的异步运行同步发电机进入异步运行状态的原因很多，常见的有：励磁系统故障，误投发电机灭磁开关而失去励磁，短路故障使发电机失步等等。

下面仅就发电机失去励磁后的异步运行状态作简要介绍。

现代大型汽轮发电机无励磁运行问题，已引起国内外电力工作者的重视，并进行了大量的试验、研究工作。

目前研究结果表明，发电机失去励磁后，如将有功负荷迅速减少到额定功率的40%~50%，就有可能在低转差率下进入异步运行。

这种异步运行受到时间的限制，在所限定的时间内，运行人员可设法找出故障并尽快排除，使发电机通过适当的方式再同步，恢复正常运行。

允许发电机失磁异步运行的时间和输送功率，受到多种因素的制约。

首先，受到定子和转子发热的限制；其次，由于转子的电磁不对称所产生的脉动转矩将引起机组和基础的振动，也应有所限制；另外还有一个重要的约束因素，就是要考虑电力系统是否能供给足够的无功功率，因为失磁的发电机要从原来输送无功功率转变为大量吸收系统的无功功率，这样在系统无功功率不足时，将导致系统电压的大幅度下降。

同步发电机常见故障及对策发电机在运行中会不断受到振动、发热、电晕等各种机械力和电磁力的作用，加之由于设计、制造、运行管理以及系统故障等原因，常常引起发电机温度升高、转子绕组接地、定子绕组绝缘损坏、励磁机碳刷打火、发电机过负载等故障，同步发电机运行中常见的一些故障分析如下。

发电机常见故障及措施2．1 发电机非同期并列发电机用准同期法并列时，应满足电压、周波、相位相同这3个条件，如果由于操作不当或其它原因，并列时没有满足这3个条件，发电机就会非同期并列，它可能使发电机损坏，并对系统造成强烈的冲击，因此应注意防止此类故障的发生。

当待并发电机与系统的电压不相同，其间存有电压差，在并列时就会产生一定的冲击电流。

一般当电压相差在±10%以内时，冲击电流不太大，对发电机也没有什么危险。

如果并列时电压相差较多，特别是大容量电机并列时，如果其电压远低于系统电压，那么在并列时除了产生很大的电流冲击外，还会使系统电压下降，可能使事故扩大。

一般在并列时，应使待并发电机的电压稍高于系统电压。

如果待并发电机电压与系统电压的相位不同，并列时引起的冲击电流将产生同期力矩，使待并发电机立刻牵入同步。

如果相位差在土300以内时，产生的冲击电流和同期力矩不会造成严重影响。

如果相位差很大时，冲击电流和同期力矩将很大，可能达到三相短路电流的2倍，它将使定子线棒和转轴受到一个很大的冲击应力，可能造成定子端部绕组严重变形，联轴器螺栓被剪断等严重后果。

为防止非同期并列，有些厂在手动准同期装置中加装了电压差检查装置和相角闭锁装置，以保证在并列时电差、相角差不超过允许值。

2．2 发电机温度升高(1)定子线圈温度和进风温度正常，而转子温度异常升高，这时可能是转子温度表失灵，应作检查。

发电机三相负荷不平衡超过允许值时，也会使转子温度升高，此时应立即降低负荷，并设法调整系统已减少三相负荷的不平衡度，使转子温度降到允许范围之内。

(2)转子温度和进风温度正常，而定子温度异常升高，可能是定子温度表失灵。

发电机失磁、振荡、失步是有何区别?出现类似情况,运行人员如何处理?运行中,由于励磁回路开路、短路、励磁电流小时或转子回路故障所引起的发电机失磁后,发电机及励磁系统的相关表记反应如下:(1). 转子电流表、电压表指示零或接近于零;(2). 定子电压表指示显著降低;(3). 电子电流表指示升高并晃动;(4). 发电机有功功率表的指示降低并摆动;(5). 发电机有功功率表的指示负值。

发电机在运行中失去励磁电流,使转子的磁场消失,这种可能是由于励磁开关误跳闸,励磁机或半导体励磁系统发生故障,转子回路断线等原因引起。

当失磁发生后,转子磁场消失了,电磁力矩减少,出现过剩力矩,脱离同步,转子与定子有相对速度,定子磁场以转差速度切割转子表面,使转子表面感应出电流来。

这个电流与钉子旋转磁场作用就产生了一个力矩,常称为异步力矩,这个异步力矩在这里也是个阻力矩,它起制动作用,发电机转子便在克服这个力矩的过程中做了功,使机械能变成电能,可继续向系统送出无功,发电机的转速不会无限制升高的,因为转速越高,这个异步力矩越大。

这样,同步发电机就相当于变成了异步发电机。

在异步状态下,电机从系统吸收无功,供定子而后转子产生磁场,向系统送出无功,如果这台电机在很小的转差下就能产生很大的异步力矩,那么失磁状态下还能带较大的负荷,甚至所带负荷不变。

这种状态要注意两点:一是定子电流不能超过额定值;二是转子部分温度不能超过允许值。

那么发电机失磁后有何不良影响呢?这个问题要分为两方面来阐述:一是对本身发电机的影响,二是对系统的危害。

对发电机的危害,主要表现在以下几个方面:(1). 由于转差的出现,在转子表面将感应出差频电流。

差频电流在转子回路中产生附加损耗,使转子发热加大,严重时可使转子烧损。

特别是直接冷却高利用率的大型机组,其热容量裕度相对降低,转子容易过热;(2). 失磁发电机转入异步运行后,发电机的等效电抗降低,由系统向发电机送出的无功功率增大。

发电机的异常运行原因和处理措施发布时间：2023-03-08T02:02:07.234Z 来源：《福光技术》2023年3期作者：付旭峰[导读] 发电机有两类，即同步发电机和异步发电机。

目前应用最广的是双馈异步发电机（DFIG）异步发电机的转速仅在系统频率附近运转，而DFIG则是利用变频调速装置，使风机在不同的转速下能够实现恒频发电。

松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂吉林吉林 132108摘要：发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，借助柴油机、汽轮机、水轮机等机械驱动装置，将燃料、气流、水流产生的能量转化成机械能，传递到发电机装置中并生成电能，对电力设备进行供电。

发电机装置作为持续性消耗设施，内部组件、操作系统等，在长时间运行模式下，将产生严重的破损问题，令发电机面临运行失效的严重问题。

针对此，应结合发电机内部组成的运行特征，深度分析发电机异常运行现象及故障，并作出相应补救措施，提高发电机装置运行的可靠性。

关键词：发电机；异常运行；原因；处理措施1发电机故障特征分析发电机有两类，即同步发电机和异步发电机。

目前应用最广的是双馈异步发电机（DFIG）异步发电机的转速仅在系统频率附近运转，而DFIG则是利用变频调速装置，使风机在不同的转速下能够实现恒频发电。

电机振动、过热、绕组故障、机械故障等是发电机故障的常见故障。

在双馈异步发电机中，换流器是关键元件。

它的功能是把AC变DC，然后再把DC变成AC。

该方法可以实现双馈感应风电机组在功率利用率最高的情况下进行异步工作。

针对发电机在恶劣的工作环境和复杂的系统中极易发生设备失效、甚至发生事故的原因，通过对相关文献的分析，得出其故障特征主要有：（1）区域性：发电机具有高度的复杂性，所涉及的系统种类繁多，其故障特征也各不相同。

这些故障因其所处的系统区域、原因和处理方式各有差异，表现出了很大的区域性特征，对维护人员的技术和经验提出了更高的要求。

（2）关联性：发电机系统的各个子系统运行过程中也存在着很强的关联性，生产过程中需要各系统的共同配合完成。

发电机异常运行状态分析及处理1、发电机静子电流三相不对称定子三相电流不对称：主要危害是将产生负序电流。

负序电流：A、B、C三相达到最大值的顺序与正序电流方向相反，这种性质的电流就称为负序电流。

产生负序电流的危害是，负序电流在静子绕组中产生负序磁场相对转子为两倍的工频转速，切割转子绕组，在转子绕组中产生100HZ 的电流，致使转子绕组导体发热严重，产生振动。

且此倍频电流在转子中部延轴向流通，造成转子端部局部高温，甚至可能引起护环松胶的危险。

针对负序电流，在转子绕组上加一阻尼电阻，对负序电流产生阻尼做用，使负序电流减小。

发电机三相静子电流不平衡对于汽轮发电机来说，转子表面发热的危害是主要的。

150MW发电机在其DCS 画面参数中有负序电流这一参数，正常运行时不能超过额定电流的8％即517A。

而发电机装设的不对称过负荷就是对发电机三相电流不对称的保护，运行中根据三相静子电流是否平衡及监视负序电流大小，两者相结合来判断。

2、发电机的失磁运行发电机失磁：由于各种原因，致使发电机转子绕组失去励磁电流，使转子磁场消失。

失磁的原因：MK开关掉闸、转子绕组或励磁回路开路、励磁系统故障。

失磁的危害失磁后，发电机由迟相运行转为进相运行，发电机即发有功又发无功的状态称为迟相运行。

发电机只发有功而不发或吸收功的状态称为进相运行。

发电机失磁后，转子磁场消失，由同步运行转为异步运行，从系统吸收无功功率建立磁场，在转子绕组中产生滑差电流，此电流产生制动力矩使发电机使发电机发出有功，2）因差频电流的存在，引起静转子局部过热。

3）晶闸管励磁系统中发生失磁时，在转子绕组中产生反向过电压。

4）大型机组发生失磁，会从网上吸收无功，吸收无功的多少取决于发电机发出有功的多少，失磁后的发电机将导致系统电压降低，对发电机本身也一定的危害，破坏系统的稳定运行，因而大容量的发电机不允许失磁运行。

1．失磁的判断：1）根据发电机运行参数的变化，2）根据保护动作的情况，3）报警信号。

发电机失磁危害及处理方法[摘要]分析了发电机失磁的原因及对电力系统和发电机本身的危害，提出了切实可行的处理方法及预防措施。

【关键词】发电机；失磁保护；判据1、发电机失磁的原因引起发电机失去励磁的原因很多，一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线（转子回路断线、励线机电枢回路断线励磁机励磁绕组断线等）、自动灭磁开关误碰或误掉闸、磁场变阻器接头接触不良等而使励磁回路开路，以及转子回路短路和励磁机与原动机在连接对轮处的机械脱开等原因造成失磁。

大容量发电机半导体静止励磁系统中，常由于晶闸管整流元件损坏、晶体管励磁调节器故障等原因引起发电机失磁。

2、发电机失磁对发电机本身影响（1）发电机失去励磁后，由送出无功功率变为吸收无功功率，且滑差越大，发电机的等效电抗越小，吸收的无功功率越大，致使失磁发电机的定子绕组过电流。

（2）转子的转速和定子绕组合成的旋转磁场的转速出现转差后，转子表面（包括本体、槽楔、护环等）将感应出滑差频率电流，造成转子局部过热，这对发电机的危害最大。

（3）异步运行时，其转矩发生周期性变化，使定、转子及其基础不断受到异常的机械力矩的冲击，机组振动加剧，威胁发电机的安全运行。

（4）当失磁适度严重时，如果有关保护不及时动作，发电机及汽轮机转子将马上超速，后果不堪设想。

3、发电机失磁对电力系统影响（1）当一台发电机发生失磁后，由于电压下降，电力系统中的其它发电机，在自动调整励磁装置的作用下，将增加其无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而误动，使事故波及范围扩大。

（2）低励和失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起电力系统的电压降低，如果电力系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至使电力系统电压崩溃而瓦解。

（3）一台发电机失磁后，由于该发电机有功功率的摇摆，以及系统电压的下降，将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统各部分之间失步，使系统发生振荡。

永磁同步发电机失步的原因有哪些？如何判断什么程度进⼊失步状态？同步发电机如果失步，也⽐较好判断，发动机本⾝就会⼀会⼉发出功率，然后⼀会⼉倒进功率，发电机的定⼦电流⼤幅晃动，发电机会发出了周期性异响。

对系统来说，电压和电流，有功功率和⽆功功率都会⼤幅摆动，可能造成系统震荡，当然具体还要看系统和失步机组的容量以及失步机组是否失磁了，失步的机组是否带有失磁保护等因素，请关注：容济点⽕器⼀、如果失步的时间较长，电机会过热⽽烧坏电机转⼦和定⼦线圈，同时伴随发⽣电机异声和电流表指针打到头的现象，引发同步电机失步的主要原因分析：1、操作机构检查或者调整试验中存在问题；2、检修的时候，油开关操作机构的动作失灵引起振动，从⽽造成电动合闸机构跳闸；铁芯在铜套⾥的活动不太灵活，制造时候孔不圆，铁芯和铜套在孔内存在松动；3、负载太⼤导致转⼦转不动。

⼆、同步电机失步的预防措施如下：1、保证操作机构的检查以及调整试验的质量；2、要密切注视同步电机的电流异常变化和温升以及异常响声；当电机容量⼤和负载太⼤以⾄于发⽣失步事故时候，要尽快切断电源，以避免因为通过定⼦电流很⼤⽽造成电机过热，引起烧坏。

三、同步发电机失步本质分析在同步发电机正常运⾏时候，定⼦磁极和转⼦磁极之间可以看成有弹性的磁⼒线联系。

当负载增加的时候，功⾓将会增⼤，这相当于将磁⼒线拉长；当负载减⼩的时候，功⾓会减⼩，这相当于磁⼒线被缩短。

当负载突然变化的时候，由于转⼦有了惯性，转⼦的功⾓不能⽴即地稳定在新的数值，⽽是落在新的稳定值左右⽽且要经过若⼲次摆动，这种现象称之为同步发电机的振荡。

它的振荡有两种类型：⼀种是振荡的幅度会越来越⼩，⽽功⾓的摆动逐渐衰减，最后会稳定在某⼀新的功⾓下，仍然会以同步转速稳定运⾏，被称为同步振荡；另⼀种是振荡的幅度会越来越⼤，⽽功⾓不断增⼤，直⾄脱出乐稳定范围，使得发电机失步，发电机进⼊异步运⾏状态，被称为⾮同步振荡。

发电机的失磁同步发电机得到曲流励磁，称为失磁。

发电机失磁后，经由共步振荡进进异步运行状况，发电机在异步运行形态下，以矮涩差s与电网并列运行，自系统汲取无功功率树立磁场，向系统保送必定的有功功率，是一类特别的运行方法。

(1)发电机失磁的原因。

引止发电机失磁的原因有励磁回路开路，如从动励磁开闭误跳闸，励磁调理拆放的主动开闭误动；转子来路断线，励磁机电枢回路续线，励磁机励磁绕组断线；励磁机或励磁回路元件故障，如励磁安装外元件破坏，励磁调理器故障，转子涩环电刷环水或者焚续；转子绕组欠路；失磁维护误动和运行职员误操作等。

(2)发电机失磁运行的景象。

发电机失磁运行有如下隐象：1)中心音响工程疑号静做，“发电机组得磁”光字牌明。

2)转子电流表的指示即是零或者濒临于整。

转子电流表的指示与励磁回路的通续情形及失磁原因无关，若励磁归路启路，转子电流表指示为整；若励磁绕组经亡磁电阻或励磁机电枢绕组关路，或者AVR、励磁机、硅零流安装故障，转子电流表有指示。

但由于励磁绕组来路流过的是接流(失磁后，转子绕组感应出转差频次的交换)，故曲流电流表有很小的指示值。

3)转子电压里指示非常。

在发电机失磁霎时，转子绕组二端能够发生功电压(励磁来路下电感而致)；若励磁归路启道，则转子电压落至整；若转子绕组二面交天欠路，则转子电压唆使下降；转子绕组启道，委婉子电压指示降下。

4)定子电流表指示升高并摆动。

降高的原因是由于发电机失磁运行时，既向系统收出必定的有功功率，又要自系统接收无功功率以树立机内磁场，且呼支的无功功率比本来送出的无功功率要大，使定子电流减大。

摆动的本因是由于力矩的交变引止的。

发电机失磁后异步运行时，转子上感应出好频交换电流，当电流发生的双相脉动磁场能够合成为转速雷同、圆向相同的反向和正向旋转磁场，其外，正向旋转磁场以相关于转子sn1的转速顺转子转向旋转，与定子磁场相对动行，它与定子磁场作用，对转子产熟造动作用的异步力矩；另一个反向旋转磁场，以绝对于转子s"。

发电机失磁异步运转时,一般处理原则发电机失磁异步运转时,一般处理原则如下:
(1) 对于不允许无励磁运转的发电机应当立即从电网解列,以免损坏设备或造成系统事故.
(2) 对于允许无励磁运转的发电机应按无励磁运转规定执行以下操作:
1) 快速降低有功功率到允许值(本厂失磁规定的功率值与表计摆动的平均值相符合),此时定子电流将在额定电流左右摆动.
2) 手动断开灭磁开关,退出自动电压调节装置和发电机强行励磁装置.
3) 注意其它正常运转的发电机定子电流和无功功率值是否超出规定,必要时按发电机允许过负荷规定执行.
4) 对励磁系统进行快速而细致的检查，如属工作励磁机的问题,应快速启动备用励磁几恢复励磁.
5) 注意厂用分支电压水平,必要时可倒至备用电源接带.
6) 在规定无励磁运转的时间内,仍不能使机组恢复励磁,则应将发电机自系统解列.
大容量发电机的失磁对系统影响特别大.所以,一般未经过试验确定以前,发电机不允许无励磁运转.
国产300MW发电机组,装设了欠磁保护和失磁保护装置.为了使保护装置字系统发生振荡时不致误动, 将失磁保护时限整定为1S.发电机失磁时,经过0.5S,欠磁保护动作，发电机由自动励磁切换到手动励磁,备用励磁电源投入运转,如果不是发电机励磁回路故障,发电机仍可拉
入同步而恢复正常工作. 如果备用励磁投入运转后,发电机的失磁现象仍未消除,那么经过S,失磁保护动作将发电机自系统解列.。

发电机异步运行再同步的措施发电机的异步运行和同步运行是指发电机与电力系统之间的转换状态。

发电机异步运行是指发电机不与电力系统同步运行，发电机的频率和电压与电力系统不匹配。

而发电机同步运行是指发电机与电力系统同步运行，发电机的频率和电压与电力系统完全匹配。

在实际运行中，发电机需要通过一系列措施来实现从异步运行到同步运行的过程。

以下是一些常见的措施：1.控制电源的频率和电压：发电机的频率和电压需要与电力系统的频率和电压匹配。

可以通过调整励磁系统或调速系统来控制电源的频率和电压，使其与电力系统保持一致。

2.进行自动同步：通过自动同步装置，可以监测发电机的频率和电压，并与电力系统进行比较。

当频率和电压匹配时，自动同步装置会自动将发电机与电力系统进行同步，实现发电机的同步运行。

3.调整励磁系统：励磁系统的调整可以影响发电机的频率和电压。

通过调整励磁系统，可以使发电机的输出频率和电压与电力系统保持一致。

4.调整调速系统：调速系统的调整可以影响发电机的输出频率。

通过调整调速系统，可以使发电机的输出频率与电力系统的要求频率相匹配。

5.进行相位同步：除了频率和电压的匹配外，发电机还需要与电力系统进行相位同步。

可以通过相位比较装置来监测发电机的相位，并与电力系统进行比较。

当相位匹配时，可以进行相位同步。

6.使用同步发电机：同步发电机是一种特殊的发电机，它可以通过调整励磁系统和调速系统来实现同步运行。

同步发电机具有稳定工作、输出功率调整范围大等特点，可以更容易地实现与电力系统的同步运行。

7.合理设计发电机参数：发电机的参数设计也会影响其异步运行和同步运行的能力。

合理设计发电机的参数，包括励磁系统的参数、调速系统的参数等，可以提高发电机的同步运行能力。

8.进行定期维护和检修：定期维护和检修发电机可以确保其正常运行，并及时修复可能出现的故障。

只有保持发电机的良好状态，才能更好地实现其异步运行再同步。

以上是发电机异步运行再同步的一些措施，通过控制电源的频率和电压、进行自动同步、调整励磁系统和调速系统、进行相位同步、使用同步发电机、合理设计发电机参数以及定期维护和检修等措施，可以实现发电机的异步运行到同步运行的顺利转换。

发电机异步运行再同步的措施在电力系统中，发电机是维持系统稳定和正常运转的核心设备。

然而，有时候由于各种原因，发电机可能会从同步状态进入异步状态。

为了确保电力系统的稳定性和可靠性，当发电机进入异步运行状态时，需要采取适当的措施来重新同步发电机。

本文将详细介绍采取何种措施来处理发电机的异步运行并重新实现同步。

1.调整发电机频率当发电机处于异步运行状态时，首先需要调整发电机的频率以尝试重新同步。

通常，电力系统中的频率应该维持在一个特定的范围内。

如果发电机的频率偏离这个范围，将会对电力系统产生负面影响。

因此，通过调整发电机的频率，可以尝试将其重新同步到电力系统中。

2.调整发电机电压除了频率之外，电压也是影响发电机同步的重要因素。

在电力系统中，电压通常需要维持在一个特定的范围内以确保设备的正常运行。

如果发电机的电压偏离这个范围，将会导致设备受损或故障。

因此，在重新同步发电机的过程中，也需要调整发电机的电压。

3.调整发电机相位发电机的相位也是影响其同步的关键因素。

在电力系统中，相位差会导致电流和电压的波动，进而影响系统的稳定性。

因此，在处理发电机的异步运行时，需要调整发电机的相位以实现同步。

4.引入外部同步信号当调整发电机的频率、电压和相位仍无法实现同步时，可以引入外部同步信号来帮助重新同步。

外部同步信号通常来自电力系统中的其他发电机或外部电源。

通过引入外部同步信号，可以稳定发电机的运转并最终实现同步。

5.采用滑差控制器滑差控制器是一种用于控制发电机转速与系统频率之间差异的设备。

通过调整滑差控制器的设置，可以控制发电机的转速，从而使其与系统频率保持一致。

这样可以帮助发电机重新同步到电力系统中。

6.采用静止无功补偿器静止无功补偿器（SVC）是一种用于补偿无功功率的设备。

在电力系统中，无功功率会导致电压波动和系统不稳定。

通过采用静止无功补偿器，可以稳定无功功率并提高电力系统的稳定性。

这有助于发电机重新同步到电力系统中。