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DLT 970-2005 大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则.pdf

大型汽轮发电机非正常和特殊运行

大型汽轮发电机非正常和特殊运行

本标准是根据原国家经济贸易委员会《关于下达2002年度电力行业标准制定和修订计划的通知》 （国经贸电力[2002]973号文）的要求制定的。 当前我国电力工业已经进入大电网与大机组的阶段。随着电网容量的增加和大容量发电机单机数量 的增加，大电网和大机组之间的协调关系日趋重要。 国内外的理论研究和运行实践表明，大电网与大机组的相互影响与协调直接影响电网和发电机组的 安全稳定运行。系统扰动或发电机本身突发故障时，可能使发电机进入非正常运行状态，例如，系统振 荡、电网频率异常、短暂不对称运行、失磁、短路冲击等，如果处理不当，不仅可能导致发电机的损坏， 还可能使电网失去稳定，甚至造成电网崩溃事故。因此，制定发电机非正常运行方式导则是网机协调关 系的主要工作内容之一，也是系统稳定措施的重要组成部分。 除电网或发电机在故障状态下的非正常运行方式外，根据电网需求发电机主动或被动进入的某些特 殊运行方式，例如，进相运行、调峰运行、连续不对称运行等，也与电网的安全稳定运行关系密切苏家河大桥40m预应力T梁预制首件工程施工组织设计，需 要在保证电网安全和发电机组设备安全前提下取用适当的运行参数或保护定值。所以，本标准述及了电 网或发电机多种非正常运行方式，也述及了某些属于正常运行范畴的特殊运行方式。 本标准的编制参照了1980年国际大电网会议（CIGRE）11.03工作组提交的《同步发电机导常运行 导则草案》 本标准由中国电力企业联合会提出。 本标准由电力行业电机标准化技术委员会归口并解释。 本标准起草单位：华北电力科学研究院有限责任公司、国电华北电力设计院工程有限公司。 本标准主要起草人：白亚民、袁季修、吴聚业。

DL/T 970—2005

大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则

本标准规定了汽轮发电机多种非正常运行和特殊运行方式的允许限值以及相关的维护与检 标准适用于300MW及以上容量的汽轮发电机，其他容量机组可以参照执行。对已投入送 满足本标准的发电机，可根据实际情况对不能满足的部分条文，参照本标准确定运行条

进相运行属于正常运行范畴的特殊运行方式。 大型发电机应当具备按照电网需求随时进相运行的能力，以便为系统提供较好的动态无功储备， 创 保电网的电压质量和经济运行。按照GB/T7064一2002中5.13的要求，汽轮发电机在设计时已具务了带

额定负荷进相运行范围可以达到超前功率因数0.95的能力，但设计和制造时仅能考虑励磁调节性能和定 子端部附加发热的限制，实际进相运行时还必须考虑发电机与系统之间相关的限制条件，如发电机静稳 定、系统电压以及厂用电压降低等

4.1.3有关检修和附属设备配置的规定

对发电机检修不做特殊规定。 新建或设备改造的发电机定子端部压指、屏蔽环及边段铁芯等处宜预埋设检温计。 励磁系统应采用可以在线调整低励限制定值的微机型励磁装置。 运行应监视发电机双向无功功率和功率因数。根据要求的进相深度，当静稳定成为限制进相因素时 应监视功角进相运行。

失步运行属于应避免而文不可能完全排除的非正常运行状态。 发电机失步往往起因于某种系统故障，故障点到发电机距离越近、故障时间越长，越易导致失步， 并且失步的影响越严重。在失步至恢复同步或解列发电机之前，发电机和系统都要经受短时间的失步运 行状态。失步振荡对发电机组的危害主要是轴系扭振和短路电流冲击。发电机的失步保护应当考虑既要 防止发电机损坏又要减小失步对系统和用户造成的危害。为减轻失步对系统的影响，在一定条件下，应 允许发电机短暂失步运行，以便采取措施恢复同步运行或在适当地点解列。

4.2.2失步运行具体规定

当失步振荡中心在发电机一变压器组内部时，应当立即解列发电机。 当发电机电流低于三相出口短路电流的60%～70%时（通常振荡中心在发电机变压器组外部）， 发电机组允许失步运行5个～20个振荡周期，并应当立即增大发电机励磁，同时减少有功负荷，切换厂 用电，争取在短时间内恢复同步或在系统适当地点解列。 现有运行机组如不能完全满足上述规定，应与制造部门协商确定运行条件。

对较轻微的失步故障不做特殊的检修规定，仅在发生过严重失步振荡（失步振荡时间超过上述规 定）以后应当及时检查发电机组的健康情况，重点检查发电机组的轴系扭振和疲劳寿命损失、联轴器 螺栓和轴承裂纹等情况，同时详细检查定子绕组端部的紧固情况，当发现存在松动和磨损以及端部整 体动态特性性能劣化时必须及时加以处理。再运行半年至一年后应利用停机机会再一次检查端部紧固 情况。 有条件的发电机建议加装扭应力监测和分析设备，对轴系寿命损耗进行在线监视。

失磁异步运行属于应避免而文不可能完全排除的非正常运行状态。 因发电机失磁瞬间可以从发送无功的正常运行状态，立即阶跃为吸收无功状态，造成对电网非常不 利的大幅度无功负荷变化，故应当严格限制失磁异步运行条件。运行实践表明，有限的短时异步运行对 发电机组运行是有利的，可能因此恢复励磁，从而避免发电机紧急掉闸对热动力设备的冲击，若不能恢 复励磁，短时的异步运行也可以使机组负荷在解列前以适当速度减少以至足以转至其他机组。失磁异步 运行对电网的不利影响较大，无论是立即从电网解列还是允许快速减负荷后短时运行，都会对电网造成 一定的冲击

4.3.2失磁异步运行的限制条件

汽轮发电机失磁异步运行的能力及限值，与电网容量、机组容量、有否特殊设计等有关。 失去励磁的发电机因汽轮机机械转矩大于电机的平均异步转矩可以产生较大的滑差，而异步转矩还 因定子电压的下降而减少，所以要维持发电机短时运行，必须快速降负荷。 若有功相应减少，滑差维持在一个较低水平（通常小于0.5%），则转子过热不会成为汽轮发电机异 步运行的限制因素。通常转子绕组的感应电压数值不会成为限制因素。 如果在规定的短时运行时间内不能恢复励磁，则机组应当与系统解列。 具备如下条件时，可以短时异步运行： a）电网有足够的无功余量去维持一个合理的电压水平。 b）机组能迅速减少负荷（应自动进行）到允许水平。 c）发电机的厂用电系统可以自动切换到另一个电源。

4.3.3失磁运行的规定

发电机失去励磁后是否允许机组快速减负荷并短时运行，应根据电网和机组的实际情况综合考虑， 电网运营部门应当与电厂就具体机组失磁后可能的运行方式达成协议。 若电网不允许发电机无励磁运行，应由失磁保护立即将发电机与电网解列。 从发电机本身的能力可对失磁异步运行做出如下规定。 由于定子端部温升迅速升高且异步转矩较小，按照GB/T7064一2002中5.14的规定，300MW及以 下机组可以在失磁后60s内减负荷至额定有功功率的60%，90s内降至40%，在额定定子电压下带0.4 倍额定有功，定子电流不超过1.0倍～1.1倍时，发电机总的失磁运行时间不超过15min。600MW级及 以上机组的允许运行时间和减负荷方式应由电网运营部门、用户与制造厂共同协商决定，

4.3.4相关的检修规定

按规定时间承受短时失磁运行的发电机可以按正常规定进行检修。 对于发生严重失磁运行事故的发电机，例如超过上述规定的负荷和时间，或引起强烈系统振荡， 应当尽快对发电机组进行停机检查，重点检查发电机组的轴系扭振和疲劳寿命损失、联轴器螺栓和 轴承裂纹等情况，同时详细检查定子绕组端部的紧固情况，当发现存在松动和磨损以及端部整体动 态特性性能劣化时必须及时加以处理，再运行半年至一年后应再一次利用停机机会检查端部的紧固 情况。

频率异常属于应避免而又不可能完全排除的非正常运行状态。 电力系统由于某种原因造成有功功率不平衡时，频率将偏离额定值。偏离的程度与系统有功功率不 平衡情况及系统的负荷频率特性等因素有关。 限制系统频率降低，一般采用低频减负荷，但由于低频减负荷装置的动作时延和电力系统的惯性： 在减负荷后系统频率的恢复有一定的时延。所以，当系统由于某种原因突然出现功率严重短缺时，即使

采用了低频减负荷，系统也不可避免地将出现短暂的频率降低。频率降低的程度和持续时间与电力系统 的具体情况及低频减负荷的配置和整定有关。 如果系统频率下降时处理不当而将机组跳闸，则此时机组跳闸造成的系统功率短缺将进一步导致频 率降低，因而形成连锁反应，严重时最终导致系统崩溃。所以为防止电网频率异常时发生电网崩溃事故 发电机组应当具有必要的频率异常运行能力。同时，机组低频保护整定必须与系统频率降低特性协调， 即系统频率降低不应使机组保护动作而引起恶性连锁反应。

4.4.2发电机组频率异常的限制因素

制大机组在频率异常时运行的因素主要为汽轮机叶片谐振。汽轮机叶片的谐振频率和允许 片的长度、断面形状及材质等因素有关。电力系统频率的变化会导致激振频率偏离设计工 频叶片落入谐振。因此汽轮发电机组允许频率异常的运行能力主要受汽轮机调频叶片的限

4.4.3频率异常运行的限值

限制机组频率升高是由其调速器来实现的。一般要求系统事故时限制机组的暂态最高转速不超过额 定转速的107%~108% 新订购汽轮机和发电机（含辅机），在带负荷运行（不包括启动和停机等）情况下，汽轮发电机组 频率异常的运行能力应符合表1的规定，

4.4.4检修和相关设备配置规定

在上述规定范围内的频率异常运行按常规检修进行。超过上述时间规定的应对汽轮机进行相关检 查。 系统的低频减载配置和整定应能保证系统频率动态特性的低频持续时间小于表1所规定的每次允许 时间，并有一定的裕度。 按GB/T14285的规定，发电机应装设低频保护，保护动作于信号并有低频累计时间显示。特殊情 况下当低频保护需要跳闸时，保护动作时间可按汽轮机和发电机制造厂的规定进行整定，但必须符合表 1规定的每次允许时间。若发电机低频保护动作时间低于规定的每次动作时间，则在发电机低频跳闸时， 应在该地区附加切除相应容量的负荷，以避免频率下降的连锁反应。

连续不对称运行属于正常运行范畴的特殊运行方式；短暂不对称运行属于故障状态下的非正常运行 方式

行属于正常运行范畴的特殊运行方式；短暂不对称运行属于故障状态下的非正常运行

根据GB/T7064一2002中3.11的规定，汽轮发电机应能承受一定的连续和短暂负序电流。 发电机在并网、与系统解列或运行过程中可能发生的非全相运行，也属于短暂不对称运行范围。当 发电机出口出现不对称短路故障时，在保护动作清除故障以前发电机将承受短暂的不对称运行。在停机 或启机过程中，某相高压开关因故障拒动而形成非全相运行；最严重的情况发生在发电机非全相异步启 动时，此时因发电机从电网吸收能量，汽轮机可能承受逆功率，发电机转子表层金属部件可能因感应涡 流严重烧伤，定子绕组可能因电流冲击而严重过热。

4.5.2不平衡负荷的限制条件

不平衡负荷在发电机上产生以同步速度反方向旋转的负序磁场，由此在转子上感应生成2倍工频 交变的电流，该电流在转子槽楔、齿部和护环等部件上产生的附加发热是限制发电机带不平衡负荷能力 的主要因素。连续不平衡负荷的主要限制条件是转子绕组绝缘等级的热老化极限和槽楔等部件的高温端 变现象对材料机械性能的破坏，其判据按IEC标准用负序电流1（标么值）表示。短暂不平衡负荷主要 考虑对材料机械性能的破坏，其判据按IEC标准用负序电流1（标么值）的平方和持续时间的乘积表示， 判据适用的持续时间应限定在60s以内（不考虑散热的影响）。 任何情况下也不允许发电机主动承担非全相运行，因事故进入非全相运行时，应尽快与系统解 列。

4.5.3不平衡负荷的限制值

深圳某工程深基坑支护施工组织设计表2同步电机不平衡运行条件（圆柱形转子同步电机）

注：Sv为额定容量，MVA

4.5.4检修和发电机配置规定

当连续不平衡负荷在允许范围内时，按常规正常运行检修；超过允许限值时应当对转子绝缘过热情 况和槽楔等部件有针对性地进行检查。 发生短暂不平衡故障保护动作以后，即使（I/Iv）t数值低于厂家承诺限值，也应停机检查转子表面 的过热情况，必要时进行金相和探伤检查，对因过热烧损的局部进行相应处理。定、转子绕组应当进行 全面的电气检查。 短时而轻微的非全相运行不做特殊的检修规定。严重的非全相运行除需要检查转子表面外，还应当 检查定子绕组端部的紧固结构，发现问题及时处理，在继续投运半年至一年期间应当再次检查定子绕组 端部的紧固结构。 对经常带较大连续不平衡负荷的发电机，应能监视不平衡负荷运行下的负序电流，避免超限值运行，

调峰运行属于正常运行范畴的特殊运行方式。 调峰运行与电力需求密切相关。正常情况下电网的负荷量呈周期性变化，例如昼夜照明和动力需求 的变化、工作日与节假日对电力需求的变化、气温变化引起空调或取暖设备的投运与否等，在电力供应 充足的情况下，必然存在电网负荷峰谷差，也就必然存在发电机组的调峰问题，即在负荷低峰期总是有 一部分发电机组少发或停机备用，即进行调峰运行。 汽轮发电机的调峰运行分为两种方式，一种是大范围负荷变化的负荷波动式运行，称为“深调运行”， 通常带35%～70%至100%基本负荷间反复变化：另一种是停机热备用的零负荷至基本负荷频繁交替变 化，称为两班制运行。前者一般为较大容量机组，后者通常容量较小，但随负荷峰谷差加大，部分较大 容量机组也需要按照两班制运行。

JTT880-2013 港口牵引车4.6.2调峰对发电机的影响