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发电机逆功率保护学习
发电机逆功率保护
发电机逆功率保护又称功率方向保护。一般而言，发电机的功率方向应该为由发电机流向母线，但是当发电机失磁或其他某种原因，发电机有可能变为电动机运行，即从系统中吸取有功功率。这就是逆功率。当逆功率达到一定值时，发电机的保护动作，或动作于发信号或动作于跳闸。
1、概述说明
并网运行的汽轮发电机，在汽轮机的主汽门关闭之后，便作为同步电动机运行：吸收有功功率而拖着汽轮机转动，可向系统发出无功功率。由于汽轮机主汽门已关闭，汽机尾部叶片与残留蒸汽产生摩擦而形成鼓风损耗，长期运行过热而损坏。燃气轮机和水轮机也主要是对原动机的损害。发电机逆功率保护主要保护汽轮机不受损害。
对汽轮机逆功率保护的整定计算，就是要确定该保护的动作功率Pdz及动作延时t。
1、动作功率Pdz的整定 汽轮发电机逆功率保护的动作功率可按下式计算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保护的动作功率 Krel-可靠系数，取0.8 P1-主汽门关闭后，汽轮机维持同步转速旋转所消耗的功率，该功率的大小除与汽轮机的结构及容量有关之外，还与汽轮发电机的主蒸汽系统的结构(管道结构及有无旁路管道等)有关，一般取额定功率的1.5~2% η-发电机拖动汽轮发电机旋转时的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-发电机的额定功率。 实际中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、动作延时发电机逆功率保护的动作延时，应按照汽轮发电机主汽门关闭后允许运行的时间来整定，该允许时间一般为10~15min。计算及运行实践表明，当汽轮机蒸汽系统有旁路管道时，允许运行时间还要长一些。 因此，若按照汽轮机主汽门关闭之后允许运行的时间来整定保护的动作延时，可取5~10min。动作后作用于解列灭磁。
另外，投运的大型汽轮发电机，多采用逆功率保护去启动程序跳闸回路，此时，动作时间通常取1~2s。 对于程控逆功率保护，由于动作时间短，在主汽门点闭后很短的时间内，由于汽轮机及发电机的惯性，实际逆功率可能很小，因此逆功率的定值不应大于1%PN。
2、原理介绍
当发电机出现逆功率(外部功率指向发电机，也就是发电机变成电动机工况)，逆功率保护动作断路器跳闸。需要采集三相电压和二相电流信号。
由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用太阳能、风能、原子能、地热、潮汐、生物能等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。
何为逆功率?
众所周知，发电机的功率方向应该由发电机方向流向系统方向。但由于某种原因，当汽轮机失去原动力，而发电机出口开关又未能跳闸，则功率方向变为由系统流向发电机，即发电机变为电动机在运行。此时发电机从系统中吸取有功功率，此即为逆功率。
逆功率的危害
发电机逆功率保护是汽轮机由于某种原因导致主汽门关闭而失去原动力时，发电机变为电动机带动汽轮机旋转，汽轮机叶片在无蒸汽情况下高速旋转会引起鼓风摩擦，特别是在末级叶片可能会引起过热，导致转子叶片的损坏事故。
所以说逆功率保护实则是对汽轮机无蒸汽运行的保护。
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柴油发电机组接地的目的有三种
为了确保人身和电力系统工作的需要，对发电机组接地有严格的要求。其接地方式有工作接地、本地保护接地和保护接零三种，接地的目的如下：
1.工作接地
工作接地是将中性点接地，其目的是：
1)降低触电电压。对于中性点不接地的系统，当一相接地而人体触及另外两相之一时，触电电压为相电压的1.7倍以上；而对于中性点接地系统，触电电压就降到接近或等于相电压。
2)迅速切断故障设备。对于中性点不接地的系统，当一相接地时，由于导线和地面存在电容和绝缘电阻，可以构成电流通路，接地电流很小，不足以使保护装置动作而切断电源，不能确保人身。而对于中性点接地的系统，当一相接地后接地电流较大，保护装置会迅速动作，断开故障点。
3)降低电气设备对地的绝缘水平。在中性点不接地的系统中，当一相接地时，将会使另两相得对地电压升高到线电压。而对于中性点接地的系统，当一相接地时，另两相的对地电压只接近于相电压，故可降低电气设备和输电线路的绝缘水平。
2.保护接地
保护接地常用于中性点不接地的低压系统中，它的作用是：当电动机某一绕组的绝缘结构已破坏使外壳带电时，如果未接地，人体触及外壳，相当于单相触电，就可能发生触电的危险。而如果采用了保护接地，人体触及外壳时，由于人体的电阻与接地电阻并联，由于人体电阻远大于接地电阻，通过人体的电流就很小，就不会发生触电的危险。
3.保护接零
保护接零常用于中性点接地的低压系统中，它的作用是：当电动机某一绕组的绝缘结构已破坏而与外壳相接时，由于采用保护接零，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也很微小，不会发生触电危险。
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柴油发电机曲轴裂纹和变形的检验方法
柴油发电机在工作中，曲轴由于受力和工作条件复杂，各摩擦表面滑动速度很高，散热条件又差，因此，曲轴不仅轴颈容易磨损，而且还会出现弯曲和扭曲变形，甚至产生裂纹或折断等。所以在解体清洗后，应进行仔细检查，根据查出的损伤部位和损伤程度，采取相应的修理方式。
1、同城 曲轴轴颈磨损的检验与处理方法
磨损部位。曲轴的主轴颈和连杆轴颈在工作中不可避免地要产生磨损，而且磨损是不均匀的，其主要表现为轴颈出现圆度、同城圆柱度超过标准值和拉伤。连杆轴颈磨损的 部位，一般在各轴颈的内侧面上，即靠曲轴中心线一侧，使轴颈失圆；而磨损成锥形的部位，一般在润滑油道杂质附着的一侧和受力大的部位上。曲轴主轴颈 _的磨损部位，按发动机的强化程度、同城气缸数、同城曲轴长度和平衡块的配重不同而各异，而且相对于连杆轴颈磨损要均匀些。实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈磨损要快，但是，主轴颈磨损比连杆轴颈磨损所造成的后果要严重。
检验与处理方法：根据各轴颈磨损规律查找出磨损部位，可用外径测微器测量其圆度和圆柱度以便确定曲轴的修理级别和磨削尺寸。其具体方法是；先在润滑油道孔两侧测量，再转90°测量，其测量的 值与小值之差值即为轴颈的圆柱度。在轴颈纵向测量出的 值与小值之差，即为轴颈的圆柱度。当轴颈圆度大于0.050mm，锥度大于0.013mm，或者发现轴颈有拉伤、同城烧蚀等损伤时，都应进行修理。轴颈磨损量超过极限需要修理时，应从磨损 的的轴颈开始，按曲轴分级修理尺寸（每级相差0.25mm），在专用的曲轴磨床上进行磨削，并进行抛光处理。修磨后要求轴颈圆度不得大于0.005mm，锥度不得大于0.005mm，表面粗糙度Ra不得大于0.80~0.40um,各轴颈的径向跳动不大于0.05mm，否则，为不合格。
2、同城曲轴裂纹的检验与处理方法
裂纹多发部位“曲轴的疲劳裂纹多发生于轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角处以及轴颈中间油孔处。前一种裂纹为横向裂纹，是曲轴断裂的先兆，即从出现微细裂纹，逐渐延伸， 在特定条件下发生断裂，后一种裂纹为纵向裂纹，由油孔处往轴向展开。
检验与处理方法：曲轴裂纹微细，用肉眼不易看出，可用磁力探伤仪进行检查。在条件不具备的情况下，简易的检查方法是浸油锤击法：先将曲轴浸入煤油中片刻，取出擦净后，撒上 ，然后用手锤分段在曲轴臂上敲击，由于震动，裂纹内的煤油渗出，使 显出油迹呈现黄色线痕，据此即可判定裂纹位置和长度。
轴颈有横向裂纹的曲轴，不宜继续使用，但是，横向裂纹细小，经磨削后在修理尺寸范围内能的，尚可使用，否则，必须予以更换，轴颈有纵向裂纹，也应磨削，在磨削条件不具备的情况下曲轴继续使用的原则是：裂纹未过两端圆角处或油孔边缘处时，尚可继续使用，但不可在超负荷下工作，不能猛轰油门，并在使用中加强检查，以防裂纹延伸而折断。
3、同城曲轴变形的检验与处理方法
曲轴变形是指曲轴弯曲和扭转。曲轴弯曲变形反映较明显的部位是中间主轴颈处。曲轴弯曲变形后若继续使用，将加速曲轴连杆机构的磨损，甚至使曲轴产生裂纹和断裂。因此，在发动机修理中，必须对此进行检验。检验时，应将曲轴两端支撑在平台上的V_形架上，用百分表触头抵在中间主轴颈避开油孔处，慢慢转动曲轴一周，观察百分表上所指的 数值与小数值，两值之差的二分之一即为曲轴的直线度。若曲轴有偏磨时，应减去偏磨量。直线度在0.05~0.10mm范围内时，可结合轴颈磨削矫正。
曲轴扭转角的检验方法是：将曲轴水平支撑在平台上，使同位连杆两轴颈位于上止点（如六缸曲轴的1、同城6缸连杆轴颈，四缸曲轴的1、同城4缸连杆轴颈），再用百表测量前、同城后两连杆轴颈在其 点的高度差，差值越大，说明扭转角越大。
曲轴的主要损伤是轴劲磨损、同城曲轴裂纹和断裂。
裂纹从油孔处产生，沿与轴线成45°～55°方向发展，造成主轴劲与连杆劲断裂；裂纹由圆角处产生，向曲柄臂发展造成曲柄臂断裂，常发生在曲轴全长2/3的部位上。除上述以外，曲柄还会产生弯曲和扭曲变形。
4、同城用磁力探伤器检查曲轴是否有裂纹和损伤
经磁力探伤器检查，曲轴油下列情况就不能继续使用：
1）在曲轴的圆角处或图所示的应去有损伤。
2）在45°的交叉线跨越油孔处或进入有孔的倒角处有裂纹或损伤。
3）出现长达6mm以上的裂纹。
4）在一个轴劲上有多余4处以上的裂纹。
表层下部的显示欠款如图所示，若有下列欠款曲轴就不能使用。
1）在曲轴圆角处或在图的阴影区域内有圆周方向的裂纹与损坏。
2）在圆周方向有长达25mm以上的裂纹。
3）在轴线方向有长达9.5mm的裂纹。
4）有在离有孔倒角距离近于1.5mm的裂纹。
5）有45°的交叉线跨越油孔的裂纹。
请注意：经磁力探伤的曲轴，必须完全地退磁和池底地清洗，才能使用。
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