发电机变压器组主开关发生非全相运行时的处理方法探讨

发电机变压器组主开关发生非全相运行时的处理方法探讨发表时间：2015-12-04T16:47:42.137Z 来源：《电力设备》2015年4期供稿作者：范志国[导读] 国网日照供电公司随着国家经济的飞速发展，我国的电力事业也上升到了一个新的阶段。

范志国（宁夏宁鲁煤电有限责任公司灵州电宁夏银川 750411）摘要：目前我国已经颁布了关于汽轮发电机运行相关规程制度，其中对于发电机变压器组的主开关出现非全相运行进行了明确规定，指出在断路器产生非全相运行状态的时候，为了防止发电机损毁，需要及时启动失灵保护以及断开电源。

本文将就其危害展开探究，总结在事故状态下以及正常操作状态下主开关产生了非全相运行状态对应的处理办法。

关键词：发电机变压器组；主开关；非全相运行；处理目前，在已经建设完成的电力厂实际投入运行的设备当中，有越来越多的发电机组，特别是一些大型的机组当中采用的都是单元接线，在发电机变压器组的主开关当中使用的都是分相操作法，一般情况下多断口的开关在任何一个断口当中都会存在一个或者是几个跳闸、合闸的线圈，因此在运行的过程当中，开关发生状态的变化时会产生非全相运行的概率也开始增加，比如在发电机运行的过程当中出现了触发保护装置的动作而产生跳闸或者并列解列的时候均可能会造成非全相运行的状态，目前我国已经有了相关的处理规定，保证运行人员对其进行正确的故障处理，它具有一定程度上的理论支持的作用。

一、何为“非全相运行状态”所谓“非全相运行”，在电力行业的专业解释当中指的是：在三相机构的分相操作发电机当中主开关的部分在进行合闸和跳闸的具体工作过程当中，因为某种原因（包括事故、设备老化、运行不畅在内等多种不同的原因都有可能造成这一状态的出现）而造成的一相开关或者两相开关没有完全合好或者没有完全地跳开，最终导致在定子三相电流当中出现了非常严重的不平衡状态，进而形成的一种设备故障的常见现象。

如果在电厂当中处于长时间的非全相运行状态，其产生的强大的负序电流很可能会对发电机当中的定子线圈产生比较严重的损坏，甚至严重的时候可能会将转子线圈完全烧毁造成破坏，最终可能会折断大轴。

由此，应对其进行系统且全面的保护，并且设置一些防范措施来排除意外事故。

由于目前在大型发电机当中，大多使用的是三相电流分相主操作开关，因此在电力行业当中，非全相运行状态逐渐地已经成为了在发电厂进行电气运行的过程当中重点防范的对象之一。

二、在发电机变压器组中的主开关中出现非全相运行可能带来的危害一旦主开关出现了非全相运行的状态的情况，因为此时发电机变压器组和整个电力系统之间形成的功率交换并没有结束，因此在发电机的回路中可能会出现一些不对称的电流以及电压，而这种不对称的电流以及电压可能会造成发电机的转子大幅度发热。

例如在上世纪80年代末，位于河南的姚孟电厂中因锅炉问题而出现的事故，当时机组解列的过程中，二号发电机出口开关 222出现跳闸现象，而A相并没跳开，导致灭磁开关在跳闸后产生了发电机的非全相运行状态长达9分钟之久，最终造成发电机的转子温度严重超标；另外，在上世纪90年代初，位于陕西省的渭河电厂因传动杆出现断裂问题而带来的事故，当时机组解列的过程中，三号发电机出口开关的A相并没跳开，励磁开关在断开之后，发电机内部A相和B相的电流直升5000安，C相的电流则为0安。

之后进行检查的时候发现在发电机的转子当中阻尼绕组被烧断了一根。

因此在发电机变压器的出口主开关发生了非全相运行状态的情况下必须及时进行处理，在最短时间内将不对称的电流降低到最小值，以此来避免发电机受到损害。

三、不同运行方式下出现非全相运行状态分析（一）在保护装置被触发导致跳闸而发生非全相在发电机变压器正常运行状态下产生故障，触发保护装置动作，进而跳闸导致主开关出现非全相运行状态时，发电机正处于事故导致跳闸的状态，因此机组中主开关自动化联锁回路立刻动作，令发电机进行逆变灭磁。

在主开关非全相运行之后，发电机将会迅速开始非全相的状态并开始运行，在这一过程当中电动机不平衡电流的量比较大，在这时候由内置的保护装置自动开启断路器失灵的保护装置，进而把和非全相开关相连于同一条母线当中的全部运行开关及时跳开，并由值班人员按照发电机事故来展开必要检测以及及时的处理。

（二）在发电机的并列开关中出现非全相通常发电机在处于并列状态时主开关形成非全相运行而合闸的时候，其开关往往在控制回路当中会装有一种名为“三相位置不适配”而自动开启的连锁接线，及时将开关断开；如果没有上述的连锁接线的情况下，机组在并网之后就会随着发电机有功以及无功负荷的增加带来三相电流的不平衡，不过这种不平衡所带来的不对称电流由于故障分量相对比较小尚且不能让保护装置及时将断路器的失灵保护启动，想要把非全相开关以及它与母线相连的开关断开，就需要由值班人员通过人为的措施来排除故障，通常在并列的状态下出现非全相其开关跳闸的回路处于正常状态，此时值班人员需要将发电机中有功以及无功负荷适当降低，降到0之后再对发电机进行解列就能够排除在主开关当中出现的非全相运行状态的事故。

（三）在发电机的解列开关中出现非全相在发电机处于正常解列状态的时候主开关出现了非全相的运行状态，这说明在主开关当中的跳闸回路中出现了一定的问题，主开关控制回路当中设置的连锁接线已经不能将开关及时断开，此时伴随着发电机当中的励磁电流不断地降低，在发电机的机端电压已经没有太多的降低幅度，定子电流此时反而出现了上升的趋势，并且呈现出三相电流的不平衡状态。

因为开关只有在完全拉开的状态下才会出现非全相运作状态，因此此时已经不能使用拉开的办法来切断开关三相电流，不过在这种状态下主开关当中的合闸电路都是正常的，因此可以通过这样的措施来处理这种情况：及时通过手动的方式来对发电机的励磁电流进行调整，保证其处在空载的状态下，而且此时定子电流的数值也最小，不平衡电流同样比较小，因此并不会对机组产生大规模的影响，与此同时，保持汽轮机处于额定的转速下，使用准同期的方式让发电机进行重新并网，让发电机的出口开关处三相开关完全合上，保证三相对称，之后将发电机中的变压器组进行高压侧倒换，使用和非全相开关相互串联处的开关，对发电机以及系统进行重新解列操作。

四、在主开关出现非全相运行状态下如何处理因为在不同的电厂当中都有不同的发电机组，因此变压器组的高压侧母线也要拥有不同的接线方式，因此，在对发电机解列而造成的开关非全相运行状态的故障和机组解列进行处理的时候，具体的处理方法以及处理步骤也是不同的。

有部分电厂在操作机组解列的时候，主开关跳闸同发电机的逆变灭磁以及汽轮机的自动化主汽门回路都没有退出，处于正常状态下解列发电机也要依靠主开关的跳闸状态来进行发电机的逆变灭磁、关闭主汽门等操作，这些原因大多都要考虑在如何避免主开关出现非全相运行状态的故障处理当中，其具体情况主要是这样的几个方面：（一）使用双母线的接线模式如图1所示，使用双母线的接线模式下，发电机的变压器出口出主开关会和发电机形成自动化的逆变灭磁，在发电机的变压器组1 出口开关即QF-1处于整个机组的正常解列当中出现了非全相的运行状态，假如此时开关跳闸能够形成联锁回路动作并自动带动发电机进行逆变灭磁，继而造成发电机开始非全相状态运行，在发电机中的变压器将会自动形成保护动作，开启断路器的失灵保护，并且将开关及时断开，让I母线失压，同时断XL-1电流，导致故障进一步扩大，另外，发电机也会受到负序电流冲击，甚至可能会发生严重的损伤。

因此，建议使用这样的步骤来避免在双母线的接线模式下的发电机的变压器组主出口处开关处于解列当中而开始非全相运行状态，进而影响发电机的正常运转；相对的，也可以不让失灵保护开启，不停电，具体操作如下：首先，在机组拥有比较好的解列条件的情况下，首先降低发电机当中有功以及无功负荷，降低到0状态，之后将与主开关联动的发电机逆变灭磁以及汽轮机的主汽门回路关闭并退出，将QF-1拉开，同时对发电机 -1进行解列操作；对QF-1进行检查，确认其开关是否断开，与此同时，调低发电机 -1的励磁，随时注意在发电机的定子电压降低的同时，定子电流是否出现了不正常的提升，确定QF-1此时已经完全断开，将 -1发电机的励磁开关拉开，同时将汽轮机的转速进行调低。

假如在对 -1发电机的励磁电流进行调低的时候发现其定子电流出现了明显的上升趋势，则需要及时调整发电机的励磁电流，保证其定子电流能够尽快回零，在此时因为发电机中的变压器组中尚且还存在一相或者两相电流经过尚未完全断开的 -1开关并连接系统，发电机的机端电压与额定电压相互接近，使用准同期的方式把发电机通过 -1开关相互并列，之后合并已经拉开的 -1两相开关或者一相开关，让发电机在此时转入空载状态，之后把线路的回路刀闸合并，将QS1拉开，保证 -1和QF 相互串联，之后使用QF 对G-1发电机进行解列操作。

（二）使用一台半开关的接线模式如图2所示，在一台半开关的接线模式当中，正常进行发电机的解列操作，此时需要将2台开关拉开。

例如，G-1发电机，降低发电机的有功负荷以及无功负荷，降低到0，之后把主开关进行跳闸联动逆变灭磁操作，同时关联汽轮机的主汽门回路，退出，将开关QF-10以及QF-12进行分别拉开，降低发电机的励磁电流，保证发电机的定子电流没有出现明显的上升趋势，之后将G-1发电机的励磁开关进行拉开，降低汽轮机的转速，降低到0，同时将发电机的变压器组中出口处的刀闸拉开，同时合上以及。

依照以上所说的步骤对整个机组进行解列操作，假如在解列的时候出现了主开关非全相运行的状态，则可以按照如下所说的步骤进行适当的处理（主要分成两种不同的情况）：在最后将QF-12拉开的时候，解列发电机的主开关可能出现非全相运行状态，此时将II段的母线当中全部的开关进行手动拉开，让发电机与整个系统完全脱离，此时发电机降压，同时汽轮机的转速下降，将发电机的变压器组的出口处刀闸Q 1进行拉开，同时把开关QF-12撤运之后令II段母线参与到运行当中。

在最后将QF-10拉开的时候，解列发电机的主开关可能会出现非全相运行转台，此时应该调整发电机的励磁电流，让定子电流降低到最小值上，同时使用准同期的方式把开关以及QF-10合上，让发电机彻底转到三相电流并开始对称运行，与系统调度相联系，停止XL-1线路的常规运行，等到线路的对侧开关以及开关QF-11完全拉开之后，降低发电机的有功负荷以及无功负荷，降低到0，之后将开关完全拉开，并且对G-1发电机进行解列操作，在此时应该注意的是，空载线路当中的容性负荷可能会对发电机产生一定的影响，降低发电机中的励磁电流，让电压降低到0，对汽轮机的转速进行适当的降低，同时拉开处于发电机中的变压器组出口处的刀闸，之后把开关QF-10进行撤运，随后把 -1线路投入到运行当中。