高压电网短路事故对发电机组的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2006年第7期东北电力技术33高压电网短路事故对发电机组的影响TheInfluenceofSh0n—circuitAccidentinHi曲VoltageNetworkonGeneratingUnit王立华，尹健(国电费县发电厂，山东临沂273400)摘要：高压电网短路将引起发电机组振动、大轴扭振等危害，尤其是近区严重短路对大型机组威胁更大。针对石横电厂(4×300MW)因电网短路造成1台机组跳闸、另1台机组被迫停机的事故进行了分析，并给出了解决措施。关键词：高压电网；短路；发电机组；威胁[中图分类号]TM732TMS1[文献标识码]B

2、[文章编号]1004—7913(2006)07—0033—02高压电网作为动力系统的一部分，任何异常和2事故原因故障不仅对本身造成冲击，而且给发电机组的安全也带来危害。石横电厂(4×300MW)曾发生过电2．12号发电机振动网短路，造成大型机组跳闸被迫停机的事故(影响2．1．1原因2台机组)。当电厂附近高压线路发生三相金属性短路时，将影响发电机组的安全运行。故障开始瞬间，由于1事故经过电压突降，造成发电机的输出电磁转矩大幅度降1998年10月，距离石横发电厂约20km处1Y低，并通过定、转子间的气隙传递到大轴，产生机变电站1条新建220kVHY线第1次合闸充电时，电暂态过程；同时，由于

3、汽机调速器动作迟缓，导发生三相金属性永久短路事故(见图1)。虽然线致汽机输入到转子的机械转矩基本不变(1s内原路保护快速动作(不启动重合闸)，但故障切除后，动机调速器没有明显的变化)，故机械转矩远大于仍造成石横电厂2号机5号瓦振动达0．200him，超电磁转矩，两转矩的瞬间不平衡将引起轴系出现严过0．125rnln报警值，被迫停机进行消缺。此次故重的机械扭振。事实上，当电网突发短路、发电机障还引起新投运的3号机3套低频保护动作，造成瞬间甩掉电磁负荷到故障切除，再到机组重新带上大型机组误跳闸1次。负荷，机组轴系遭受2次扭振冲击，转子电磁转矩经历了2次突变。第1次为短路突发过程中，发电机大

4、轴失去电磁转矩；第2次为故障切除后，此转矩又重新恢复，而且瞬间大于故障前的数值。整个过程中汽机拖动转矩基本不变，2次电磁转矩的突变造成了轴机械系统的2次扭振冲击。尤其是第2次扭矩将叠加在正在扭振的轴机械系统上，可能使原来扭振幅度减小，也可能使其更大，这主要决定于故障切除瞬间的相位关系。如果短路发生在发电机出口，电磁转矩将突变至0，同时发变保护动作，使发电机及汽机跳闸，故障切除时拖动转矩与电磁转矩几乎同时为0，对电机轴系来说只能算1次扭振冲击。因此，电厂附近高压电网相间短路要比发电机出口短路对轴系的威胁更大。这种叠加冲击的最大轴扭矩将达4个标幺值(正常满负荷运行为1个标幺值)，其扭振应力

5、将对轴系产生严重威300蚵3oo娜300娜胁，当有功负荷越高时，威胁越大。在电厂附近高图1石横发电厂4×300MW机组接线图压电网突然短路的次暂态过程中，虽然发电机气隙维普资讯http://www.cqvip.com东北电力技术2006年第7期磁场变化不大，但定子电流却提高很多，定子电流电机电磁转矩公式可得：除引起定子端部冲击电磁力和发热外，还会产生巨M：EUsin(1)大的电磁转矩、不仅在发电机内部产生由电阻引起60A的对原动机的反抗转，而且还产生正负交替的冲式中——发电机电磁转矩；击交变转矩该交变转矩是由定子的不动磁场与转"?——相数；子的直流电流分量建立的气隙磁场相互作用引起——

6、发电机机械角速度；的，此转矩一方面作用在机组轴颈上，另一方面作——发电机励磁电势；用在定子机座的底脚螺钉上，引起相关设备瞬间剧——电网电压；烈振动、——发电机与系统的联系电抗；由此可见，当电厂附近高压线路发生严重短路——发电机功率角。时，在2次扭振冲击及瞬问交变转矩的作用下，容事故发生瞬间，高压母线电压为很低的事易引起大轴扭转形变，造成轴系不平衡、定转子问故残压，根据式(1)，此时发电机电磁转矩接气隙不均匀，并使应力集中的传动部件松弛、裂近于0(发电机有功功率很小)，而汽机拖动转矩纹、甚至弯曲，危及主机基础部分。尤其是300基本不变，于是转子转矩过剩。在过剩转矩的作用M、、‘等大型机组

7、，由于单机容量大、材料利用率下，发电机开始加速，其功率角6不断增大。此次高，并设有主励磁机及副励磁机等，使大轴长度短路故障时保护不到0．1S就切除故障线路(而且直径之比明显加大，抗应力、抗振动的能力更差，手合于故障线路时不启动重合闸)。当故障点隔离、更容易引起机械疲劳和损伤。电压恢复后，发电机功角曲线与故障前相同。由于2．1．2解决措施发电机角已经变大，使发电机输出电磁功率大于同步发电机的振动一般分为电磁振动和机械振原动机功率，转子转速开始降低