摘要：水轮发电机在不同的运行环境下，出口开关故障拒动会带来的不同的严重后果，本文将进行简单地分析其原因，并介绍水轮发电机出口开关故障拒动的解决策略。
关键词：水轮发电机；开关；拒动；故障
前言
水轮发电机出口开关具有完善的灭弧装置和高速传动机构，主要任务就是切断和接通水轮发电机在各种状态下的电流及正常零漂电流，电气故障下的额定负荷电流以及电气设备事故状态下的短路电流等，水轮发电机出口开关还担负水轮发电机的同期合闸功能，要求三相同步分合闸。操作机构是开关的关键机构，操作机构由储能机构、合闸机构、脱扣机构等组成，开关机构最重要的是操作可靠。
1水轮发电机出口开关拒动的原因分析及危害
当事故保护装置启动或机组出现故障时，水轮发电机组的励磁开关、出口开关跳闸，同时调速系统启动事故流程，进行关闭机组原动力，此时，如果遇到水轮发电机出口开关拒动，会造成很大的危害。
1.1水轮发电机故障保护装置启动并出口，而出口开关故障拒跳闸时，水轮发电机定子与电网保持联接状态，各厂的接线关系不同，都有可能励磁系统跳闸退出运行，造成水轮发电机失磁、失步运行，此时，非线性灭磁电阻投入运行状态，转子回路经灭磁电阻构成合环，将发电机运行状态转变为异步运行状态。
1.2合环的转子绕组和磁极阻尼绕组在定子旋转磁场下旋转，产生强大的感应电流，导致灭磁开关柜非线性灭磁电阻发热烧毁。
1.3转子阻尼绕组在旋转的定子磁场中产生感应电流，维持水轮发电机转子以异步状态运行，因水轮发电机原动力消失，水轮机增加转子的转动负荷，因而加大转子阻尼绕组的电流，引起水轮发电机振动增大，转子阻尼绕组中的感应电流超过其承受极限电流而发热，造成阻尼绕组连接片变形松动，严重时熔断。
1.4水轮发电机组磁场的变化加上水轮机水流流态的变化，引起机组剧烈震动，加大机械系统的负荷，严重影响机组安全。
1.5机组在此故障状态下运行，大量从系统中吸收无功功率，定子无功电流剧增，导致定子线棒发 热、震动、承受巨大的电动力而松动，绝缘受损。
1.6由于灯泡贯流式机组的特性，当机组处于异步运行且导水叶关闭的情况下，在主轴密封处产生真空区域，主轴密封水消失，在剧烈的震动中主轴密 封损坏造成水淹事故。
2水轮发电机出口开关拒动的解决策略
当水轮发电机出口开关在有故障的情况下，保护装置启动出口动作时，本文举例以下4种情况进行分析解决。
2.1水轮发电机出口开关拒分，励磁系统工作正常，导叶全关到“零”。
水轮发电机处于调相运行状态，水轮发电机参数：有功功率为负值，功率因数很低，水轮发电机大量从系统吸收有功功率发出无功功率，水轮发电机励磁电流（过励磁，欠励磁）决定水轮发电机向系统输出感性无功功率还是容性无功功率。但是不管怎样，都属于水轮发电机的一种运行状态，不会对水轮发电机造成损害。
解决方法：运行人员只要将水轮机导水叶打开到空载开度及以上即可，之后再联系调度，把同一上级开关下相邻设备申请停运，完成后再申请使用上级开关对水轮发电机进行解列操作。
2.2水轮发电机出口开关拒分，励磁系统工作正常，导叶空载。
调速系统和励磁调节器在正常工作状态，实际上就是水轮发电机正常的空载运行状态，水轮水轮发电机各项参数都会在正常范围内运行，不同的是，此时水轮发电机输出功率为“零”，水轮机输轮水轮发电机维持正常额定转速下的功率消耗相持平，运行值班人员，应保持冷静。
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解决方法：
（1）全面检查后，取消本次操作，将水轮发电机组恢复到发电运行状态，寻找合适的处理时间进行处理。
（2）必要时联系调度，把同一上级开关下相邻设备申请停运，完成后再申请使用上级开关对水轮发电机进行解列操作。
2.3水轮发电机出口开关拒分，灭磁开关跳闸，导叶空载。
此为水轮发电机深度进相运行或失磁运行状态。其水轮发电机失磁后的现象有：
（1）水轮发电机定子电流和有功功率在瞬间下降后又迅 速上升，而且比值增大，并开始摆动。
（2）水轮发电机失磁后，如果水轮机输入功率为正，还能发一定的有功功率，并保持送出的有功功率的方向不变，但功率表的指针周期性摆动。
（3）定子电流增大，其电流表指针也周期性摆动。
（4）水轮发电机从送出无功功率变为吸收无功功率，其指针也周期性的摆动。吸收的无功功率的数量与失磁前的无功功率的数量大约成正比。
（5）转子回路感应出滑差频率的交变电流和交变磁势，故转子电压表指针也周期性的摆动。
（6）转子电流表指针也周期性的摆动，电流的数值较小。
（7）当转子回路开路时，由转子本体表面感应出一定的涡流而构成旋转磁场，也产生一定的异步功率。
解决方法：
（1）若失磁是由于灭磁开关误跳闸引起，应立即重合灭磁开关，迅速恢复励磁系统，缓慢增加水轮发电机 励磁，切忌快速大幅度调节直至系统恢复正常运行。
（2）重合灭磁开关不成功，则立即拉开上一级开关，对水轮发电机进行解列停机；
（3）失磁保护动作但出口开关拒动，按第（2）款事故停机处理；但是失磁后允许运行时间为 15 min。监盘人员应严密监视水轮发电机定子铁芯的温度，保证水轮发电机定子铁芯、绕组允许最高温度不超过130 ℃。
2.4水轮发电机出口开关拒分，灭磁开关跳闸，导叶全关。
即：水轮发电机转为三相异步电动机运行。此时，水轮发电机定子产生旋转磁场，励磁绕组、非线性电阻构成回路，阻尼环回路构成转子回路，在磁场中旋转，转子回路产生强大的感应电流致使励磁开关柜中的非线性电阻烧熔，开关柜起火，转子阻尼绕组严重发热，阻尼环连接片烧熔，转子磁极发热，定子线棒发热，定、转子绝缘受损。
解决方法：立即拉开上一级高压开关解列水轮发电机进行事故停机，对同一单元变压器所连接相邻水轮发电机进行事故停机。事故停机流程：水轮发电机出口开关未分闸时，闭锁“关闭水轮机导叶”命令，可启动失灵保护跳开上一级开关进行解列，监测到一旦与系统解列，立即关闭水轮机导叶执行停机流程。
在以上“水轮发电机出口开关拒分，灭磁开关跳闸，导叶空载”；“水轮发电机出口开关拒分，灭磁开关跳闸，导叶全关”两种故障运行方式下，如果拉开上一级高压开关（高压开关拒动）失败，则拉开高压母联开关，拉开故障水轮发电机单元变压器对应的线路开关，解列故障水轮发电机。
3结束语
综上所述，水轮发电机出口开关或变压器高压开关，在不同的运行环境下，开关发生拒动会引发不同的事故状态，而且牵连无故障水轮发电机甩负荷切机，操作量大时间紧。如果水轮发电机容量较大，有可能会引起电力系统的震荡，造成较大的社会影响。正确操作可避免故障发展为事故的机率，为此作为电力系统运行单位来讲，提前做好事故预想和分析，对防范重大事故的发生很有效。
参考文献：
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[2]许综宗.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社.
[3]胡成佑.水轮水轮发电机组出口开关拒动的危害分析.[M].水电站机组技术.2015年12期.
论文作者:孔令宝
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/2
标签：水轮发电机论文; 转子论文; 定子论文; 功率论文; 绕组论文; 机组论文; 电流论文; 《基层建设》2015年第35期论文;