发电机自动启动问题

发电机自动启动问题（通用4篇）

发电机自动启动问题 篇1

矿山中大量地使用砂泵来实现矿浆的流转, 以满足选矿工艺的需要。这些砂泵常用变频器调速来满足流量控制的目的。由于矿浆的特点是最容易沉淀 (不同于风、水、油等泵类负载) , 在不卡死 (扳活) 砂泵的前提下, 矿浆池的低层浓度远高于上层的浓度, 需要砂泵的启动转矩特别大, 加上变频器控制的复杂性, 参数设置的不合理, 变频器在拖动电机启动时常遇到无法启动的问题, 对此进行分析并采取措施予以解决。

1. 根据砂泵的机械负载特性启动

砂泵的机械负载特性属于泵类流体负载, 在低速时流速低、阻力矩小, 所需转矩也小。而随着转速增加, 流速增加, 所需的转矩越来越大, 是平方降转矩负载。负载转矩TL的大小与转速n的平方成正比, 即TL=Kn2 (K为常数) 。根据以上负载特性, 选择U/f控制方式, 即变频器输出的定子电压与频率呈一定关系的控制方式。但是, 如果按恒转矩负载U/f=常数直线启动, 启动常常失败。如果选择U/f为抛物线的关系启动, 启动就能成功。在试验中, 选择递减转矩曲线1或曲线2 (以康沃变频器为例) 启动, 进行反复试验, 大都启动成功。此项选择应当是所有砂泵负载共同的选择。

2. 选择加速时间启动

异步电动机要启动起来, 其电磁转矩TM应包括负载转矩TL和加速转矩TG。只有当TM>TL时, 系统才能加速, 才能启动。而TG=K×GD2×df/dt (GD2为飞轮惯量) , 可见, TG正比于df/dt, 与频率的变化率成正比, 与时间的变化率成反比。所以, 当砂泵的惯量较大时, 就必须加长启动时间, 才能正常启动。

例如, 250kW钨粗选循环泵电机变频器 (309kW) 启动时间必须设定在40s以上才能启动, 而一些小电机则只要20s以内就能启动了。

3. 根据变频器转矩提升和过载能力启动

砂泵变频器大都运行在基频 (50Hz) 以下, 其输出频率在6Hz至很低频率时, 不仅定子线圈的阻抗压降影响大, 转矩大幅下降, 而且电机的冷却能力下降, 温升大, 转矩下降;而6Hz以下启动时则由变频器的最大输出电流或者瞬间过流能力决定。所以必须要设定变频器的转矩提升功能, 尤其在变频器功率与电机功率相当时更是如此。一般在0.5Hz开始启动时, 通过设置运行参数提升5%～20%的启动转矩, 100%～200%的过载设置, 如康沃变频器通过设置中级运行参数L1, 将启动转矩提升5%～20%, 并且设长过载时间, 躲过启动的峰值电流。

例如, 75kW砂泵电机变频器 (90kW) , 在提升5%的启动转矩及100%过载设置情况下, 启动时过载跳闸, 在150%过载设置时就能正常启动。

4. 选择启动时的电压高低启动

电机定子电路的电势E=4.44kWfΦ (4.44kW为与绕组有关的常数, Φ为主磁通) , 由于变频器控制中, E很难测定, 故以U (定子电压) 来代替, 即假定U≈E。在U/f控制方式中, 在频率较高时U和E都比较大, 定子的阻抗压降可以忽略不计, 但在频率很低时, U和E都变小, 定子的阻抗压降不能忽略不计。U中的一部分被定子的阻抗压降抵消时, E减小, 主磁通也减小。由于启动转矩与磁通成正比, 所以当在低频启动时, 要加大U/f比值中的U, 即变频器的输出电压, 才能保证启动转矩不减小, 以达到正常启动的目的。但如果电压提升太高, 则又会过流跳闸。例如, 132kW旋流器电机变频器 (200kW) , 经过多次试验, 将启动电压设在6V以上时, 电机就会过载而启动失败, 当将其设到3V (如海利普变频器, 可通过设置CD003中间电压值实现, 设定范围:0.1～500V) 时, 可以正常启动, 但在3V以下时就无法启动。

5. 选择启动频率启动

为避开极低频率启动时的影响, 选择一个特定频率点开始启动。例如康沃变频器, 通过参数L7设置启动频率 (0～10Hz) , 参数L8设置启动频率持续时间 (0～20s) 开始启动。此项设置要特别注意容易引起启动时过流, 所以也要反复选择。

6. 设计多频段运行控制

38m浓缩池55kW砂泵电机变频器 (75kW) 的启动, 由于停机后池底部矿浆浓度特别大, 加上扬程高, 在启动加速的过程中, 变频器运行至接近上限频率时, 矿浆变浓转矩变大而超出变频器负载能力, 变频器最大输出电流过载而保护跳闸, 多次启动均告失败。为解决此问题, 设计了两段频率控制, 在矿浆浓的刚启动阶段, 设置在25Hz左右运行几十秒钟, 待到浓度正常时再运行至上限频率, 从而保证了启动的成功。

实践表明, 只要在现场根据情况进行判断, 灵活地采用以上所述措施进行控制, 砂泵电机变频器启动失败的现象可以杜绝。

发电机自动启动问题 篇2

一、短路试验中短路点的选择

发电机短路试验接线如图1所示。按照机组的启动规程, 通常发变组短路试验点分别选在发电机端、主变高压侧、发电机机端高厂变低压侧 (2个分支) 。前2个短路点是为了录取发电机短路特性和发变组短路特性, 而后短路点完全是检查电流回路和保护向量的需要。发电机在启动过程中要先做机端短路试验, 录取短路特性, 以检查定和转子的绝缘状况, 同时对相应的电流回路和有关电流保护的向量进行检查, 确保保护的正确投入。之后再做主变高压侧短路和高厂变低压侧短路试验, 以检查有关的电流回路和保护向量。由上述可知, 至少以4个短大型发电机组启动电气试验中的问题探讨路点。试验过程中短路点的拆装要耽误很长的时间, 造成试验期间燃油费用的增加和人力的浪费。下面对发电机机端短路特性和主变高压侧短路特性进行分析比较。

图2中E为发电机电势, Xd为发电机直轴同步电抗, Id1为发电机电流。根据电路原理可得:

图3中E为发电机电势, Xd为发电机直轴同步电抗, Xk为主变压器的短路电抗, Id2为发电机电流。根据电路原理可得:

从 (1) 式和 (2) 式可以看出, 发电机机端短路特性和主变高压侧短路特性的斜率不同, 1/Xd>1 (Xd+Xk) 。从短路特性曲线 (图4) 上看就是发电机机端短路特性在上面, 两者趋势完全一致, 也就是说从任何一条曲线上完全可以确定发电机定、转子的绝缘状况。

做发电机短路试验的短路点, 选择主变高压侧与选择发电机端的比较:

随着大型发电机组容量的增大, 发电机机端额定电流高达2万A, 短路试验时发电机下面的磁场是非常大的, 必须采取屏蔽措施, 以防止涡流对附近金属部件造成的发热现象。如果试验时屏蔽不好, 将会造成发电机封母安装处的螺丝发热、烧熔。某公司已投产的600MW机组在启动试验时均发生了这样的现象, 而且对监视短路点状况的人员身体也会有影响。此外, 机端短路时对电流回路的检查也增加了试验时间。

当短路点选择在主变压器高压侧时, 高压侧的额定电流通常只有800A左右, 数值大大下降, 等同于发电机正常运行状态, 不会给发电机附近设备造成任何危害。因此, 在做发电机短路试验时, 完全可以用主变高压侧三相短路特性来代替发电机端的短路特性。这样可以减少1个短路点, 节省启动时间和启动费用。

二、发电机空载试验中应注意的问题

发电机空载试验的主要目的是检查发电机定子电压与励磁电流之间的关系, 同时也检查发电机端部电压互感器及二次电压回路的正确性, 发电机电压升至额定电压附近即可, 没有必要升高到1.2倍额定电压来检查定子绕组匝间绝缘。国外进口机组禁止对发电机做任何耐压试验。我国国标规定要进行交流对地耐压试验, 匝间绝缘耐压试验则不做规定, 由发电机制造厂家和用户来确定。毕竟这是一种破坏性试验, 从用户角度来讲, 也不应要求进行该试验。

三、启动过程中继电保护的试验检查

在发电机启动过程中, 必须对机组的重要保护进行校验。某公司的做法是利用机组启动过程中发电机提供的电压和电流, 针对不同的保护设置不同的故障点, 采用降低定值的方法检查逻辑功能和整定值。这种方法虽然很直观, 效果也很好, 但同样存在浪费启动时间的问题。国内通常的做法是结合短路试验, 检查电流回路的完整性和对称性, 同时检查CT的极性, 以满足保护对CT极性的要求, 如发变组差动、发电机差动、厂变差动等保护。结合发电机空载试验检查电压回路的完整性和对称性, 同时检查有关的电压保护极性, 这些保护经过试验后即可投入运行。而对同时需要电压和电流的保护, 如失磁、失步、阻抗等保护, 则需要在并网带负荷后才能进行检查、投运。

对于定子接地保护、转子接地保护、逆功率保护等则需要在启动过程中实际检查。定子接地保护的试验方法:包括机端单相接地和中性点接地试验, 在发电机机端PT处设单相接地点, 升高发电机励磁电流, 直至保护动作, 检查95%定子接地保护动作值;此外, 最好要做主变高压侧单相接地试验, 以验证传递零序电压对定子接地保护的实际影响。在发电机中性点短接接地变, 使中性点直接接地, 升高发电机励磁电流, 直至保护动作, 检查动作值。转子接地保护的试验方法:在发电机空载额定电压下, 在转子线圈的正负极分别接一个精度较高的可调电阻箱, 逐渐降低电阻值, 使转子接地保护动作, 检验动作值。对于逆功率保护, 国内一般不进行定值检验, 但往往由于主汽门实际关度的影响, 整定值与实际值存在差异, 不能很好动作。因此, 最好在主汽门实际关度下, 读取发电机实际的逆有功功率值, 以此作为逆功率保护整定的依据。对于其他保护, 则可结合短路试验和空载试验进行检查, 以确定向量的正确性。

发电机自动启动问题 篇3

1、机组调节运行方式变化较大

在中小型水电站设计的过程中, 为了能够降低因电站水库淹没等等因素带来的前期投资成本, 大多数水库的可调容量设计很小, 期调节的能力通常极低, 而实际情况呢?事实表明机组的运行方式与降雨量等等外部气象因素有着非常的影响, 同时另外一方面, 用电负荷、用电规律也受到生产季节等因素的直接影响, 所以电站机组的运行方式实际变化通常比较大, 启停操作频繁, 如此一来, 势必对机组自动控制系统有很高的要求。

2、运行管理的水平低下

据统计数据表明, 很多中小型水电站的实际运营情况令人堪忧, 较多的企业采用的是降低工人工资的方法来降低单位电能的生产经营成本的, 通常情况下水电站所处的地理位置又比较的偏僻, 如此一来, 专业学校的高技能人才到现场工作的吸引力几乎为零, 只能启用没有经历专业培训和教育人员从事运行管理工作, 其面对复杂、繁多的综合自动化控制系统, 难免导致机组运行管理水平的低下, 出现问题不能得到及时有效的检修, 运行管理的水平低下, 导致机组综合运行的性能大打折扣。

3、较长的技术更新改造年限

与大型水电站相比, 中小型水电站的年维护更新计划费用通常比较少, 特别是小型水电站, 受到的经济制约因素更多, 特别是其电站经营效益比较低, 加上设备和技术改造的费用又相当贵等等, 导致其不可能像大型水电站那样定期有计划的对设备实施技术更新和升级, 通常更新改造年限较长。

二、水轮发电机组综合自动化保护系统设计原则

1、提高经济效益的原则

大型电站都是大型水轮发电机组, 有着综合造价高、内部结构复杂等特点, 同时其在电网系统占有着极其重要的地位, 一旦出现故障或事故, 除了检修麻烦以外, 还对电网系统的正常运行带来很大的影响, 所以, 大型水轮发电机组在实施保护系统的设计阶段, 应投入较高的资金, 其二次保护设备均需按功能进行单位配置, 要求超强的技术性。

2、技术先进可靠、操作方便简单的原则

随着科技发展、技术的更新, 与传统的做法相比, 我们在实施继电保护系统综合自动化系统设计的时侯, 应该应用新技术, 提高运算控制的准确性和智能化服务水平, 具体的应该将构筑集电力电子技术、计算机技术和通讯技术等等先进的技术融为一体, 设计出功能更完善、操作更便捷的综合自动化保护系统。

3、完整保护控制功能的原则

在实施中小型水电站综合自动化保护系统设计的时侯, 一定要构筑功能完整、具有较强推广性和较高自动化程度的实时监测保护控制系统。

三、水轮发电机组测控保护一体化系统的功能配置

1、水轮发电机综合保护系统

实践证明, 水轮发电机在运行的过程中处于长期连续运转的状态, 运行过程中不仅仅会受到因机组自身运转所产生的机械振动的作用, 还承受着在运行过程中产生的电流和电压等等因素的冲击。

实践中, 在水轮发电机上装设了能够对反应机组进行实时保护和各种故障检测的元件, 确保在发电机发生故障或发生故障后, 能够获得实时的保护信号, 根据实际工况的特性快速且有选择地发出关于故障的相关信号, 同时进行相关操作将故障单元有效地从系统中隔离, 避免发电机遭受更大的冲击损坏, 降低事故的不良后果。在水轮发电机综合保护系统中应配置过电流保护、过电压保护和单相接地保护等等完善的保护功能单元。

2、水轮机自动调速系统

在整个水电站中, 水轮机是重要的机械结构, 其作用是将水能转换为发电机转子转动动力, 实现水能向电能转化主要的动力载体。随着社会的发展, 经济的提升, 用户的生活水平也在不断提高, 用电器数目和功率也在不断地加大, 因此对供电电能总量及供电质量水平的要求也愈来愈高, 发电机组供电安全要可靠, 同时还要求供电电能的电压、频率等值要相对稳定 (额定频率为50Hz, 允许波动的范围为0.2Hz) , 确保供电电能的综合质量水平。

四、发电机保护功能单元的实现

1、过流保护

大量实践经验表明, 对于发电机组复合电压起动和负序过电流保护是50MW及以上中型水轮发电机保护必须设置的主保护。理论研究和实践表明, 此类保护对于升压变压器的高压侧不对称短路有着较高的灵敏度和可靠性。对于50MW及以上或在运行过程中可能经常出现负序过负荷的水轮发电机组应装设负序过流保护;对于1MW以下的小型发电机组应采用不带电压起动的过电流保护。在保护系统中, 当过电流保护动作后, 会直接操作发电机断路器执行机构和灭磁开关, 完成跳闸保护。

2、过电压保护

中小型水轮发电机组装设过电压保护功能单元, 当机组甩负荷后可能出现的过压进行保护。如果电厂的输电电网突发性的出现全部甩负荷现象, 势必导致发电机进入过速和过压运行的工况。借助过电压保护的保护模块对机端的三相线电压实施自动采集, 并通过智能的分析后得到相应的保护控制命令, 并直接作用于跳发电机断路器, 而不跳灭磁开关, 同时不作用于停机。

此外, 为了提高中小型水轮发电机综合自动化调节控制水平, 除了需要设置过流保护、过电压保护外, 还需要设置欠电压保护、过负荷保护、定子接地保护等功能模块, 保障发电机组安全可靠、节能经济的高效运行。

参考文献

[1]徐锦才:《中小水电设备的发展现状与存在的问题》, 《中国农村水利水电》, 2004 (01) 。

[2]董亦平:《微机综合自动化装置在小型水电站的应用》, 《电气时代》, 2003 (05) 。

发电机自动启动问题 篇4

我国的自动门行业起源于改革开放初期, 至今已经发展为年安装量近12万樘, 产值50亿元极具规模的电动门行业。自动门以其自动开闭、密封节能、通透舒适、美观高档的特点, 逐渐成为现代建筑的首选出入口装备, 甚至成为一个城市的现代化程度的标志。

自动门自问世以来, 其安全性一直备受各界关注。我国目前在用的各类自动门约65万樘, 其中两翼旋转门2万樘。伴随如此多的使用量, 安全事故也不断在各地发生。除了业主和通行者自身的不规范操作外, 产品本身也存在着质量不规范、材料不合格、偷工减料、粗制滥造等问题, 埋下了重大安全隐患。为规范自动门市场, 严控产品质量, 减少和杜绝安全事故, 中国建筑金属结构协会 (包括原自动门标委会) 先后组织编写并由建设部发布实施多项自动门行业标准, 目前在用的JG/T 177《自动门》和JG 305《人行自动门安全要求》等都在发挥着重要作用, 成为各自动门厂家生产安装的依据, 同时也是检验机构、认证机构和监管部门执法的准绳。

2.新国标的意义和作用

新国标《人行自动门通用技术要求》已立项启动, 预计两年后将正式发布实施。中国建筑金属结构协会作为新国标的主要参编单位, 由笔者参加标准的编写工作。新国标的意义和作用将体现在以下几点:

2.1新国标与现有行标并不冲突, 在其编制过程中也将参考现行标准, 并与现行标准形成标准体系;

2.2新国标是通用要求, 其技术指标将更加综合, 从现有大纲上看已涉及产品加工、安全性能、传感器设置等多方面内容;

2.3新国标是推荐性标准, 将更具前瞻性, 也就是意味着指标上将比现行标准有所提高, 着重引导产品技术创新, 更新换代, 逐步淘汰低劣产品;

2.4由于国家标准是基础标准, 行业标准不能低于国标, 新国标的推出将倒逼着行业标准、地方标准、企业标准的加速修订, 在指标上大幅提高, 与新国标保持协调一致;

2.5新国标作为推荐标准, 在执行上虽然没有强制标准JG 305严格, 但作为国家标准也必将纳入第三方认证和职能部门监管的依据, 也就是说, 新国标的推出将使认证和监管更加严格。

3.新国标亟待解决的问题

究其根本, 自动门产品和技术源自国外, 现有的自动门标准也大量参考了国外尤其是欧洲标准, 强制性标准JG 305《人行自动门安全要求》中几项重要的安全指标几乎照搬了欧洲标准和德国标准。这对于标准的国际化和产品出口是大为有利的, 然而国际标准本身的不完善导致了国内标准的先天不足, 也为现行标准留下了改进和完善的空间。

新国标《人行自动门通用技术要求》需要重点解决如下五个方面的问题:

3.1关于最大冲击力限值的问题

JG 305《人行自动门安全要求》对于最大冲击力限值的规定源自德标准DIN18650, 即距离门右框500mm、300mm、200mm的位置, 最大冲击力不超过1400N、700N和400N。这三项指标分别对应的是人的肩部、胸部和头部, 这三个部位承受的力如果超过上述限值, 将造成严重伤害甚至致死。

传统结构下多数两翼旋转门都比较重 (约800kg-1吨) , 再加上两端展橱, 在不减速的情况下, 最大冲击力要超过甚至远远超过上述限值的 (见图1) 。而对于通行舒适性, 如果到危险区域减速, 然后再加速, 那么必将造成不舒适感, 甚至引起通行者的不耐烦;而长期减速加速也势必对旋转门寿命造成影响, 因此多数厂家不采取变速设置, 使得最大冲击力在任何位置都一致性地保持在高峰值。

对此, 德标和JG305都做了补充要求, 即冲击力超标时加装故障输出传感器, 希望在门扇可能碰到人体之前就停止运行。而加装了此类传感器, 便不再控制最大冲击力了。

这项规定本身是不完善的, 也可以说是无奈之举, 是安全性能对市场行为的妥协。执行标准的产品在市场上依然不断地发生安全事故, 甚至致死。虽然很多情况下使用者或监护人是主要责任人, 然而安全要求本身的不完善也是推脱不了干系的。

新国标在这一问题上必须拿出解决方案, 如果还停留在原标准基础上, 将不利于技术创新和安全性能的提高, 甚至鼓励落后, 那制订标准也将失去了应有的意义。

3.2关于是否减速的问题

这个问题与上述最大冲击力的问题是互相关联的。标准要求三距离对应的力逐渐减小, 也就是在引导逐步减速, 否则在任何位置都是一样的冲击力。

如上所述, 在适当重量的情况下提前减速是完全可以达到冲击力限值要求的 (见图2) 。然而减速将带来通行的不舒适感, 为许多厂家不愿采取的方式。如果仅考虑冲击力达标, 在不减速的条件下, 只有任何位置最大冲击力小于400N, 才将是合格的产品。在现有技术甚至是可预见的将来, 都是不现实的。

实际上, 由于直径大的门空间较大, 直径小的门减速引起的不适将大于直径大的门减速;而直径小的门由于重量小, 一般冲击力也小, 减速幅度不需要太大。减速幅度的大小对通行舒适度影响的程度不一样, 因而不同厂家、不同产品在达到合格指标的前提下, 不减速或减速幅度很小也标志着产品安全性能和品质的优良。

基于此, 笔者认为, 减速运行应该写入新国标。

3.3关于安全传感器的感应范围

JG305对安全传感器做了要求, 提出当冲击力超标时应加装带故障输出的存在传感器。然而字义上比较模糊, 没有确定传感器的感应范围, 这里存在重大安全隐患。

当人进入主危险区域 (即500mm) 尤其是300mm、200mm甚至更小空间时, 传感器才响应, 再加上响应时间和门扇制动, 此时必然已经造成伤害了。还有其他一些特殊情况, 比如人快速冲入, 或沿固定扇边沿斜向挤入, 由于传感器的范围不确定, 极有可能造成事故。

因此, 新国标必须明确界定此类传感器的感应范围 (比如界定以门右框为中心轴、底部半径不小于1000mm的圆锥体) , 并尽可能的消除盲区。同时有必要将带故障输出的安全传感器定为基本配置, 而不是可选。

3.4关于150N以下传感器设置的问题

JG305对最大冲击力小于150N时如何设置传感器没有作要求, 那隐含着此时不加任何传感器也是合格的。而实际上这里同样存在安全隐患。

通常能小于150N的冲击力不会发生在两翼旋转门上, 而可能存在于推拉门、平开门、折叠门即将关闭阶段, 但这三类门都是减速关门的, 也就是说在500mm处速度会比较大, 冲击力必然都大于150N, 必须加装存在传感器。

但三、四翼旋转门 (包括水晶门) 冲击力是可以做到比较小, 几乎小于150N的, 由于是匀速运行, 圆周任何位置都一致, 如果按标准, 就可以不加任何存在传感器 (除了压敏传感器) 。在实际案例中, 由于扇与壁的间隙, 有很多情况是在未触发压敏传感器 (比如斜向插入或沿壁插入手臂) 时, 手臂就被卷进去了, 此时已经没有任何防护了, 150N足够卷带着旋转很远! (见图3、图4)

新国标应该做出规定, 危险区域必须安装存在传感器, 并规定感应范围。

3.5关于安全间隙的隐患, 扇与壁夹手的问题

这个问题与上述3.4有关联, 同时也是个不好解决的问题。JG 305规定间隙小于8mm或大于25mm。但这两个值同样都不完善:小于8mm是希望手掌不能插入, 对于推拉门有效, 而对于旋转门, 由于不是封闭运行, 手掌先而门后到则会造成剪切;大于25mm是希望手掌可以自由出入, 而这个空间就会造成手臂或脚被挤入。图3、图4的案例其实也是这个间隙造成的问题。

小于8mm通常没有多少厂家响应, 这对工艺和安装上要求较高, 而大于25mm则是需要商榷的。新国标需要做进一步研究, 给出合理的数值。

4.结语