9.雙繞組電抗分流交流發(fā)電機并列運行時無功輸出不穩(wěn)

(1)故障現(xiàn)象。雙繞組電抗分流發(fā)電機并列運行時無功輸出不穩(wěn)，相互搶無功，無法穩(wěn) 定運行。

(2)原因分析。雙繞組電抗分流發(fā)電機一般副繞組滯后主繞組電角度10°，相補償作用強，使發(fā)電機的外特性(即發(fā) 電機電壓UG隨電流IG變化的特性)下凹上拱，如圖3-265所示。而不同發(fā)電機的外特性不一致，又無調(diào)差裝置供調(diào)節(jié)用，因此造成并列運行無功輸出不穩(wěn)，無功分配困難。

(3)處理方法

①改變主、副繞組的相位，減弱相補償作用，使發(fā)電機外特性變軟，以適應(yīng)并列運行。常見的接線方法有：一是將副繞組的頭、尾對調(diào)，如圖3-266所示。此種接法，并列運行時無沖擊電流，有功轉(zhuǎn)移正常，但無功輸出小，cosφ只能在0.95?1變化，且cosφ減小時發(fā)電機端電壓下降快，起動大容量電動機困難，單機運行不好;二是將副繞組頭、尾和相序調(diào)換，如圖3-267所示。此種接法，并列運行無沖擊電流，無功功率轉(zhuǎn)移正常，cosφ能在0.5?1變化，運行良好。由于主、副繞組相位變化，會使勵磁電流增大，電壓上升，需適當(dāng)調(diào)節(jié)電抗器氣隙及匝數(shù)比， 調(diào)節(jié)得當(dāng)能使cosφ=0. 7?0.9時，電壓調(diào)整率接近或等于±5%。但在cosφ減小時，電壓下降快，單機運行不好。

②在并列運行的雙繞組電抗分流發(fā)電機的勵磁繞組間加均衡電阻。

③改變電抗器抽頭，減少初級繞組的匝數(shù)，增加次級繞組的匝數(shù)，使發(fā)電機外特性 變軟。

以上各方法雖能滿足并列運行要求，但都不是解決問題的根本方法。最好方法是對原機組進行技術(shù)改造，即在原不可控雙繞組電抗分流勵磁裝置加接可控硅勵磁調(diào)節(jié)器(應(yīng)有調(diào)差裝置)，這樣可增加發(fā)電機整定范圍，改變發(fā)電機的外特性，以滿足并列運行且無功穩(wěn)定與合理分配的需要。

10.雙繞組電抗分流交流發(fā)電機并網(wǎng)困難

(1)故障現(xiàn)象

①發(fā)電機端電壓調(diào)不到與電網(wǎng)電壓一致，無法并網(wǎng)，強行并網(wǎng)時，沖擊電流大。

②發(fā)電機并入電網(wǎng)時，定子電流一直上升，無法控制，嚴(yán)重時斷路器跳閘。發(fā)電機的勵磁電流時而上升至最大，時而下降到接近于0,當(dāng)勵磁電流降到0時，調(diào)節(jié)勵磁無任何 作用。

(2)原因分析

①雙繞組電抗分流發(fā)電機電壓整定范圍不夠，難以適應(yīng)電壓幅度變化大的電網(wǎng)。

②發(fā)電機相復(fù)勵作用過強，并網(wǎng)時出現(xiàn)過補償。雙繞組電抗分流發(fā)電機也是一種相復(fù)勵發(fā)電機。發(fā)電機勵磁電流的電壓分量由發(fā)電機副繞組提供，而電流分量則由發(fā)電機定子電流經(jīng)分流電抗器直接反饋。

當(dāng)雙繞組電抗分流發(fā)電機并網(wǎng)時，如果發(fā)電機端電壓U1大于電網(wǎng)電壓U2時，有一電 壓差ΔU出現(xiàn)，其方向與U1 —致。在ΔU的作用下，產(chǎn)生電流ΔI，ΔI滯后U1 90°。U1、U2、ΔU矢量圖如圖3-268a所示。發(fā)電機向電網(wǎng)輸出感性無功電流，這電流產(chǎn)生兩個作用：一是它的電樞反應(yīng)對發(fā)電機起去磁作用；二是起相復(fù)勵作用，增加發(fā)電機的勵磁電流。如果相復(fù)勵作用過強，后者的作用將超過前者，使發(fā)電機感應(yīng)電勢增大，U1升高，而U1升髙又將使ΔI增大。如此反復(fù)循環(huán)，

使發(fā)電機定子電流和勵磁電流越來越大，發(fā)電機處于深過激狀 態(tài)，嚴(yán)重時斷路器跳閘，無法并網(wǎng)運行。

相反，當(dāng)發(fā)電機端電壓U1小于電網(wǎng)電壓U2時，則ΔU 的方向與U2—致，產(chǎn)生的電流ΔI越前U1電角度90°,如圖 3-268b所示。發(fā)電機向電網(wǎng)吸取無功電流（相當(dāng)帶容性負(fù)載），此電流的作用，一方面電樞反應(yīng)對發(fā)電機起助磁作用，另一方 面起相復(fù)勵作用，使發(fā)電機勵磁電流減小。同樣，當(dāng)相復(fù)勵作用過強時，后者作用將超過前者，使發(fā)電機感應(yīng)電勢減小，U1下降，又將使ΔI進一步增大。如此反復(fù)循環(huán)，使發(fā)電機定子電流越來越大，勵磁電流越來越小，發(fā)電機處于深欠勵狀態(tài)，此時勵磁功率不足，調(diào)勵磁不起作用。

（3）處理方法

①加大發(fā)電機電壓整定范圍，一方面可適當(dāng)增加電抗器的氣隙，減小其電抗值，增加勵 磁電流，提高電壓整定值的上限；另一方面可適當(dāng)減小限流電阻R1 （見圖3-269）阻值，降 低電壓整定值的下限，從而加大電壓整定范圍，以適應(yīng)并網(wǎng)的需要，減少并網(wǎng)沖擊電流。

同時為避免并網(wǎng)時出現(xiàn)深欠勵，并網(wǎng)時應(yīng)使待并發(fā)電機電壓略高于電網(wǎng)電壓（高3?5V）。并網(wǎng)后，出現(xiàn)發(fā)電機電流迅速上升、勵磁電流下降趨勢時，要調(diào)節(jié)（增加）勵磁電流，提高發(fā)電機電壓，使發(fā)電機電流下 降。若已出現(xiàn)深欠勵，則應(yīng)先增加有功功率，然后再增加勵磁電流。

②減弱相復(fù)勵作用。其方法有：減少電抗器一次繞組L1的匝數(shù)或增加二 次級繞組L2的匝數(shù)，也可采用中性點外移法并網(wǎng)，其接線如圖3-269所示。 操作方法如下：合上開關(guān)Q2,分開開關(guān)Q1,使發(fā)電機滿足準(zhǔn)同期并網(wǎng)條件， 并使發(fā)電機電壓高于電網(wǎng)電壓3?5V。 然后打開開關(guān)Q2,合上開關(guān)Q1,按準(zhǔn) 同期并網(wǎng)方法并網(wǎng)（即并網(wǎng)時不投入電 流復(fù)勵）。最后打開關(guān)Q1,合上開關(guān)Q2.向電網(wǎng)送電。

11.可控勵磁調(diào)節(jié)雙繞組電抗分流發(fā)電機并網(wǎng)運行有功功率振蕩

（1）故障現(xiàn)象：發(fā)電機空載和單機運行性能良好，運行穩(wěn)定，但并網(wǎng)運行帶有功負(fù)荷 后，機組開始振蕩，且隨負(fù)荷增加振蕩加劇，電流表、功率因數(shù)表和有功表表針均產(chǎn)生同期 性擺動。

（2）原因分析

①發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器是負(fù)反饋系統(tǒng)，但由于從其測量比較環(huán)節(jié)到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組之間存在很大的電磁慣性，使反饋量發(fā)生移相，如果反饋的相位和反饋量大小不適當(dāng)，有可能使負(fù)反饋變成正反饋而產(chǎn)生振蕩。

②雙繞組電抗分流發(fā)電機一般是小型發(fā)電機，無阻尼繞組，如果復(fù)勵作用過強，則快速 的定子電流正反饋將可能產(chǎn)生負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致有功功率振蕩加劇。

(2)處理方法

①改變勵磁系統(tǒng)主回路的反饋參數(shù)，如加大電抗器氣隙、增大電抗器L2的匝數(shù)，減少L1的匝數(shù)，以改變反饋相位，減弱復(fù)勵作用，能較有效地改善有功功率振蕩問題。

②減少勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。減少勵磁調(diào)節(jié)器 的放大倍數(shù)有利于抑制功率振蕩，其方法見圖3-270,即在放大器中選用放大倍數(shù)較小的晶體三極管作為放 大管，或適當(dāng)減小放大管的集電極電阻RC和增加發(fā) 射極電阻RE來減小放大倍數(shù)，也可以用降低測量比 較橋的靈敏度來降低勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。

③加校正環(huán)節(jié)(積分延時電路)。可在放大器的集電極電阻RC上并接R1、C1，也可在測量橋放大器之間加入R、C2,如圖3-270中虛線所示，其作用是對測量橋測得的機端信號進行延時，使放大器的輸出電壓UOUT變成較平滑的漸變過程，相當(dāng)于對測量信號加以移相，使勵磁調(diào)節(jié)器不至于由負(fù)反饋變成正反饋，從而消除振蕩。

12.交流發(fā)電機并列運行時增加勵磁電流，有時定子電流反而減小

(1)故障現(xiàn)象。發(fā)電機并列運行時，未調(diào)內(nèi)燃機油門增加轉(zhuǎn)速，即發(fā)現(xiàn)定子電流較大。 為減少定子電流，調(diào)節(jié)磁場變阻器以減小勵磁電流，發(fā)現(xiàn)定子電流增大，相反，增加勵磁電流定子電流反而減小。

(2)原因分析。在正常情況下，當(dāng)發(fā)電機所帶的負(fù)荷為電阻、電感性負(fù)荷時，增加發(fā)電機的勵磁電流,定子電流應(yīng)增大，相反時應(yīng)減小。出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要原因是并列時待并發(fā)電機的端電壓偏低，并列后發(fā)電機進相運行，即相當(dāng)于帶容性負(fù)荷。因此，這時減小勵磁電 流，無功進相增加，定子電流增大。相反，增加勵磁電流，無功進相減小，所以定子電流反 而減小。如果機組裝有勵磁電流表,將會發(fā)現(xiàn)此時的勵磁電流小于發(fā)電機的空載勵磁電流。 隨著勵磁電流的增大，定子電流逐漸減小至零后(此時勵磁電流達空載勵磁電流)，再增大 勵磁電流,則發(fā)電機定子電流增大。

(3)處理方法

①并列運行前，應(yīng)將待并發(fā)電機的端電壓調(diào)至等于或略大于系統(tǒng)電壓，避免并列后進相 運行。

②當(dāng)出現(xiàn)進相運行時，要增大勵磁電流，使定子電流減小。若減小勵磁電流，將會使發(fā)電機定子電流增大，嚴(yán)重時發(fā)電機由于欠勵將發(fā)生振蕩或因過電流而跳閘。

13.無刷交流發(fā)電機并列運行時，定子電流、無功輸出突然增大

(1)故障現(xiàn)象。無刷發(fā)電機并列運行，定子電流、無功功率突然增大，交流勵磁機的勵磁電流、勵磁電壓猛增，勵磁調(diào)節(jié)失效。

(2)原因分析。由于無刷發(fā)電機交流勵磁機的勵磁功率小，勵磁調(diào)節(jié)器通常使用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(見圖3-53),因此上述現(xiàn)象主要是由于可控硅勵磁調(diào)節(jié)器故障所致。

①單相半可控整流橋可控硅1VS或2VS正向轉(zhuǎn)折電壓下降，造成失控，使交流勵磁機勵磁電流猛增。

②三極管VT1損壞，造成發(fā)射極與集電極間短路，使得向C4充電電阻變小，可控硅開放角變大，可控硅整流器輸出電流變大。

③放大管VT2損壞，造成發(fā)射極與集電極間短路，使放大器輸出最大（即R5兩端輸出電壓最高），三極管VT1發(fā)射極與集電極間電阻最小，可控硅開放角最大，輸給交流勵磁機勵磁電流最大。

④穩(wěn)壓管VD7 （或VD8） 開路（穩(wěn)壓管損壞或斷腳），使放大管VT2輸入電壓增加， 放大器輸出增大，因而使可控硅整流橋輸出的勵磁電流增大。

⑤測量回路故障，如測量變壓器一次、二次繞組斷線（或短路），整流二極管VD1? VD6個別損壞或脫焊、斷腳等，造成測量橋輸出電壓下降，勵磁調(diào)節(jié)器進行自動調(diào)節(jié)，必然引起勵磁電流增加。

（3）處理方法

①檢査可控硅1VS、2VS正向阻斷電壓有否下降。檢査時應(yīng)先斷開可控硅控制極及可控硅整流橋交、直流側(cè)的外接線，然后在直流側(cè)接入調(diào)試電阻，并在可控硅整流橋交流側(cè)通過調(diào)壓器接入交流電壓。將交流電壓從0V慢慢增加到可控硅整流橋交流側(cè)額定值，若在升壓過程中，可控硅突然導(dǎo)通，則說明其正向阻斷電壓已嚴(yán)重下降，不能使用，應(yīng)換上好的可控硅。

②檢查三極管VT1、VT2,穩(wěn)壓管VD7、VD8,二極管VD1?VD6有否損壞，并更換 已損壞的元件。穩(wěn)壓管的檢査方法與一般二極管的檢査方法相同，此時只要將穩(wěn)壓管的正、 負(fù)極看作一般二極管的正、負(fù)極即可。三極管的檢査最好用晶體管測試儀，若無測試儀，也可根據(jù)晶體管簡易測試法進行檢査。

③檢查測量變壓器TM主、副繞組有否短路、斷路，外接線有否松動或斷線，若有加以處理。

14.交流并列運行中可控硅勵磁調(diào)節(jié)器失控

（1）故障現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)電機空載升壓時，發(fā)電機電壓、勵磁電壓和勵磁電流突然猛增，并列運行時勵磁電壓、電流和無功功率猛增。

（2）原因分析。可控硅勵磁調(diào)節(jié)器的續(xù)流管開路 或通態(tài)正向電阻變大，脈沖突然消失，可控硅維持電流太小，正向阻斷電壓下降。因為可控硅整流橋的負(fù)載——發(fā)電機轉(zhuǎn)子是個大電感，通過它的電流是不能突變的。發(fā)電機運行中，當(dāng)可控硅整流橋輸出的電壓過零時，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生一個與勵磁電壓極性相反的反電勢，通過續(xù)流管VD和二極管及未關(guān)斷的可控硅（如 W相二極管3和可控硅6）續(xù)流（如圖3-271虛線所示），續(xù)流電流I=I1+I2。在正常情況下，由于續(xù)流管的通態(tài)正向電阻小，續(xù)流電流基本上從續(xù)流管通過，流過二極管和未關(guān)斷可控硅的續(xù)流電流I2很小。但若續(xù)流管開路或通態(tài)正向電阻大，則續(xù)流電流全部或大部分從W相可控硅流過。當(dāng)續(xù)流電流I2大于可控硅的維持電流時，可控砘將繼續(xù)導(dǎo)通.直至U相可控硅導(dǎo)通， 強迫其換相才能關(guān)斷。但此時若三相脈沖（或U相脈沖）突然消失，則W相可控硅關(guān)不斷，將一直導(dǎo)通到承受來自電源的正向電壓，接著全導(dǎo)通。如此循環(huán)，使可控硅完全失控， 成為不可控整流。

（3）處理方法。機組在并列運行時，由于電網(wǎng)電跌落，進行強勵時的現(xiàn)象與失控有相

同之處，此時應(yīng)先分清是強勵還是失控?？上葘l(fā)電機從“自動”運行切至“手動”運行， 若運行正常，說明是強勵，不是失控，不必處理。若切至“手動”還不行，則應(yīng)停機處理。

①換用正向壓降?。赐☉B(tài)正向電阻小）的續(xù)流管，并確保續(xù)流回路接觸良好。

②檢査可控硅控制極接線有否松動或斷線，脈沖環(huán)節(jié)是否正常工作，査出脈沖丟失原 因，并加以排除。

③換用正向阻斷電壓合格和維持電流較大的可控硅元件，

15.并列運行中帶可控硅勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機欠勵或失磁

（1） 故障現(xiàn)象。并列運行中，發(fā)電機勵磁電壓突然下降，無功電流進相，出現(xiàn)振蕩。

（2） 原因分析

①如圖3-53所示，測量回路比較橋穩(wěn)壓管VD7、VD8或放大管VT2損壞，使可控硅導(dǎo)通角關(guān)至最小，發(fā)電機勵磁電流不足（欠勵）。

②單結(jié)晶體管VD16短路，輸出電壓為零，致使脈沖信號消失，可控硅VS不導(dǎo)通，使發(fā)電機勵磁電流為零（即失磁）。

③主回路快速熔斷器熔斷，或整流元件損壞（斷路），使可控硅整流橋輸出勵磁電壓減小或輸出為零。

④續(xù)流管5VD擊穿，造成勵磁回路短路，勵磁電壓為零。

（3） 處理方法

①將發(fā)電機從“自動”運行切換至“手動”運行，若故障消除，則證明問題確實出在比較橋穩(wěn)壓管VD7或VD8及放大管VT2上。停機后，査出損壞元件并更換。

②用萬用表R×lk擋檢査單結(jié)晶體管VD16 E極與Bl、B2極間正、反向電阻，若測得 阻值均為零，則說明DV16短路，應(yīng)予更換。

③用萬用表500V交流電壓擋測量可控硅整流橋交流側(cè)和快速熔斷器兩端的電壓，若測得可控橋交流側(cè)有電壓，而快速熔斷器兩端無電壓（或電壓非常小），則說明快速熔斷器是好的；若有較高電壓，則說明快速熔斷器已熔斷，應(yīng)予更換。若快速熔斷器是好的，則要在停機后，檢查整流橋，更換損壞的元件。

④用萬用表檢査續(xù)流管5VD有否擊穿短路，若已短路，則應(yīng)更換。

16.帶可控硅勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機并網(wǎng)后帶無功時，定子電流一直上升

（1） 故障現(xiàn)象。發(fā)電機并網(wǎng)后正常，帶有功也正常，但一帶無功，定子電流就一直上 升，穩(wěn)定不下來，有時直至斷路器跳閘。

（2） 原因分析。可控硅勵磁調(diào)節(jié)器為了使發(fā)電機在并網(wǎng)運行時能合理分配無功，一般都 設(shè)有調(diào)差裝置，在接線上有單相調(diào)差、兩相調(diào)差和三相調(diào)差等。下面就以兩相調(diào)差為例說明接線錯誤引起無功電流一直上升的原因。圖3-272是勵磁調(diào)節(jié)器的測量、調(diào)差環(huán)節(jié)（調(diào)節(jié)器電路見圖3-53） 測量變壓器TC和測量橋VD1?VD6等組成了調(diào)節(jié)器的電壓測量環(huán)節(jié)。當(dāng)發(fā)電機電壓上升時，測置橋輸出信號增大，此信號與比較橋（由R1、R2和VD7、VD8組 成）比較和放大器放大后，將使觸發(fā)脈沖后移，勵磁電流減小，從而使發(fā)電機電壓下降，恢復(fù)到接近原來的電壓值。相反，將使發(fā)電機端電壓增加，以維持發(fā)電機端電壓在一定范圍內(nèi)。

如果調(diào)差電流互感器極性接錯，接成負(fù)調(diào)差，且調(diào)差電阻調(diào)到阻值大的位置，調(diào)差系數(shù) 大，則并網(wǎng)后帶上無功（感性的）時，由于調(diào)差裝置作用，勵磁系統(tǒng)將產(chǎn)生正反饋調(diào)節(jié)，隨無功電流增大，勵磁電流也增大，又使無功電流進一步增大，如此循環(huán)使無功電流一直上升，直至斷路器跳閘。當(dāng)發(fā)電機端電壓高于電網(wǎng)電壓時，一并網(wǎng)就可能發(fā)生這種故障現(xiàn)象。 但由于調(diào)差裝置對電阻負(fù)載基本不起作用，所以并網(wǎng)后帶有功時運行正常。

（3）處理方法。第一次并網(wǎng)時，應(yīng)先將調(diào)差整定開關(guān)撥至0擋（即調(diào)差電阻值為0）， 并網(wǎng)后帶上部分無功（感性），然后將整定開關(guān)撥至1擋或2擋（增加調(diào)差電阻值），若此時 無功電流減小，則為正調(diào)差，說明電流互感器接線正確。若無功電流增加，則為負(fù)調(diào)差，說 明電流互感器極性接錯，應(yīng)退出并網(wǎng)，停機，改變調(diào)差電流互感器的接線極性，即將電流互感器1TAU、1TAW （或2TAU、2TAW ）的一次側(cè)（或二次側(cè)）兩根外接線同時調(diào)換一下即可。