不少小水電站的運行管理人員對發(fā)電機不對稱運行的危害性認識不足，因而對此往往不夠重視。為了引起農(nóng)村水電站運行人員對該問題的重視，筆者談點意見供參考。

1、發(fā)電機發(fā)生不對稱運行的主要原因

農(nóng)村水電站的運行方式一般都是一方面與縣電網(wǎng)并列運行，另一方面承載有一定數(shù)量的自供區(qū)負荷。若自供區(qū)負荷不平衡，例如三相負荷分配不均勻，大容量的單相負荷比重大，造成運行中三相負荷投（切）不均勻程度增加；輸電線路發(fā)生不對稱短路（如單相接地或兩相短路）；電源由變壓器升壓后的主控斷路器或發(fā)電機本身的主控斷路器，在操作或運行中三相動作不同步或某相接觸不良；輸電線路三相導線的阻抗值不相同（如導線的接頭過多且集中在某一相中，三相導線的材質(zhì)或線徑不一致）等，都會造成發(fā)電機處在不對稱工況下運行。

2、不對稱運行對發(fā)電機的危害

眾所周知，發(fā)電機是根據(jù)三相電流平衡對稱的工況下長期運行的原則設計制造的。當三相電流對稱時，其所合成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子是同方向且轉(zhuǎn)速相等的，即旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子來說是靜止的，旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線不會切割到轉(zhuǎn)子。當三相電流不對稱時，即在發(fā)電機中會有正序、負序、零序三組對稱分量電流產(chǎn)生，其值疊加后可能促使發(fā)電機的相電流超出額定值，因而加大了發(fā)電機的溫升值。

另外，正、負序電流分量都會在發(fā)電機三相繞組中合成旋轉(zhuǎn)磁場。正序電流分量產(chǎn)生正序旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子以同方向、同速度旋轉(zhuǎn)。而負序電流分量產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)方向正好與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以從宏觀的角度上看，其轉(zhuǎn)速相對轉(zhuǎn)子的速度來說則是２倍的同步轉(zhuǎn)速。這個以２倍同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場，會在轉(zhuǎn)子鐵心的表面、槽楔、轉(zhuǎn)子繞組以及轉(zhuǎn)子其他金屬部件中感應產(chǎn)生２倍于工頻的電流，所以其集膚效應很強，將使轉(zhuǎn)子表面的附加損耗急劇增加（該損耗值的大小近似地與負序電流值的平方成正比），這將促使轉(zhuǎn)子溫升急劇升高。

另外，因為水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子都是采取凸極式結(jié)構(gòu)，使其磁極的縱軸方向與橫軸方向兩者的氣隙大小不一樣，其磁阻也就不一樣，則當負序旋轉(zhuǎn)磁場對著轉(zhuǎn)子橫軸附近時，因其氣隙大則其磁阻也大，故磁力線就少，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力也就小。

當負序旋轉(zhuǎn)磁場對著轉(zhuǎn)子縱軸附近時，因其氣隙小則其磁阻也小，故磁力線就多，即轉(zhuǎn)子與定子之間的作用力也就大。這樣，負序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間的作用力時小時大，就形成一個以２倍于工頻的交變脈動力矩，這個脈動力矩作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機座上，就使發(fā)電機產(chǎn)生100 Ｈｚ的振動，隨之還會伴生出強烈的噪音，長時間的振動會造成發(fā)電機的金屬材料出現(xiàn)疲勞損傷和機械損傷。對轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機來說，因其抗振能力差而其所遭受的振動力矩又很大，所以振動容易使其產(chǎn)生斷裂、器件松動等而造成對發(fā)電機的破壞。

在發(fā)電機運行過程中若有負序電流存在時，必將會引起發(fā)電機電流和電壓的波形發(fā)生畸變，這樣就會使電能質(zhì)量大為下降。再就是由于負序電流所引起的附加損耗劇增，將使發(fā)電機的運行效率大為下降。另外，當發(fā)電機處在不對稱工況運行時，若發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組回路發(fā)生斷線故障，則可能引起在勵磁回路中出現(xiàn)很高的電位，對發(fā)電機的安全造成威脅。

3、防止措施

防止發(fā)電機長時間出現(xiàn)負序電流，是確保發(fā)電機安全運行的又一重要措施，我們必須給予足夠的重視。要防止發(fā)電機在運行中長時間出現(xiàn)負序電流，則必須防止其長時間處在不對稱工況下運行。所以，首先要做好的是電站所承載的負荷如何均勻分配的問題，即必須認真做好自供區(qū)的負荷三相平衡分配，盡量避免不平衡度超出允許值的現(xiàn)象發(fā)生。

架設輸電線路時，三相導線必須采用同材質(zhì)、同截面積的導線（對３８０／２２０ Ｖ供電系統(tǒng)，最好４根導線都采用同材質(zhì)、同截面積的導線）。線路中導線的接頭，應設法均勻分布在三相導線之中，不應全部集中在某一相上。認真做好線路器材（如絕緣子等）的選購、檢測及安裝工作，提高線路的架設質(zhì)量，確保線路具有必須具備的絕緣水平。

加強對線路的運行管理，杜絕、防止、減少線路在運行中發(fā)生單相接地、兩相短路事故。一旦發(fā)生以上不對稱短路事故，能夠盡早發(fā)現(xiàn)及時排除。

對經(jīng)變壓器升壓后輸出電能的農(nóng)村水電站，盡量少用跌落式熔斷器作為其投（切）操作之用，應改用高壓斷路器控制發(fā)電機—變壓器的投（切），以提高三相同步投（切）的程度。

當然，要求農(nóng)村水電站發(fā)電機處在完全對稱平衡的工況下運行也是難以實現(xiàn)的，但滿足如下幾條原則是可以做到的：發(fā)電機轉(zhuǎn)子的任何一點溫度不得超過允許值；機械振動不得超過允許值；任何一相定子電流均不得超過其額定值。為此，有關(guān)規(guī)程明文作出規(guī)定：水輪發(fā)電機三相電流的不平衡程度必須滿足；三相電流之差，最大不得超過其額定值的２０％。

名稱欄目：農(nóng)村水電站發(fā)電機不對稱運行的危害及防范措施
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