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摘要：在电力系统主接线为发电机—变压器接线方式中汽轮发电机曾多次因主开关非全相断开或非全相合上造成发电机定子电流严重不对称运行，负序电流烧坏发电机转子的故障。为了从这类故障中吸取有益的教训，提高运行管理水平，杜绝类似事故的重复发生，现将该故障有关的几个问题做了探讨。
关键词：非全相危害；100 Hz；负序
一、断路器非全相事故简介及其危害
（一）断路器非全相引起发电机转子损伤
主要由于非全相运行是一种不对称运行，其危害在于产生了负序电流，此负序电流将会产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向与转子的转向相反，其转速对转子的相对速度可认为是两倍的同步转速。这个以两倍同步转速扫过转子表面的负序旋转磁场的出现，将会产生两点主要危害。
其一、使转子表面发热。负序磁场扫过转子表面时，会在转子铁芯的表面、转子绕组等部位中感应出两倍于工频即 100 Hz 的电流。转子绕组与转子铁芯极有可能严重发热。而如果转子本体与槽楔的温度过高，将会导致其机械强度下降甚至烧毁。
其二、使转子产生振动。由于转子磁路的不对称，所以当负序磁场扫过转子表面时，其与转子之间的作用力时大时小，从而造成转子的振动。
（二）断路器非全相运行对继电保护的影响
当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量使得系统中的一些保护可能处于启动状态。系统中的负序、零序等分量还可能使一些保护（如零序电流保护）动作跳闸，误断开正常运行的线路。
（三）断路器非全相运行对电网设备的影响
非全相运行对电力系统运行影响很大，断路器合闸不同期，系统在短时间内处于非全相运行状态，由于中性点电压漂移，产生零序电流，将降低保护的灵敏度；由于过电压，可能引起中性点避雷器爆炸；由于时间非同期，对系统稳定性不利。
二、非全相故障分类
1、缺一相：A、B、C 三相中如果出现某一相断开，无论主变中性点是否接地，发电机侧都表现为某一相电流最大，其它两相电流相同。对于发-变-线组而言，线路故障相的电流为零。如果主变中性点接地，则流过的电流为 3I0，超出另两相电流。如果不接地，则出现零序电压，但是不太高。
2、缺两相：A、B、C 三相中如某一相未断开，且主变中性点接地，发电机侧则会出现某一相电流为零。对于发-变-线组而言，线路故障相仍有电流，其它两相为零，故障相电流全流过中性点；如果中性点不接地，则发电机和线路三相均无电流，但中性点将超压。
3、当发电机主开关一相在合闸状态，发电机定子电流将出现严重的不平衡。
4、汽轮机打闸后解列由于发变组处于非全相及失磁状态，将处于异步电动机不对称运行发电机的转速基本没有下降的变化趋势。
5、系统电压及发电机出口电压将出现明显的下降。全相运行时负序电流产生的负序磁场在转子上产生2倍频率的脉动转矩使发电机产生很大的振动
6、非全相运行时负序电流在某些部件上和各部件的接触处产生很大的附加损耗和温升产生局部过热。负序电流过大将烧坏发电机转子齿部、槽楔和護环嵌装面烧熔和产生裂纹。
三、发变组产生非全相运行的原因
（一）电气方面故障的原因
二次回路绝缘不良、转换接点接触不良、压力不够变位等使分合闸回路不通、断路器密度继电器闭锁操作回路、继电保护设置不完善或拒动等。
（二）机械方面故障的原因
机械部分故障主要是断路器操作机构失灵、传动部分故障和断路器本体的故障。其中操作机构方面主要机构脱扣、铁芯卡死等。传动部分的故障主要有系统所用元件的材料性能不好行程不够、偏卡传动机构连接部分脱销连接松动、断裂等。
四、非全相运行故障处理的要点
1、解列应遵守的操作顺序是：1）降低发电机的有功功率和无功功率，当定子三相电流为0即发电机有功为0时拉开主开关。2）在拉开MK时定子电流反而升高且三相电流值严重不平衡，说明主开关非全相断开。3）采用手动就地打闸，若主开关仍然不能全相断开，应按现场规程规定将发电机从系统中快速隔离出来。2、并列后加负荷时应遵守的操作顺序是：1）并列后在加负荷过程中要特别注意定子三相电流是否对称相等，确认无异常后再增加有功功率。2）当发现三相电流的不对称程度超过规定时说明主开关非全相合闸，应立即减少发电机的转子电流和功率使定子三相不平衡值控制在允许范围内。3）若主开关仍不能全相断开应按照现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来
3、处理故障的操作顺序是：1）立即合上灭磁开关增加转子电流使发电机进入同步电动机的不对称运行状态。2）控制转子电流使三相电流的不平衡值控制在允许范围之内或最小。3）若主开关仍不能全相断开，应按照现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来。4）若灭磁开关合不上，主开关也不能全相断开，应迅速来开发电机—变压器组所在母线上的所有开关。
4、在运行中若由于保护动作或主开关误动造成主开关非全相断开、灭磁开关断开、而汽轮机的主汽门没有关闭，这是发电机失磁进入异步发电机的不对称运行状态。处理故障的操作顺序是：1）立即减少发电机的有功功率、同时合上灭磁开关增加转子电流使发电机拉入同步。2）控制转子电流使定子三相电流的不平衡值控制在允许范围之内或最小。3）若主开关仍不能全相断开应按现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来。4）若灭磁开关合不上主开关也不能全相拉开应迅速拉开该发电机—变压器组所接母线上的所有开关。
五、断路器非全相运行的预防措施
1）按照规程规定定期小修。对主要环节重点检查，如主轴、连接板、销钉、合闸铁芯是否发涩卡死，脱扣线圈活动，芯子是否卡死，机构是否卡死，连接部分是否脱销、松动；二次回路要检查转换接点压力是否足够，接线端子是否松动，电磁阀撞针是否生锈、变位、钝秃，行程是否足够，合闸接触器或辅助开关接触器是否良好。
2）考虑季节变化气温的影响。初春、初冬时温差变化大，梅雨季节，空气潮湿，机构不灵活，易产生机构失灵。为此，要加强箱保温，使其电热处于良好状态。根据运行经验，在梅雨凝露季节，当相对湿度大于 80%及以上时或雨后 24h内，在室外温度低于 10℃及以下时，應投入加热驱潮装置。上述季节室外温度在-10℃～+10℃之间变化过程中，如果温差变化达到 10℃，或断路器较长时间未分、合闸过，应在断路器投入系统前做投切试验，认为良好时再投入系统。用气压或油压的操作机构，因冬季和夏季所需的压力不同，冬季可适当增大油压或气压，夏季可适当减小气压或油压，使其压力在标准范围，以防断路器投入时压力太低，使合闸时间过长；压力过高造成机构撞击，挂勾挂不上。对油管路，
风管路加强维护，油质保持清洁，防止管路堵塞。风管路采取防冻措施，风管路含水的份量不能太多，要定期放水。
3）加强继保装置和二次回路检查与校核工作。断路器非全相保护作为非全相故障后的主保护应重点定期排查隐患。其次，断路器失灵保护作为后备保护也应做好相应消缺工作。
4）加强针对运行操作人员断路器非全相事故处理方法的培训，提前准备相应事故应急预案。
六、结束语
本文分析了发电机非全相产生的原因、预防、处理、技术措施以及相关的注意事项，鉴于我厂GIS为我们学习GIS设备及发电机正常运行预防以及事故处理提供了依据。
参考文献：
[1]谷振宇等，电气运行技术问答，中国电力出版社，2016.4
[2]雷鸣，单元机组集控值班员培训与考核题库电气分册，中国电力出版社，2016.6
关键词：非全相危害；100 Hz；负序
一、断路器非全相事故简介及其危害
（一）断路器非全相引起发电机转子损伤
主要由于非全相运行是一种不对称运行，其危害在于产生了负序电流，此负序电流将会产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向与转子的转向相反，其转速对转子的相对速度可认为是两倍的同步转速。这个以两倍同步转速扫过转子表面的负序旋转磁场的出现，将会产生两点主要危害。
其一、使转子表面发热。负序磁场扫过转子表面时，会在转子铁芯的表面、转子绕组等部位中感应出两倍于工频即 100 Hz 的电流。转子绕组与转子铁芯极有可能严重发热。而如果转子本体与槽楔的温度过高，将会导致其机械强度下降甚至烧毁。
其二、使转子产生振动。由于转子磁路的不对称，所以当负序磁场扫过转子表面时，其与转子之间的作用力时大时小，从而造成转子的振动。
（二）断路器非全相运行对继电保护的影响
当系统处于非全相运行状态时，系统中出现的负序、零序等分量使得系统中的一些保护可能处于启动状态。系统中的负序、零序等分量还可能使一些保护（如零序电流保护）动作跳闸，误断开正常运行的线路。
（三）断路器非全相运行对电网设备的影响
非全相运行对电力系统运行影响很大，断路器合闸不同期，系统在短时间内处于非全相运行状态，由于中性点电压漂移，产生零序电流，将降低保护的灵敏度；由于过电压，可能引起中性点避雷器爆炸；由于时间非同期，对系统稳定性不利。
二、非全相故障分类
1、缺一相：A、B、C 三相中如果出现某一相断开，无论主变中性点是否接地，发电机侧都表现为某一相电流最大，其它两相电流相同。对于发-变-线组而言，线路故障相的电流为零。如果主变中性点接地，则流过的电流为 3I0，超出另两相电流。如果不接地，则出现零序电压，但是不太高。
2、缺两相：A、B、C 三相中如某一相未断开，且主变中性点接地，发电机侧则会出现某一相电流为零。对于发-变-线组而言，线路故障相仍有电流，其它两相为零，故障相电流全流过中性点；如果中性点不接地，则发电机和线路三相均无电流，但中性点将超压。
3、当发电机主开关一相在合闸状态，发电机定子电流将出现严重的不平衡。
4、汽轮机打闸后解列由于发变组处于非全相及失磁状态，将处于异步电动机不对称运行发电机的转速基本没有下降的变化趋势。
5、系统电压及发电机出口电压将出现明显的下降。全相运行时负序电流产生的负序磁场在转子上产生2倍频率的脉动转矩使发电机产生很大的振动
6、非全相运行时负序电流在某些部件上和各部件的接触处产生很大的附加损耗和温升产生局部过热。负序电流过大将烧坏发电机转子齿部、槽楔和護环嵌装面烧熔和产生裂纹。
三、发变组产生非全相运行的原因
（一）电气方面故障的原因
二次回路绝缘不良、转换接点接触不良、压力不够变位等使分合闸回路不通、断路器密度继电器闭锁操作回路、继电保护设置不完善或拒动等。
（二）机械方面故障的原因
机械部分故障主要是断路器操作机构失灵、传动部分故障和断路器本体的故障。其中操作机构方面主要机构脱扣、铁芯卡死等。传动部分的故障主要有系统所用元件的材料性能不好行程不够、偏卡传动机构连接部分脱销连接松动、断裂等。
四、非全相运行故障处理的要点
1、解列应遵守的操作顺序是：1）降低发电机的有功功率和无功功率，当定子三相电流为0即发电机有功为0时拉开主开关。2）在拉开MK时定子电流反而升高且三相电流值严重不平衡，说明主开关非全相断开。3）采用手动就地打闸，若主开关仍然不能全相断开，应按现场规程规定将发电机从系统中快速隔离出来。2、并列后加负荷时应遵守的操作顺序是：1）并列后在加负荷过程中要特别注意定子三相电流是否对称相等，确认无异常后再增加有功功率。2）当发现三相电流的不对称程度超过规定时说明主开关非全相合闸，应立即减少发电机的转子电流和功率使定子三相不平衡值控制在允许范围内。3）若主开关仍不能全相断开应按照现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来
3、处理故障的操作顺序是：1）立即合上灭磁开关增加转子电流使发电机进入同步电动机的不对称运行状态。2）控制转子电流使三相电流的不平衡值控制在允许范围之内或最小。3）若主开关仍不能全相断开，应按照现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来。4）若灭磁开关合不上，主开关也不能全相断开，应迅速来开发电机—变压器组所在母线上的所有开关。
4、在运行中若由于保护动作或主开关误动造成主开关非全相断开、灭磁开关断开、而汽轮机的主汽门没有关闭，这是发电机失磁进入异步发电机的不对称运行状态。处理故障的操作顺序是：1）立即减少发电机的有功功率、同时合上灭磁开关增加转子电流使发电机拉入同步。2）控制转子电流使定子三相电流的不平衡值控制在允许范围之内或最小。3）若主开关仍不能全相断开应按现场运行规程的规定将发电机从系统中隔离出来。4）若灭磁开关合不上主开关也不能全相拉开应迅速拉开该发电机—变压器组所接母线上的所有开关。
五、断路器非全相运行的预防措施
1）按照规程规定定期小修。对主要环节重点检查，如主轴、连接板、销钉、合闸铁芯是否发涩卡死，脱扣线圈活动，芯子是否卡死，机构是否卡死，连接部分是否脱销、松动；二次回路要检查转换接点压力是否足够，接线端子是否松动，电磁阀撞针是否生锈、变位、钝秃，行程是否足够，合闸接触器或辅助开关接触器是否良好。
2）考虑季节变化气温的影响。初春、初冬时温差变化大，梅雨季节，空气潮湿，机构不灵活，易产生机构失灵。为此，要加强箱保温，使其电热处于良好状态。根据运行经验，在梅雨凝露季节，当相对湿度大于 80%及以上时或雨后 24h内，在室外温度低于 10℃及以下时，應投入加热驱潮装置。上述季节室外温度在-10℃～+10℃之间变化过程中，如果温差变化达到 10℃，或断路器较长时间未分、合闸过，应在断路器投入系统前做投切试验，认为良好时再投入系统。用气压或油压的操作机构，因冬季和夏季所需的压力不同，冬季可适当增大油压或气压，夏季可适当减小气压或油压，使其压力在标准范围，以防断路器投入时压力太低，使合闸时间过长；压力过高造成机构撞击，挂勾挂不上。对油管路，
风管路加强维护，油质保持清洁，防止管路堵塞。风管路采取防冻措施，风管路含水的份量不能太多，要定期放水。
3）加强继保装置和二次回路检查与校核工作。断路器非全相保护作为非全相故障后的主保护应重点定期排查隐患。其次，断路器失灵保护作为后备保护也应做好相应消缺工作。
4）加强针对运行操作人员断路器非全相事故处理方法的培训，提前准备相应事故应急预案。
六、结束语
本文分析了发电机非全相产生的原因、预防、处理、技术措施以及相关的注意事项，鉴于我厂GIS为我们学习GIS设备及发电机正常运行预防以及事故处理提供了依据。
参考文献：
[1]谷振宇等，电气运行技术问答，中国电力出版社，2016.4
[2]雷鸣，单元机组集控值班员培训与考核题库电气分册，中国电力出版社，2016.6