まず、発電機が磁気を失う理由
発電機の通常運転中に、励磁が突然全体または部分的に消失する現象を、発電機の磁力喪失と呼びます。発電機の励磁喪失の原因は、一般的に励磁回路の断線または短絡に分類され、励磁機、励磁変更または励磁回路の故障、励磁スイッチの誤操作、待機励磁の不適切な切り替え、励磁システムの工場電源喪失、回転子巻線または励磁回路の断線または回転子巻線の深刻な短絡、半導体励磁システムの故障、回転子スリップリングの発火または焼損などが含まれます。
1. 励磁可変故障トリップにより発電機は磁気を失う。
変圧器の絶縁製造上の欠陥、または運転中の絶縁欠陥の漸進的な劣化により放電現象が発生し、励磁変化保護動作がトリップし、磁気保護動作の喪失によりユニットがトリップします。手順と基準を厳守し、定期的な試験、実施、およびトラブルシューティングを実施する必要があります。関連する規制と基準に従って、定期的な絶縁専門試験を誠実に実施してください。
2. 磁気スイッチのトリップにより発電機が磁気を失う
磁気スイッチのトリップの原因には、次のものがあります。(1) DCS 上で磁気スイッチのトリップコマンドが誤って送信された。(2) アウトレットリレーが磁気スイッチのトリップ指示を送信しなかった。(3) 中央制御室の電気式ディスク型磁気スイッチのトリップボタン接点が引き出されてトリップコマンドが発行された。(4) 励磁小室のローカル制御盤が磁気遮断スイッチを手動で分離した。(5) 磁気スイッチ制御ループケーブルの絶縁が剥がれた。(6) スイッチ本体が機械的に磁気スイッチから外れた。(7) DC システムの瞬間的な接地により磁気遮断スイッチがトリップした。
3. 励磁スリップリングの点火により、発電機は磁気を失う。
事故の原因は、カーボンブラシのプレススプリングの圧力が不均一であったため、一部のカーボンブラシの電流分布が不均一になり、個々のカーボンブラシに過電流が発生して発熱したことである。加えて、カーボンブラシが汚れており、カーボンブラシとスリップリングの接触面が汚染され、一部のカーボンブラシとスリップリングの接触抵抗が増加して火花が発生した。さらに、正負のカーボンブラシの摩耗度が不均一で、負側の摩耗が正側よりも深刻であったため、深刻な摩耗によってスリップリングの表面粗さが増加し、適切な制御が行われなかったためにスリップリングが発火した。
4．直流システムの接地により発電機の磁気が失われる
DCシステムが正接地された後、長尺ケーブル内に分布コンデンサが存在し、コンデンサの両端の電圧が変化しないため、発電機マグネットブレーカーの外部トリップ回路内の長尺ケーブルのコンデンサ電流が、その外部トリップ出力にある中間リレーを通過し、リレーが動作してモーターマグネットブレーカーが作動し、発電機マグネット損失保護動作が行われます。
5．励磁制御システムの故障により発電機の磁気損失が発生した。
発電機励磁システムのレギュレータのEGC基板の故障により、発電機励磁レギュレータの回転子の過電圧保護動作が発生し、保護動作がトリップする。
6. 整流器キャビネットが停止し、発電機が磁気を失う。
電動ポンプの起動過程で、システム電圧が低下し、励磁システムから補助電源障害のアラームが発せられます。スイッチングループリレーの補助耐衝撃性が大きすぎるため、電源の切り替えが失敗し、整流器キャビネットのファンが正常に動作できなくなり、整流器キャビネットの過熱トリップ、磁気保護機能の喪失、およびユニットの停止が発生します。整流器キャビネットの交流側の電源スイッチ接点の銀メッキ層が薄いか、品質が劣悪です。動作中に銅と空気の接触により酸化膜が形成され、接触抵抗が増加します。電流の増加に伴い温度が上昇し、接点が過熱するため、処理中に磁気保護機能が喪失し、ユニットがトリップします。
第二に、発電機の磁気喪失による害
1. 発電機の損失による電力系統への磁気的損傷
（１）発電機が磁力を失うと、励磁が弱くなった発電機や磁力を失った発電機は系統から無効電力を吸収し、電力系統の電圧が低下します。電力系統の容量が小さい場合や無効電力予備力が不十分な場合、発電機の端子電圧、昇圧変圧器の高圧側の母線電圧、または近隣の他の点の電圧が許容値よりも低くなります。このようにして、負荷と電源間の安定運転が損なわれ、電力系統の電圧崩壊が発生することもあります。
（２）発電機の励磁が低下したり、磁気電圧降下が減少すると、励磁装置の自動調整により、系統内の他の発電機の無効電力出力が増加し、系統内のいくつかの電気部品、例えば変圧器や送電線に過電流が発生し、バックアップ保護動作により過負荷部品が遮断され、故障範囲が拡大します。
（３）発電機の励磁が低下したり磁力が失われたりすると、有効電力の変動や系統電圧の低下により、隣接する発電機の正常運転と系統との間、または電力系統のさまざまな部分との間でステップが失われ、系統が振動し、多数の負荷が遮断される可能性がある。
2. 発電機自体の磁気損失
発電機が磁力を失うと、電力系統に大きな損害を与えるだけでなく、発電機自体にも一定の損傷を与える。
（１）磁気損失が発生すると滑りが生じるため、発電機ロータに差周波電流が発生します。ロータループ内の差周波電流による損失が許容値を超えると、ロータが過熱します。ロータ表面を流れる差周波電流は、ロータ本体とスロットウェッジおよび保持リングとの接触面に深刻な局所的過熱、さらには焼損を引き起こします。
（２）励磁が弱かったり磁界が失われたりした発電機が非同期運転状態に入ると、発電機の等価リアクタンスが減少し、システムから吸収される無効電力が増加し続けます。重負荷が失われた後、過電流により発電機の固定子が過熱します。
（３）直接冷却の利用率が高い大型ターボ発電機では、重負荷が失われた後、発電機のトルクと有効電力が激しく周期的に変動します。このとき、発電機軸に周期的に大きな、あるいは定格値を超える電磁トルクが作用し、ステータを介してフレームに伝達されます。このとき、スリップも周期的に変化し、発電機が周期的に深刻な過速度になります。
（４）発電機が低励磁または低磁気損失で運転されている場合、ステータ端の磁気漏れが増大し、端部品とサイドセグメントコアが過熱します。
投稿日時：2023年7月10日