6第二部分同步发电机及变压器的运行解析

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1、#第二部分同步发电机及变压器的运行1、同步发电机的冷却方式分哪几种？各有什么优缺点？答：同步发电机的冷却分为外冷和内冷两种：（1）外冷包括空冷和氢冷；空冷：冷却介质为空气，即用空气把发电机内因损耗而产生的热 量带走，这种方式结构简单，但冷却效率不高。最大装机容 量可达100MW左右；氢冷：即采用表面冷却，冷却介质为 氢气，即用氢气把热量带走。 与空气相比，冷却能力高。通风损耗较小，但结构复杂，需 配置氢设备。最大装机容量可达200MW 左右；（2）内冷包括定子水内冷，转子氢内冷等；内冷（直接冷却方式）：冷却介质为水、油、氢气，即将氢、水或 油通过导线内部，直接把热量带走，与前述两种表面冷却方

2、式相比，冷却能力高，可以缩小发电机体积，节省材料，便 于制造大容量发电机，但发电机结构复杂，铜损较大，铁损 和机械损耗较小，总损耗相差不多。2、简述同步发电机的功角特性?答：同步发电机的功角特性是指发电机的有功（P ）、无功（Q）与发电 机电抗（Xd ）、内电势（Ed ）、机端低压（U）和功角（S）的关 系特性。其中有功特性为： 对于隐极发电机，取Xd=Xq，则为：Pin、Xd发电机的P代表它输送的电磁功率，对发电机产生制动的电磁转 矩。在一定的电压和励磁电流下，发电机的电磁功率P是角度S 的函数。无功特性为：对于隐极发电机，取Xd=Xq，则为：EdUXd2cos 丄Xd因为Ed= Ucos

3、S + IdXd，故Q= EdId-Id 2Xd，即供给 电网的无功功 率等于主磁通转换的无功功率，减去电枢绕组电感的无功损耗。 由此可见，增加发电机的励磁电流（即加大Ed）,便可增大发电 机的 无功 输出 。3、发电机准同期并列的条件有哪些？条件不满足将产生哪些影响？答：并列开关两侧的电压大小相同；并 列开 关两 侧的 频率 相同 ；并列开关两侧的相序、相位相同。如上述条件不能满足，将会引起冲击电流。电压差越大，冲击 电流 就越大； 频率差越大， 冲击电 流振荡周期越短， 经历冲击电 流的 时间 越长 ，而冲 击电 流的 存在 对 机组 本身 和电 力系统都 不利。4、实现发电机并列有几种方

4、法？其特点和用途如何？答： 实现发电机并列的方法有准同期并列和自同期并列两种。、 准同期并列的方法是： 发电机在并列合闸前已经投入励磁， 当发电机电压和频率、相位分别和并列点处系统侧电压和频率、相位、 大小接近相同时，将发电机断路器合闸，完成并列。准同期并列可分 为手动准同期和自动准同 期并列两种， 准同 期最大的特点是操作复 杂，并 列过程较长，担对系统和发电机本身冲击电流很小，在发电机 正常并网时一般均采用准同期并列。、 自同期并列的方法是： 在相序正确的条件下， 起动未加励磁 的发电机，当转速接近同步转速时合上发电机开关，将发电机投入系 统， 然后再加励磁， 在原动机转矩、 异步转矩、

5、同步转矩等作用下， 拖入同步。自同期并列的最大特点是并列过程短、操作简单，在系统 电压和频率降低的情况下， 仍有可能 将发电机并入系统， 容易实现 自动化。但 是，由 于自同期并列时，发 电机未经励磁，相 当于把一个 有铁芯的电感线圈接入系统，会从系统中吸取很大的无功电流而导致 系统电压降低，同 时合闸时的冲击电流较大，所以自同期方式仅在系 统中的小容量发电机上采用。 大中型发电机均采用准同期并列方法。5、什么是同步发电机非同期？有什么危害？ 答：同步发电机在不符合准同期拼列条件时与系统并列 ，就称为非同 期并列。非同期并列是电力系统的一种严重事故，它对有关设备如发 电机及其与之相串联的变压器

6、、开关等破坏力极大。如果一台大型机 组与系统发生非同期并列，则影响更大，造成系统发生振荡，严重地 扰乱整 个系 统的 正常 运 行， 甚至 造成 系统 瓦解 。6、何谓发电机的调相运行？如何实现？ 答：所谓调相运行，就是发电机不送有功，主要用来向电网输送感性 无功功率。调相运行的电机是需要消耗有功功率来维持其转动的，其消耗的有功可以从原动机上获得，也可以从系统来获得，汽轮机在调相运行时，汽机从轴封处要进一点汽，其作用除轴封外，是为了冷却汽机的转子和汽缸。因为汽机在调相运行时鼓风摩擦很大，使排汽温度增高。水轮发电机调相是将水轮机的导水叶关闭，排出水轮室的水，使水轮发电机本身转动的能源改由系统供给

7、，增加发电机的励磁电流即可向系统供给无功功率。发电机调相运行时，一方面使系统有旋转着的备用机组，随时可升带有功负荷；另一 方面可调节无功，维持系统电压在正常水平。7、何谓发电机进相运行？发电机进相运行时，应注意什么？为什么？答 ：所 谓 发 电 机 进 相 运 行 ，是 指 发 电 机 发 出 有 功 而 吸 收 无 功 的 稳 定 运 行状 态 。发电 机进 相运 行时 ，主 要应 注意 四个 问题 ：一 是静 态稳 定性 降低； 二是端部漏磁引起定子端部温度升高；三是厂用电电压降低；四 是由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增 加，易造成过负荷。进相运行时，由于发电机进相运

8、行，内部电势降低，静态储备 降低 ， 使 静态 稳定 性降低 。由于发电机的输出功率P=EdU/Xd Sin S ,在进相运行时Ed、U均有所降低，在输出功率P不变的情况下，功角S增大，同样降 低动 稳定 水平 。进 相 运 行时 由 于 助磁性的 电 枢 反应， 使发 电 机 端部 漏 磁 增 加，端部 漏 磁 引起 定 子端 部 温度 升 高， 发 电机 端 部 漏磁 通为 定 子绕 组端 部 漏 磁通 和 转子 端部 磁 通 的 合 成 。进 相 运 行时 ， 由 于 两个 磁场 的 相 位关 系 使得 合成磁 通 较非 进 相 运 行 时 大， 导致 定 子 端 部温度升高。厂 用电

9、电压 的 降 低：由 于发 电 磁 的 降低 和无 功 潮 流倒 送造 成机 端电 压降 低同 时 影响 厂用 电 电 压降 低 ， 厂 用电 一 般 引自 发 电机 出 口 或发 电 机 电 压母 线， 进相 运行 时 ， 发电 机 出 口电 压 降低 ， 厂 用电 电 压 也要 降低。8、何谓发电机自励磁？一般在什么情况下发生？如何避免？答 ：发 电 机 接 上 容 性 负 荷 后 ，在 系 统 参 数 谐 振 条 件 下 ，即 当 线 路 的 容 抗小 于 或 等于 发 电 机和变 压 器 感 抗时 ， 在发 电 机 剩磁和 电 容 电 流 助磁 作用 下 ， 发 电 机端电 压 与 负

10、 载电 流 同 时 上升 的 现象 ， 就 是发 电机 自励 磁。自 励 磁 发 生 在 发 电 机 组 接 空载 长 线 路或 串 联 电 容补 偿 度 过 大的 线路 上在 电 容 器后 发 生 故障 时 。避免 方法 ：在 有自 励磁的 系 统 中 ， 可采 用并联电 抗器， 在 线 路末 端联 接变 压器 或限 制运 行方 式，从而改 变 系统 运行 参数 ，使 Xd+Xt 小于 线路 容抗 Xc。9、快速励磁系统对静态稳定有何影响？答 ：由 于 快 速 励 磁 系 统 反 应 灵 敏 ，调 节 快 速 ，对 同 步 发 电 机 遭 受 小 扰 动 时 的 静 态 稳 定 是 有 益

11、的 ，它 提 高 了 发 电 机 的 极 限 功 率 。但 是 ，快 速 励 磁 系 统 的 开 环 放 大 倍 数 大 ，则 发 电 机 将 在 小 干 优 下 产 生 自 发 振 荡 而 失 去 稳 定 。如 果 把 放 大 倍 数 整 定 小 ，则 稳 定 运 行 时 维 持 发 电 机 端 电压 恒定 的能 力差 ，而达不 到高 幅值 的功 角特 性，静态稳 定 极限 也就降低了。提高具有快速励磁系统的发电机的静态稳定方法有： 采用 镇定 环节 （电 力系 统稳 定器 PSS）。 增加了 发电 机阻 尼 ，这 样就可以在高放大倍数下消除自发振荡，提高静态稳定。 采用 最优 励磁 控制

12、器。提 供适 当阻 尼，有 效地抑制 各种低频 振荡， 从而提高静态稳定的极限。10、大型发电机组加装电 力系统稳定器（PSS）的作用？答：PSS （ Power System Stabilizer ）电力系统稳 定器，是作为发电机 励磁系统的附加控制。在大型发电机组加装 PSS（ 电力系统稳定器）适当整定 PSS 有关参 数可以达到以下作用：提供附加阻尼力短， 可以抑制电力系统低频振荡； 提高电力系统静态稳定限额；11、什么是发电机组的频率特性？答：当系统频率变化时，发电机组的调速系统将自动地改变汽轮机的 进汽量或水轮机的进水量， 以增减发电机的出力， 这种反映由频 率变化而引起发电机出力变

13、化的关系， 称为发电机的频率特性。12、发电机中性点一般有哪几种接地方式？各有什么特点？答：发 电机的中性点，主 要采用不接地、经 消弧线圈接地、经 电阻或 直接接地三种方式。发电机中性点不接地方式： 当发电机单相接地时， 接地点仅流过 系统另两相与发电机有电气联系的电容电流，当这个电流较小时， 故障点的电弧常能自动熄灭， 故可大大提高供电的可靠性。当采 用 中 性点 不接 地方 式而 电容 电流 小 于 5 安时 ， 单 相接 地保 护 只需 利用 三相五柱电压互感器开口侧的另序电压给出信号便可以。中 性点不接地方式的主要缺点是内部过电压对相电压倍数较高。 发电机中性点经消弧线圈接地： 当发

14、电机电容电流较大时， 一般 采用 中性点经消弧线圈接地， 这主要考虑接地电流大到一定程度 时接地点电弧不能自动熄灭。而且接地电流若烧坏定子铁芯时难 以修复。中性点接了消弧线圈后，单相接地时可产生电感性电流。 补偿接地点的电容电流而使接地点电弧自动熄灭。 发电机中性点经电阻或直接接地： 这种方式虽然单相接地较为简 单和内部过电 压对相电压的 倍数较低。但是单相接地短路电流很 大，甚至超过三相短路电流，可能使发电机定子绕组和铁芯 损坏， 而且在发生故障时会引起短路电流波形畸变，使继 电保护复杂化。13、简述发电机失磁的现象？答 ：发 电 机 失 磁 时 ：转 子 电 流 表 指 示 为 零 或 接

15、 近 于 零 ；定 子 电 流 表 指 示升高并摆动，有功电力表指示降低并摆动；无功电力表指示为 负值，功率因数表指示进相；发电机母线电压指示降低并摆动； 发电机有异常声音。14、发电机失磁对系统有何影响？答：发电机失磁对系统的影响是：低励和失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起电力系统 的电压降低， 如果电 力系统中 无功功 率储备不足， 将使电 力系 统中 邻近的某些点的 电压低于允许值， 破坏了负荷与各电 源间 的稳定运行， 甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。当一台发电 机发生失磁后， 由于电压下降， 电力系统中 的其它 发电机， 在自动调整励磁装置的作用下， 将增加其无功 输出， 从而使某些发 电机、变压器或线路过电流， 其后备保护可能因 过流而误动， 使事故波及范围 扩大。一台发电机失磁后， 由于该发电机有功功率的摇摆， 以及系统 电压的下降， 将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间， 或电力系统各部分之间失步，使 系统发生振荡，甩 掉大量负荷。发电机的额定容量越大， 在低励磁和失磁时， 引 起无功功率缺 额越大， 电力 系统的 容量越小， 则补偿这一无功功 率缺额的能 力越小。因此， 发电 机的单机容量与电力系统总容量之比越大 时， 对电力系统的不利影响就越严重。15、发电机失磁对发电机本身有何影响？答：发电机失磁对发电机本身的影响：由于出现转差， 在发电机转子回