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1、North China Electric Power University 同步发电机的运行主讲人：张国林A学习内容l1、发电机的基本结构及原理。l2、励磁系统基本构成l3、发电机运行监视及事故处理l4、发电机系统的检查及倒闸操作l5、EXC9000励磁装置l6、UN5000励磁装置l7、发电机附属设备简介：同期装置、热风循环装置，FJR-II绝缘过热监测装置，射频监测装置。问题：l同步发电机的工作原理？l同步发电机如何启动？l同步发电机正常运行、过负荷运行、异步运行、进相运行、过励磁运行各有何特点？300MW水氢氢冷发电机定子 同步发电机的运行同步发电机的运行l基本要求基本要求1、大型同步发
2、电机参数的特点、大型同步发电机参数的特点2、汽轮发电机和水轮发电机参数的特点、汽轮发电机和水轮发电机参数的特点2、发电机的、发电机的P-Q图及正常运行特性图及正常运行特性3、同步发电机的异步运行、不对称运行、进相运行、同步发电机的异步运行、不对称运行、进相运行、过励磁运行的特性过励磁运行的特性一、同步发电机的基本知识一、同步发电机的基本知识按原动按原动机分类机分类汽轮发电机汽轮发电机水轮发电机水轮发电机燃燃气气轮轮发发电电机机柴油发电机柴油发电机按冷却介按冷却介质分类质分类空气冷却空气冷却氢气冷却氢气冷却水冷却水冷却按主轴按主轴安装方安装方式分类式分类卧式安装卧式安装立式安装立式安装按主体结按
3、主体结构分类构分类旋转电枢式旋转电枢式旋转磁极式旋转磁极式1、同步发电机的类型、同步发电机的类型2、同步发电机的原理性结构、同步发电机的原理性结构（1）定子：定子铁心）定子：定子铁心 + 定子绕组定子绕组1）定子铁心：采用导磁材料，）定子铁心：采用导磁材料，一般为硅钢片，内圆均匀开槽一般为硅钢片，内圆均匀开槽2 2）定子绕组：共有）定子绕组：共有A,B,CA,B,C三相三相绕组对称地放置在定子铁心槽绕组对称地放置在定子铁心槽内，用于产生三相感应电动势，内，用于产生三相感应电动势，接上负载后，向负载输出三相接上负载后，向负载输出三相对称交流电流。对称交流电流。发电机转子结构（2）转子部分：主要包
4、括转子铁心和励磁绕组）转子部分：主要包括转子铁心和励磁绕组1）转子铁心：采用导磁材料，）转子铁心：采用导磁材料，一般由整块钢制成或由钢板一般由整块钢制成或由钢板叠压而成叠压而成2）励磁绕组：缠绕在转子磁）励磁绕组：缠绕在转子磁极铁心上，通入直流电流，极铁心上，通入直流电流，产生励磁磁场。产生励磁磁场。（3）气隙：定子与转子之间的空隙电动势的生成原理l（1）感应电动势1）感应电动势的产生：励磁磁场随）感应电动势的产生：励磁磁场随转子旋转，切割定子绕组转子旋转，切割定子绕组2）感应电动势的频率：）感应电动势的频率：3）感应电动势的波形：正弦变化）感应电动势的波形：正弦变化4）感应电动势的对称性：三
5、相绕组）感应电动势的对称性：三相绕组在空间上相差在空间上相差120度，感应电动势相度，感应电动势相位互差位互差120度度同步发电机的基本工作原理l（2 2）三相负载电流与电磁转矩）三相负载电流与电磁转矩三相对称电流产生三相对称电流产生旋转磁场，该磁场旋转磁场，该磁场与转子励磁磁场作与转子励磁磁场作用，产生电磁转矩，用，产生电磁转矩，其方向与转子旋转其方向与转子旋转方向相反，为制动方向相反，为制动转矩，原动机要克转矩，原动机要克服电磁转矩做功，服电磁转矩做功，实现从机械能转换实现从机械能转换为电能为电能4、汽轮发电机与水轮机结构简介汽轮发电机：转速高，一般汽轮发电机：转速高，一般3000r/mi
6、n3000r/min，无明显突出磁极，无明显突出磁极，励磁绕组放在转子槽内励磁绕组放在转子槽内水轮发电机：转速较低，极数水轮发电机：转速较低，极数多，励磁绕组套在转子磁极上多，励磁绕组套在转子磁极上5 5、发电机的励磁系统、发电机的励磁系统 -为同步发电机提供励磁电流为同步发电机提供励磁电流励励磁磁方方式式直流励磁机直流励磁机交流励磁机交流励磁机静止励磁方式静止励磁方式交流励磁机静止整流器交流励磁机静止整流器励磁方式（有刷）励磁方式（有刷）交流励磁机旋转整流器交流励磁机旋转整流器励磁方式（无刷）励磁方式（无刷）采用自励恒压中频副励磁机的交流励磁机静止硅整流器励采用自励恒压中频副励磁机的交流励磁
7、机静止硅整流器励磁系统原理图磁系统原理图采用永磁式中频副励磁机的交流励磁机静止硅整流器励磁采用永磁式中频副励磁机的交流励磁机静止硅整流器励磁系统原理图系统原理图无刷励磁系统原理图无刷励磁系统原理图自并励励磁系统原理图自并励励磁系统原理图静态励磁基本原理图静态励磁基本原理图汽轮发电机组定子发出三相定子发出三相100HZ100HZ交流电流交流电流可控硅可控硅整流整流同步发电机同步发电机励磁绕组励磁绕组永磁副励磁机永磁副励磁机定子发出三相定子发出三相400-400-500HZ500HZ交流电流交流电流可控硅整流可控硅整流主励磁机转子绕组主励磁机转子绕组主励主励磁机磁机6、发电机的启动、发电机的启动锅
8、炉点火锅炉点火 升温升压升温升压 汽轮机暖管汽轮机暖管 升速至额定转速升速至额定转速 低速暖机低速暖机 校核发电机具备并网条件校核发电机具备并网条件 检检修修冷冷备备用用热热备备用用运运行行汽轮机启动升速至额定转速汽轮机启动升速至额定转速后将发电机与系统并列后将发电机与系统并列发电机的启动发电机的启动l冷备用状态冷备用状态 检修人员已向运行人员办理了工作票终结手续，全部检修人检修人员已向运行人员办理了工作票终结手续，全部检修人员已撤离现场，员已撤离现场，“在此工作在此工作”牌已全部除去，常设遮拦恢复牌已全部除去，常设遮拦恢复并挂上并挂上“高压，生命危险！高压，生命危险！”标志，所有接地措施均已
9、解除，标志，所有接地措施均已解除，各部分绝缘电阻测量合格。各部分绝缘电阻测量合格。l检修状态检修状态 发电机处于停止状态，有关电源（出线、励磁系统、电压互发电机处于停止状态，有关电源（出线、励磁系统、电压互感器）及所有的操作电源均已隔绝，并按电气工作票的要求感器）及所有的操作电源均已隔绝，并按电气工作票的要求执行安全措施，如在规定部位挂上接地线或合上接地隔离开执行安全措施，如在规定部位挂上接地线或合上接地隔离开关，一、二次设备把手上挂好关，一、二次设备把手上挂好“有人工作，禁止合闸有人工作，禁止合闸”牌，牌，各有关检修现场已挂上各有关检修现场已挂上“在此工作在此工作”牌。有关气源、水源如：牌。
10、有关气源、水源如：氢气置换，内冷水已停，封闭母线热风循环装置停用等。氢气置换，内冷水已停，封闭母线热风循环装置停用等。发电机的启动发电机的启动l热备用状态热备用状态 除高压断路器未合外，所有的一除高压断路器未合外，所有的一/二次设备（包括合上应投入二次设备（包括合上应投入运行设备的隔离开关、电压互感器的初、次级、励磁系统已运行设备的隔离开关、电压互感器的初、次级、励磁系统已改至热备用，操作电源已投入）均已投运。改至热备用，操作电源已投入）均已投运。 l运行状态运行状态 将高压断路器经同期合上，即机组与主系统并列。将高压断路器经同期合上，即机组与主系统并列。发电机的冷启动规程发电机的冷启动规程l
11、备用变向厂用电系统供电；备用变向厂用电系统供电；l锅炉点火，汽轮机冲转，电液调速打到低转速档，在达到锅炉点火，汽轮机冲转，电液调速打到低转速档，在达到500转转/分前，每分钟增加分前，每分钟增加100转，之后，在达到转，之后，在达到1000转转/分时分时检查机组的振动等情况，暖机半小时，机组过临界时升速率检查机组的振动等情况，暖机半小时，机组过临界时升速率自动改为转分，在达到自动改为转分，在达到2800转转/分后，电液调速打到分后，电液调速打到高速档，每分钟增加高速档，每分钟增加50转，在转速稳定后准备同期并网。转，在转速稳定后准备同期并网。l自动励磁投入，手动调节励磁，当转速、电压幅值、相角
12、差自动励磁投入，手动调节励磁，当转速、电压幅值、相角差符合要求时并网运行。符合要求时并网运行。l发电机接带负荷：发电机接带负荷：l增大汽门，同时增加发电机的有功和无功输出，直到达到稳增大汽门，同时增加发电机的有功和无功输出，直到达到稳定运行状态。定运行状态。 7、发电机中性点接地方式、发电机中性点接地方式l采用非直接接地方式：不接地、经消弧线圈接地、经采用非直接接地方式：不接地、经消弧线圈接地、经高阻抗接地。高阻抗接地。l发电机绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流发电机绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路连接元件（主母线、厂用是发电机本身及其引出回路连接元件（主
13、母线、厂用分支、主变压器低压绕组等）的对地电容电流，该电分支、主变压器低压绕组等）的对地电容电流，该电流超过允许值将烧伤定子铁芯，进而损坏定子绕组的流超过允许值将烧伤定子铁芯，进而损坏定子绕组的绝缘，引起匝间或相间的短路。绝缘，引起匝间或相间的短路。 发电机额定电压（发电机额定电压（kV）6.310.513.815.71820发电机额定容量（发电机额定容量（MW）5050100125200300接地电流允许值（接地电流允许值（A）432（2.5氢冷）氢冷）1.5中性点不接地方式中性点不接地方式l适用于单相接地电流不超过允许值的适用于单相接地电流不超过允许值的125MW及以及以下中小机组。下中小
14、机组。l发电机中性点应装设电压为额定相电压的避雷器，发电机中性点应装设电压为额定相电压的避雷器，防止三相进波在中性点反射引起过电压；有发电机防止三相进波在中性点反射引起过电压；有发电机电压架空直配时线时，在发电机出线端应装设电容电压架空直配时线时，在发电机出线端应装设电容器和避雷器，以削弱进入发电机的冲击波陡度和幅器和避雷器，以削弱进入发电机的冲击波陡度和幅值。值。 经消弧线圈接地方式经消弧线圈接地方式l适用于单相接地电流超过允许值的中小机组或要求适用于单相接地电流超过允许值的中小机组或要求能带单相接地故障运行的能带单相接地故障运行的200MW及以上的大机组。及以上的大机组。l对具有直配线的发
15、电机，消弧线圈可直接接在发电对具有直配线的发电机，消弧线圈可直接接在发电机的中性点，也可接在厂用变压器的中性点，并宜机的中性点，也可接在厂用变压器的中性点，并宜采用过补偿方式；对单元接线的发电机，消弧线圈采用过补偿方式；对单元接线的发电机，消弧线圈应接在发电机的中性点，并宜采用欠补偿方式；应接在发电机的中性点，并宜采用欠补偿方式；l补偿后的单相电流小于补偿后的单相电流小于1A，可不跳闸停机，仅作用，可不跳闸停机，仅作用于信号，提高供电的可靠性。于信号，提高供电的可靠性。 经高电阻接地方式经高电阻接地方式l适用于适用于200MW及以上的大机组。及以上的大机组。l具体装置是将电阻具体装置是将电阻R
16、经单相接地变压器经单相接地变压器T0（配电变压器或电（配电变压器或电压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取100V或或220V。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜 。部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻 。l发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全相的过电压不超过相的过电压不超过2.6
17、倍额定相电压；限制接地故障电流不倍额定相电压；限制接地故障电流不超过超过1015A；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生单相接地时，总的故障电流不宜小于单相接地时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护，以保证接地保护不带时限立即跳闸。不带时限立即跳闸。 8、发电机的冷却方式、发电机的冷却方式定子定子/转子绕组转子绕组/定子铁芯定子铁芯最大单机容量最大单机容量全氢冷全氢冷880MVA水氢氢水氢氢1200MW水水空水水空600MW水水氢水水氢1700MVA全水冷全水冷1200MW二、同步发电机的参数及其额定值二、同步发电机的参数及其额定值额定容量额定容
18、量/ /额定功率额定功率（MVMVA/MWA/MW）147/125147/125定子线圈温度定子线圈温度（）9090额定定子电压额定定子电压（kVkV）13.813.8效率（效率（% %）98.3598.35额定定子电流（额定定子电流（A A）61506150绝缘等级绝缘等级B B额定功率因数额定功率因数0.850.85接线方式接线方式Y Y额定转速（额定转速（r/minr/min）30003000励磁方式励磁方式它励它励额定频率（额定频率（HzHz）5050冷却方式冷却方式双双水水内内冷冷及及空空冷冷额定励磁电压（额定励磁电压（V V）265265定子线圈冷却水定子线圈冷却水平均温升（平均温
19、升（）不大于不大于4040额定励磁电流（额定励磁电流（A A）16501650125MW同步发电机的主要技术参数同步发电机的主要技术参数额定参数是制造厂家保证发电机能够长期连续运行的技术数据额定参数是制造厂家保证发电机能够长期连续运行的技术数据300MW300MW同步发电机的主要技术参数同步发电机的主要技术参数额定功率（额定功率（MWMW）300300效率（效率（% %）98.898.8额定定子电压（额定定子电压（kVkV）2020绝缘等级绝缘等级F F额定定子电流（额定定子电流（A A）1018910189接线方式接线方式YYYY额定功率因数额定功率因数0.850.85励磁方式励磁方式机端自
20、并励机端自并励额定转速（额定转速（r/minr/min）30003000冷却方式冷却方式水氢氢水氢氢额定频率（额定频率（HzHz）5050定子线圈冷却水平均温升定子线圈冷却水平均温升（）额定励磁电压（额定励磁电压（V V）302302额定氢压（额定氢压（Mpa)Mpa)0.310.31额定励磁电流（额定励磁电流（A A）25102510短路比短路比0.550.55定子线圈温度（定子线圈温度（）同步发电机运行参数同步发电机的额定参数同步发电机的额定参数电压、电流、功率、功率因数、转速、励磁电流、励磁电压、电压、电流、功率、功率因数、转速、励磁电流、励磁电压、长期容许温度、冷却介质温度等。长期容许
21、温度、冷却介质温度等。额定参数是制造厂家保证发电机能够长期连续运行的技术数据额定参数是制造厂家保证发电机能够长期连续运行的技术数据发电机运行规程的原则发电机运行规程的原则在运行中不要发生电气损坏、机械故障和缩短寿命，即定子绕在运行中不要发生电气损坏、机械故障和缩短寿命，即定子绕组、转子绕组、铁心温度都不超过容许值，各部分产生的应力组、转子绕组、铁心温度都不超过容许值，各部分产生的应力都不超过容许限度。都不超过容许限度。发电机可以在各个运行参数不同于额定值时运行发电机可以在各个运行参数不同于额定值时运行冷却介质不同于额定值时对额定容量的影响冷却介质温度冷却介质温度不同于额定值不同于额定值容许负荷
22、会增减容许负荷会增减定子绕组和转子绕组定子绕组和转子绕组温度不超过容许值温度不超过容许值冷却介质温度冷却介质温度低于低于额定值，额定值，发电机按发电机按转子转子电流容许增大电流容许增大的倍数的倍数提高提高出力出力冷却介质温度冷却介质温度高于高于额定值，额定值，发电机按发电机按定子定子电流限制来电流限制来减减少少出力出力冷却介质温度比额定值冷却介质温度比额定值每低每低1 1度度所增加的电流倍数所增加的电流倍数 小于小于 冷却介质比额定值冷却介质比额定值每高每高1 1度度所所降低的电流倍数降低的电流倍数端电压不同于额定值时发电机运行发电机端电压在额定发电机端电压在额定电压电压5%5%变动变动发电机
23、可以保持额定出力不变发电机可以保持额定出力不变定子电压降低定子电压降低5%5%定子电流增加定子电流增加5%5%定子电压增加定子电压增加5%5%定子电流降低定子电流降低5%5%定子电压低于定子电压低于95%95%定子电流不超过额定值的定子电流不超过额定值的5%5%发电机降低出力发电机降低出力定子电压高于定子电压高于105%105%端电压最高和最低限值为额定值的端电压最高和最低限值为额定值的110%-90%110%-90%频率和功率因数不同于额定值时发电机运行运行频率在运行频率在0.5HZ0.5HZ变化变化容许发电机保持额定出力不变容许发电机保持额定出力不变频率高于额定值频率高于额定值转子机械强度
24、限制转子机械强度限制发电机效率下降发电机效率下降频率低于额定值频率低于额定值发电机各部分温度升高发电机各部分温度升高汽轮机叶片易损坏汽轮机叶片易损坏发电机容许在不发电机容许在不同于额定功率因同于额定功率因数运行数运行定子电流不超过容许值定子电流不超过容许值高于额定值高于额定值转子电流不超过容许值转子电流不超过容许值低于额定值低于额定值满足稳定极限满足稳定极限进相运行进相运行大型发电机参数变化对电力系统影响有效材料利用提高有效材料利用提高采用直接冷却系统采用直接冷却系统大型发电机大型发电机参数变化趋势：阻抗值增大，机械时间常数降低参数变化趋势：阻抗值增大，机械时间常数降低线路不长线路不长阻抗增大
25、阻抗增大静态稳定储备降低静态稳定储备降低最大电磁转炬与发最大电磁转炬与发电机电抗成反比电机电抗成反比阻抗增大阻抗增大机械时间常数与临界切机械时间常数与临界切除时间的平方成正比除时间的平方成正比机械常数机械常数降低降低暂态暂态稳定稳定性能性能下降下降合理合理选择选择和整和整定励定励磁控磁控制的制的参数参数同步发电机的正常运行发电机正常运行属于容许长期连续运行的工作状态发电机正常运行属于容许长期连续运行的工作状态发电机的有功负荷、无功负荷、电压、电流等都在容许范发电机的有功负荷、无功负荷、电压、电流等都在容许范围以内，是最常见的额定工作状态围以内，是最常见的额定工作状态发电机容许运行范围取决于四个
26、条件：发电机容许运行范围取决于四个条件：1 1、原动机额定功率大于或等于发电机额定功率、原动机额定功率大于或等于发电机额定功率2 2、定子发热决定发电机额定容量、定子发热决定发电机额定容量3 3、转子发热决定发电机磁场和励磁机的最大励磁电流、转子发热决定发电机磁场和励磁机的最大励磁电流4 4、进相运行时发电机有功输出受到静态稳定限制、进相运行时发电机有功输出受到静态稳定限制发电机的容许运行范围定子额定电流定子额定电流转子额定电流转子额定电流电流有功分量电流有功分量电流无功分量电流无功分量转子电流限制转子电流限制定子电流限制定子电流限制原动机额定出力限制原动机额定出力限制静静态态稳稳定定运运行行
27、限限制制凸极机的容许运行凸极机与隐极机的凸极机与隐极机的安全运行极限基本安全运行极限基本相同（相同（1 1、2 2、3 3条）条）在进相运行时，凸在进相运行时，凸极机的安全运行极极机的安全运行极限比隐极机的大限比隐极机的大同步发电机的正常运行特性1调整有功功率，维持励磁不变调整有功功率，维持励磁不变改变进汽门或导水翼有功增加有功增加无功减少无功减少发电机稳定运行下发电机稳定运行下有功增加的极限为有功增加的极限为静态稳定极限静态稳定极限增加励磁电流可以增加励磁电流可以增大静态稳定极限增大静态稳定极限同步发电机的正常运行特性2调整励磁，维持有功不变调整励磁，维持有功不变改变发电机转子电流发电机处于
28、过励状态发电机处于过励状态向系统输出无功向系统输出无功励磁电流越大，向系统输出的无功和定子电流越大励磁电流越大，向系统输出的无功和定子电流越大发电机处于欠励状态发电机处于欠励状态向系统吸收无功向系统吸收无功励磁电流越小，向系统输出的无功和定子电流越大励磁电流越小，向系统输出的无功和定子电流越大同步发电机的非正常运行1最常见的非正常工作状态：过负荷、异步运行、不对称运行最常见的非正常工作状态：过负荷、异步运行、不对称运行电力系统发电力系统发生故障生故障发电机定子或转发电机定子或转子短时过负荷子短时过负荷电机绕组可能会超电机绕组可能会超过容许限度过容许限度过负荷持续时间过负荷持续时间发电机冷却方式
29、发电机冷却方式只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机或线路时，为防止系统静态稳定破坏，保证连续或线路时，为防止系统静态稳定破坏，保证连续供电，才能容许发电机短时过负荷。供电，才能容许发电机短时过负荷。同步发电机的非正常运行2励磁系统故障励磁系统故障误切励磁开关而失去励磁误切励磁开关而失去励磁由于短路使发电机失步由于短路使发电机失步发电机异步运行发电机异步运行发电机超出同步转速运行发电机超出同步转速运行发电机转子和定子旋转磁发电机转子和定子旋转磁场出现相对运动场出现相对运动在转子绕组、阻尼绕组等在转子绕组、阻尼绕组等感应出频差交流电流感应出频差交流电
30、流发电机向系统输出有功发电机向系统输出有功转速增大至制动异步转转速增大至制动异步转矩与旋转转矩相等矩与旋转转矩相等同步发电机的非正常运行2发电机异步运行发电机异步运行从系统吸收大量从系统吸收大量无功功率无功功率发电机端电压及发电机端电压及附近电压下降附近电压下降所需无功功率与发电机电抗和转差率有关所需无功功率与发电机电抗和转差率有关汽轮发电机汽轮发电机有阻尼绕组的水有阻尼绕组的水轮发电机轮发电机电抗大，转差率小电抗大，转差率小无阻尼绕组的水无阻尼绕组的水轮发电机轮发电机短时间（短时间（15 -30min ）的异步运行是容）的异步运行是容许的许的转差率小，阻尼转差率小，阻尼绕组有过热危险绕组有过
31、热危险容许几秒钟异容许几秒钟异步运行步运行转速增大，负荷转速增大，负荷减少为零减少为零必须与系统断开必须与系统断开同步发电机的非正常运行3负荷不对称（电气机车、电弧炉）负荷不对称（电气机车、电弧炉）输电线路不对称（断线）输电线路不对称（断线）发电机不对称运行发电机不对称运行定子绕组额外产生负序电流定子绕组额外产生负序电流转子过热转子过热机械振动机械振动转子发热转子发热严重严重汽轮发电机汽轮发电机机械振动机械振动不大不大转子发热转子发热小小机械振动机械振动较大较大水轮发电机水轮发电机同步发电机的非正常运行3发电机不对称运行发电机不对称运行长时间运行长时间运行短时间运行短时间运行长时间容许负荷决长
32、时间容许负荷决定于三条件定于三条件负荷最重负荷最重相定子电相定子电流不超过流不超过发电机额发电机额定电流定电流转子最转子最热点温热点温度不超度不超过容许过容许温度温度不对称运不对称运行时的机行时的机械振动不械振动不超过容许超过容许范围范围短时间容许短时间容许负荷决定于负荷决定于短路中负序短路中负序电流所引起电流所引起的温升的温升同步发电机的进相运行进相运行进相运行定子电流超前端电压定子电流超前端电压发电机欠励磁运行发电机欠励磁运行向系统提供有功功率向系统提供有功功率向系统吸收无功功率向系统吸收无功功率电磁参数对称电磁参数对称保持同步转速保持同步转速1 1、发电机端部的漏磁较迟相运行时增大，会造
33、成定子端部、发电机端部的漏磁较迟相运行时增大，会造成定子端部铁心和金属结构件的温度增高，甚至超过容许的温度限值。铁心和金属结构件的温度增高，甚至超过容许的温度限值。2 2、进相运行的发电机与电力系统之间并列运行的稳定性较迟、进相运行的发电机与电力系统之间并列运行的稳定性较迟相运行时降低，可能在某一进相深度达到稳定极限而失步。相运行时降低，可能在某一进相深度达到稳定极限而失步。进相运行时的有功功率和无功功率是有限制的进相运行时的有功功率和无功功率是有限制的特特点点同步发电机的进相运行定子绕组温升限制定子绕组温升限制转子绕组温升限制转子绕组温升限制定子端部温升限制定子端部温升限制外阻抗为零时的外阻
34、抗为零时的静稳定极限静稳定极限外阻抗不为零时外阻抗不为零时的静稳定极限的静稳定极限同步发电机的进相运行1 1、带自动电压调节器后，进相能力明显增加、带自动电压调节器后，进相能力明显增加2 2、发电机短路比大，进相能力强、发电机短路比大，进相能力强3 3、发电机与系统连接紧密时，进相能力强，边远地区、发电机与系统连接紧密时，进相能力强，边远地区孤立电厂的进相能力弱，甚至不能进相孤立电厂的进相能力弱，甚至不能进相4 4、系统电压越高，无功储备越大，则发电机进相时端、系统电压越高，无功储备越大，则发电机进相时端电压下降越少，发电机进相运行能力越强电压下降越少，发电机进相运行能力越强5 5、机组所带的
35、有功功率越多，则功角越大，静态稳定、机组所带的有功功率越多，则功角越大，静态稳定储备越低储备越低同步发电机的进相运行发电机端部的漏磁发电机端部的漏磁由定子绕组端部漏磁和转子绕组端部漏由定子绕组端部漏磁和转子绕组端部漏磁组成的合成磁通磁组成的合成磁通迟相迟相进相进相端部合成磁通增大端部合成磁通增大铁心及端部构件铁心及端部构件上感应涡流增大上感应涡流增大产生附加发热产生附加发热功率因数的变化所致功率因数的变化所致同步发电机的进相运行当发电机由迟相运行转入进相运行时，随着功当发电机由迟相运行转入进相运行时，随着功率因数的降低，发电机容许出力剧烈下降率因数的降低，发电机容许出力剧烈下降同步发电机的过励
36、磁运行发电机的电压与磁通发电机的电压与磁通和频率的乘积成正比和频率的乘积成正比电压上升到一定范围电压上升到一定范围频率下降到一定范围频率下降到一定范围发电机的磁通剧烈上升，发电机的磁通剧烈上升，发电机铁心饱和发电机铁心饱和发电机进入过励磁状态发电机进入过励磁状态负负荷荷甩甩开开后后电电压压升升高高单单独独运运行行时时励励磁磁电电流流过过大大测测定定空空载载饱饱和和特特性性时时同步发电机的过励磁运行短时间过励磁容许短时间过励磁容许范围决定于漏磁感范围决定于漏磁感应的循环电流及产应的循环电流及产生的局部过热生的局部过热长时间过励磁的容长时间过励磁的容许范围决定于定子许范围决定于定子铁损的增加和铁心
37、铁损的增加和铁心过热过热小结小结 1、大型同步发电机参数的特点、大型同步发电机参数的特点2、汽轮发电机和水轮发电机参数的特点、汽轮发电机和水轮发电机参数的特点2、发电机的、发电机的P-Q图及正常运行特性图及正常运行特性3、同步发电机非正常运行的特性：短时过负荷、同步发电机非正常运行的特性：短时过负荷、 异步运行、不对称运行异步运行、不对称运行4、同步发电机特殊运行方式的特性：进相运行、同步发电机特殊运行方式的特性：进相运行、 过励磁运行过励磁运行发电机系统的相关操作1.发电机几种状态：检修、冷备用、热备用、运行。2.发电机绝缘测量：定子、转子。3.主要操作及检查内容：出口开关、刀闸、出口PT、
38、厂用分支开关、主变高厂变冷却系统、主变中性点接地刀闸、发电机中性点接地变、绝缘过热装置、射频监测装置。励磁系统、发变组保护装置、发变组测控装置、同期装置、故障录波装置、等！4.AVC的投退操作、5.并网前后应该注意的几个压板：事故总信号、灭磁开关联跳、关闭主汽门运行监视及事故处理l发变组的几种状态：检修、冷备用、热备用、运行。l暂按规程讲解。l结合实际的倒闸操作票进行讲解。五号发变组系统图我厂励磁系统简介一期励磁系统采用广州擎天电气有限公司型号为EXC9000双通道微机静态励磁装置：EXC9000原理图EXC9000通道示意图及切换1、每个自动通道均可以实现每个自动通道均可以实现AVR自自动控
39、制及手动给定控制，其反馈量动控制及手动给定控制，其反馈量为机端电压值。为机端电压值。2、B通道为第一备用通道，通道为第一备用通道，C通道为通道为第二备用通道。第二备用通道。3、C通道为纯励磁电流手动通道，通道为纯励磁电流手动通道，其反馈量为励磁电流值。其反馈量为励磁电流值。4、正常为正常为A通道运行，当通道运行，当A通道故障通道故障时自动无扰切换到时自动无扰切换到B通道。通道。A通道恢通道恢复正常可手动无扰切回至复正常可手动无扰切回至A通道运行通道运行5、如如B通道运行时又发生故障，则通道运行时又发生故障，则自动无扰切换至自动无扰切换至C通道运行，采用人通道运行，采用人工纯励磁电流调节方式。工
40、纯励磁电流调节方式。6、C通道运行时可手动切回至通道运行时可手动切回至A或或B通道运行。但通道运行。但B通道运行时如通道运行时如B通道通道发生故障则不会自动切至发生故障则不会自动切至A通道。通道。EXC9000功能调节功能调节功能EXC9000功能调节器数学模型EXC9000自动运行方式模型电力系统稳定器PSSPSS的作用交流侧阻容保护灭磁及过电压保护灭磁及过电压保护二期励磁系统画面二期励磁系统画面二期五六号机组采用瑞士巴顿二期五六号机组采用瑞士巴顿工业提供的静态励磁系统，型号为：工业提供的静态励磁系统，型号为：Unitrol5000 ASS-O/U231-A3200励磁系统基本参数励磁系统基
41、本参数由一台并接于发电机机端的励磁为压器作为励磁电源经可控硅整流由一台并接于发电机机端的励磁为压器作为励磁电源经可控硅整流后供给发电机磁场电流；自动电压调节器（）改变可控硅整后供给发电机磁场电流；自动电压调节器（）改变可控硅整流装置的触发角来控制发电机的运行工况系统主要由机端励磁变流装置的触发角来控制发电机的运行工况系统主要由机端励磁变压器（）、可控硅整流装置（）、自动电压压器（）、可控硅整流装置（）、自动电压调节器（，）、灭磁及过电压保护装置（，调节器（，）、灭磁及过电压保护装置（，）、起励装置（，）以及必，）、起励装置（，）以及必要的监测、保护、报警辅助装置等组成。要的监测、保护、报警辅助
42、装置等组成。静态励磁系统构成原理静态励磁系统构成原理电源配置及通道跟踪切换电源配置及通道跟踪切换低励限制曲线低励限制曲线软启励软启励电刷的运行维护电刷的运行维护励磁变压器励磁变压器励磁系统就地控制器励磁系统就地控制器励磁调节柜内部展示励磁调节柜内部展示灭磁开关及灭磁电阻灭磁开关及灭磁电阻阻容吸收过电压保护元件阻容吸收过电压保护元件跨接器跨接器励磁系统的检查及操作励磁系统的检查及操作1、启励电源（汽机启励电源（汽机MCC上）。上）。2、励磁系统二路直流电源（直流配电屏）。励磁系统二路直流电源（直流配电屏）。3、检查调节柜内所有小空开均在合位，装置面板显示正常，状检查调节柜内所有小空开均在合位，装
43、置面板显示正常，状态指示正确。态指示正确。4、检查灭磁柜内检查灭磁柜内MK状态正确，开关已储能。下部空开在合位。状态正确，开关已储能。下部空开在合位。5、检查各功率柜内风机电源空开在合位，面板显示正常检查各功率柜内风机电源空开在合位，面板显示正常6、检查小室内温度正常，各部件无凝露现象，空调温度设定在检查小室内温度正常，各部件无凝露现象，空调温度设定在24度。度。7、励磁变的检查（按干式变的检查要求）。励磁变的检查（按干式变的检查要求）。8、碳刷、滑环的检查。碳刷、滑环的检查。AVC投退l操作步骤见Word文档。AVC画面AVC控制画面AVC信号画面机组画面THT-FZG-20/0.5中性点接
44、地电阻的作用同频差频含义l 电力系统并网的两种情况电力系统并网的两种情况l并网的确切定义：断路器联接两侧电源的合闸操作称之为并网，并网有以下两种情况：l差频并网：发电机与系统并网和已解列两系统间联络线并网都属差频并网。并网时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近、在相角差为0度时完成并网操作。l同频并网：未解列两系统间联络线并网属同频并网（或合环）。这是因并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角，的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失，系统潮流将重新
45、分布。因此，同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线路的继电保护动作，或导致并列点两侧系统失步。SID-2CM-S型微机同期控制器二次线 SID-2CM-S型微机同期控制器自准 试验 手准SID-2SL-A同步表同期并网窗口保护压板看板管理1、黄色为功能压板黄色为功能压板正常投入正常投入2、白色为备用压板、白色为备用压板正常退出不用正常退出不用3、红色为出口压板、红色为出口压板正常投入正常投入保护压板的几点注意事项l机组解列前应退出：MK联跳，事故总信号l机组并列后投入：先投MK联跳，再投事故总信号l转子接地保护正常只投一套（一般投I柜）l投断水保护时应同时投入非电量延
46、时功能压板FJR-IIA绝缘过热监测装置l在线监测发电机内部绝缘过热事故隐患，它是早期诊断发电机绝缘过热故障的一种较灵敏装置。通过故障采样，经过质谱分析，能够区分发电机定子线棒、铁芯和转子绕组等不同部位的绝缘过热故障。l主要技术指标 l工作压力： 满足5.3105 Pa为额定氢压及以下的汽轮发电机组 l检测流量： 26L/min l取样流量： 510 L/min l取样容积： 100L以上 l零点漂移： 正常运行24小时，零点漂移不大于表计全量程的3 l电流指示： 正常运行时100110 l报警整定值：751 l检测灵敏度：机内绝缘局部过热面积（包括绝缘漆退色）为122 时，电流下降百分率不小
47、于 30 l绝缘水平： 电源输入回路对外壳的绝缘电阻500M l交流耐压： 1500V FJRA检测原理lFJRA型装置在线检测需接通冷却气体管路，将联接管路与发电机本体构成密闭循环系统。在发电机风扇压力作用下，使机内的冷却气体流经装置内部。冷却气体介质在受到离子室内射线的轰击，使冷却气体介质电离，产生正、负离子对，又在直流电场作用下，形成极为微弱的电离电流（10-12A）。电离电流经放大器（约1010倍）放大后，送电流表显示。 如果发电机运行中，其部件绝缘有局部过热时，过热的绝缘材料热分解后，产生冷凝核，冷凝核随气流进入装置内。由于冷凝核远比气体介质分子的体积大而重，负离子附着在冷凝核上，负
48、离子运行速受阻，从而使电离电流大幅度下降电离电流下降率与发电机绝缘过热程度有关。经试验确定，当电流下降到某一整定值时，代表着绝缘早期故障隐患的发生和存在，装置及时发出报警信号。运行人员可根据报警信号频度，结合其它检测仪表指示，综合判断故障隐患的发生和发展，有计划地提早采取相应措施，避免因绝缘过热故障的扩大而导致后期烧毁发电机的重大事故，以此提高发电机的运行安全性。 FJRA投退操作l开机准备： l当发电机准备启动前，关闭16号所有阀门，参见图8所示。 l当发电机启动完毕，运行正常后，准备投入FJRA装置。 l排放油污。交替打开阀门1和3，逐步排放进气管中的油污，直至排净为止，关闭阀门3；然后交
49、替打开回气管路中阀门4和6。排污后，关闭阀门6。在排放中，不得过快，防止氢气大量外排不安全。 l装置通氢气运行，顺序缓慢打开阀门2和5。不得过快，否则UB器在气体冲击下容易出现闭锁现象。装置面板上的流量计截门，调整好后，切忌乱动。 l停机准备： l当发电机停机前，运行人员务必先关上装置两侧进、出气阀门2和5；随后才关1和4阀门。切记。 前后面板图FJRA装置管路连接图氢冷机组装置中气体置换操作说明 GZ45型热风循环装置QLFM-20/12500-Z/V 封闭母线复习题1、简述发电机的基本结构。2、写出发电机并网操作步骤。3、励磁装置有哪些限制器。4、开机时励磁系统有哪些操作项目？5、发电机有哪几种非正常运行方式？
