發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)講解技術(shù)相關(guān)

1、 生 產(chǎn) 培 訓(xùn) 教 案培訓(xùn)題目：發(fā)電機(jī)知識(shí)講解培訓(xùn)目的：了解發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)基本知識(shí)，發(fā)電機(jī)保護(hù)，運(yùn)行定期檢修試驗(yàn)項(xiàng)目。內(nèi)容摘要：1、發(fā)電機(jī)工作原理。2、發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的幾種方式 。3、發(fā)電機(jī)保護(hù)4、發(fā)電機(jī)試驗(yàn)：培訓(xùn)內(nèi)容：發(fā)電機(jī)基本原理：三相同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，以轉(zhuǎn)速n(rpm)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電磁應(yīng)原理，三相定子繞阻就會(huì)感應(yīng)（產(chǎn)生）交流電勢(shì)。定子繞阻若接入用電負(fù)載，電機(jī)就有交流電能輸出。發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，它是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。交流發(fā)電機(jī)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，另外還有滑環(huán)、電刷等。感應(yīng)電勢(shì)e4.44fn（n：匝數(shù)）頻率fpn/60交

2、流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的一種機(jī)器。因?yàn)樗峁┑氖欠较蜃鲋芷谛宰兓慕涣麟?，故稱為交流發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的主要構(gòu)造是轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）和定子（固定部分），滑環(huán)兩個(gè)，電刷兩個(gè)。小型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈，定子產(chǎn)生磁場(chǎng)，就像教學(xué)演示用的模型一樣。大型發(fā)電機(jī)恰好相反。它的線圈是定子，產(chǎn)生磁場(chǎng)是轉(zhuǎn)子。同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個(gè)直流磁場(chǎng)而產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng)的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。根據(jù)勵(lì)磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵(lì)發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵(lì)磁電源的，則稱為自勵(lì)發(fā)電機(jī)。 發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的幾種方式 ：1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式：這種勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)具有

3、專用的直流發(fā)電機(jī)，這種專用的直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵(lì)磁機(jī)獲得直流電流。這種勵(lì)磁方式具有勵(lì)磁電流獨(dú)立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn)，是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要?jiǎng)?lì)磁方式，具有較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。缺點(diǎn)是勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10mw以上的機(jī)組中很少采用。 2、交流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。交流勵(lì)磁機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，此時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式屬他勵(lì)磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵(lì)靜止勵(lì)磁，交流副勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電

4、流。交流副勵(lì)磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵(lì)恒壓裝置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度，交流勵(lì)磁機(jī)通常采用100200hz的中頻發(fā)電機(jī)，而交流副勵(lì)磁機(jī)則采用400500hz的中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵(lì)磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個(gè)齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是噪音較大，交流電勢(shì)的諧波分量也較大。 3、無勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式： 在勵(lì)磁方式中不設(shè)置專門的勵(lì)磁機(jī)，而從發(fā)電機(jī)本身取得勵(lì)磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵(lì)磁，稱自勵(lì)式靜止勵(lì)磁。自勵(lì)式靜止勵(lì)磁可分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)兩種方式。自并勵(lì)方式它通過接在發(fā)電

5、機(jī)出口的整流變壓器取得勵(lì)磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，這種 勵(lì)磁方式具有結(jié)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。自復(fù)勵(lì)磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時(shí)，給發(fā)電機(jī)提供較大的勵(lì)磁電流，以彌補(bǔ)整流變壓器輸出的不足。這種勵(lì)磁方式具有兩種勵(lì)磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。 發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁電流的有關(guān)特性 1、電壓的調(diào)節(jié) 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵(lì)磁電流不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對(duì)

6、電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實(shí)現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 2、無功功率的調(diào)節(jié)： 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運(yùn)行，要改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，感應(yīng)電勢(shì)和定子電流也跟著變化，此時(shí)發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。此時(shí)改變的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 3、無功負(fù)荷的分配： 并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。

7、為了實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷能自動(dòng)分配，可以通過自動(dòng)高壓調(diào)節(jié)的勵(lì)磁裝置，改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流維持其端電壓不變，還可對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的合理分配。 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的方法 在改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽螅槐阌谶M(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁回路的電阻，改變勵(lì)磁機(jī)的附加勵(lì)磁電流，改變 可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流便跟著改變。

8、這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置通常由測(cè)量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測(cè)量信號(hào)（如電壓、電流等），經(jīng)測(cè)量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵(lì)磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單

9、元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵(lì)磁或欠勵(lì)磁的條件下運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的組成部件及輔助設(shè)備 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵(lì)磁變壓器；勵(lì)磁裝置需要提供以下電流，廠用ac380v、廠用dc220v控制電源.廠用dc220v合閘電源；需要提供以下空接點(diǎn)，自動(dòng)開機(jī).自動(dòng)停機(jī).并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號(hào)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100v，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5a，母線電壓

10、100v，勵(lì)磁裝置輸出以下繼電器接點(diǎn)信號(hào)；勵(lì)磁變過流，失磁，勵(lì)磁裝置異常等。 勵(lì)磁控制、保護(hù)及信號(hào)回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵(lì)磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時(shí)間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵(lì)磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。 獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)?，F(xiàn)說明如

11、下： 1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。采用他勵(lì)接法時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。2 靜止整流器勵(lì)磁 同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī)，而主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。為何發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組采用雙y接線：發(fā)電機(jī)y接線能消除三次諧波（三次諧波環(huán)流均消耗于），電樞磁場(chǎng)是無法做到完全正玄波形，產(chǎn)生三次

12、諧波電勢(shì)不可避免。（雙y型接線，比單y接線其磁勢(shì)及電勢(shì)的波形更優(yōu)，雙y接線可以裝設(shè)橫差保護(hù)。）345號(hào)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)裝設(shè)出口開關(guān)優(yōu)劣：機(jī)端裝設(shè)開關(guān)，斷開后主變低壓側(cè)無接地點(diǎn)，理論上的低壓側(cè)零序等值阻抗開路，發(fā)生一點(diǎn)接地后無零序電流，當(dāng)然三次諧波電勢(shì)還是存在的，但其數(shù)值很小，保護(hù)靈敏度不高。另一個(gè)原因，還有一個(gè)作用是，在發(fā)生單相接地時(shí)，限制非故障相電壓不至于升至1.732倍（限制故障過電壓不大于2.6倍，這是初設(shè)人給的解釋）。電流閉鎖失步保護(hù)作用發(fā)電機(jī)失步進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)后，在機(jī)端與系統(tǒng)電壓相位差接近180是，發(fā)動(dòng)機(jī)與主變間環(huán)流非常大，此時(shí)跳開發(fā)動(dòng)機(jī)出口開關(guān)將使其斷開很大的故障電流，對(duì)開關(guān)壽命及安全構(gòu)

13、成極大損傷，為保護(hù)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，當(dāng)電流大于14萬安培時(shí)閉鎖失步功能，一個(gè)指令閉鎖開關(guān)跳閘，同時(shí)發(fā)指令閉鎖另柜失步保護(hù)跳閘。發(fā)電機(jī)功率圓特性曲線：功率功角180角發(fā)電機(jī)靜穩(wěn)定特性曲線：90角發(fā)電機(jī)保護(hù)：雙套設(shè)置，完全獨(dú)立。每套有三個(gè)m-3425繼電器。發(fā)變組保護(hù)01（和04）柜m-3425-1保護(hù)名稱定值時(shí)限（周波）動(dòng)作結(jié)果閉鎖輸入信號(hào)備 注主開關(guān)滅磁開關(guān)主汽門減出力啟動(dòng)失靈87發(fā)電機(jī)差動(dòng)0.771啟動(dòng)0.77a,延時(shí)1周波,比率20%失步圓直徑15,偏移9.2,阻抗角85,延時(shí)14周波,fl（振蕩）閉鎖逆功率i段-0.5750ii段-0.56000定子接地基波i段2025剩余電流1.0基波i

14、i段5500三次諧波i段1.525三次諧波ii段0.325過電壓i段13025ii段11025誤上電1啟動(dòng)3.1a、70v，延時(shí)1周波負(fù)序過流5%500負(fù)序反時(shí)限過流910發(fā)變組保護(hù)01（和04）柜m-3425-2保護(hù)名稱定值時(shí)限（周波）動(dòng)作結(jié)果閉鎖輸入信號(hào)備 注主開關(guān)滅磁開關(guān)主汽門減出力啟動(dòng)失靈失步 圓直徑15,偏移9.2,阻抗角85,延時(shí)14周波,fl閉鎖程跳逆功率i段-0.525ii段-0.575發(fā)電機(jī)阻抗圓直徑4.12,偏移3.1,阻抗角85,延時(shí)125周波,fl閉鎖定子接地基波i段2025剩余電流1.0基波ii段5500三次諧波i段1.525三次諧波ii段0.325過電壓i段1302

15、5ii段11025過激磁i段125ii段110反時(shí)限啟動(dòng)110%,反時(shí)限曲線#1,時(shí)間刻度1頻率i段51.5250ii段5125iii段4825iv段47.450失磁i段圓直徑30.3,偏移2.3，延時(shí)100周波,電壓控制85v,fl閉鎖ii段圓直徑36,偏移3.3，延時(shí)100周波,fl閉鎖發(fā)變組保護(hù)01（和04）柜m-3425-3保護(hù)名稱定值時(shí)限（周波）動(dòng)作結(jié)果閉鎖輸入信號(hào)備 注主開關(guān)滅磁開關(guān)主汽門減出力啟動(dòng)失靈過負(fù)荷4.49450 發(fā)電機(jī)ct變比：25000/5反時(shí)限過流4.7235負(fù)序過流5%500負(fù)序反時(shí)限過流910閉鎖失步保護(hù)28.80閉鎖本柜及另一柜失步斷路器失靈44215頻率i段

16、51.5250剩余電流1.0ii段5125iii段4825iv段47.450發(fā)電機(jī)試驗(yàn)：氣密性試驗(yàn)：0.5mpa壓力，維持24小時(shí)測(cè)量泄漏量，注意維持發(fā)電機(jī)內(nèi)其他溫度保持不變?？蛰d特性試驗(yàn)：發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。短路特性試驗(yàn)：發(fā)電機(jī)短路電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。零起升壓同期回路檢查：主要是校驗(yàn)發(fā)電機(jī)同期裝置及其二次回路接線的正確性。假同期試驗(yàn)：隔離刀閘斷開，經(jīng)同期合閘，用錄波儀測(cè)量開關(guān)合閘時(shí)間與相位角是否一致，是否符合同期條件。交流阻抗測(cè)試：要求在不同轉(zhuǎn)速下測(cè)量交流阻抗值，偏差不大于10。鐵損試驗(yàn)：加入1.4t（特斯拉）的磁密，測(cè)鐵心損耗及鐵心局部溫升。定子繞組起暈試驗(yàn)：目測(cè)無明

17、顯白光點(diǎn)。定子繞組端部固有頻率測(cè)定：防止線幫固有頻率落入倍頻自激振蕩區(qū)。電位外移試驗(yàn)：機(jī)端加額定電壓，在端部手包絕緣處測(cè)感應(yīng)電壓要小于500v。交直流耐壓試驗(yàn)：加4萬伏直流電壓，維持1分鐘，讀取各階段泄漏電流。加1.5倍交流電壓，維持1分鐘，讀取各階段泄漏電流。絕緣測(cè)量：要求大于1000兆歐，相偏差系數(shù)不大于2。直阻測(cè)量： 檢查定子線棒焊接。定子水流量標(biāo)定(超聲波)：測(cè)量線棒冷卻水流量。定子水熱水流測(cè)試：測(cè)量冷卻水通道有無堵塞。局放：（測(cè)量泄漏電流）大型發(fā)電機(jī)定子繞組局放的在線監(jiān)測(cè)對(duì)減少停電事故、提高供電質(zhì)量、甚至對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，都具有十分重大的意義，國(guó)內(nèi)外對(duì)電機(jī)局放的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已

18、經(jīng)做了大量的研究工作，也開發(fā)了各種在線局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于上千臺(tái)電機(jī)中。 但如何根據(jù)檢測(cè)到的放電信號(hào)判斷電機(jī)絕緣狀況是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的難點(diǎn)之一。（對(duì)于主變局部放電監(jiān)測(cè)和定位局部放電(pd)是變壓器常見故障，110kv及以上電力變壓器事故中，有50 屬于正常運(yùn)行電壓下，發(fā)生匝間短路，其原因大都是局部放電所致。變壓器絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能造成局部區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)過高，工藝上存在某些缺點(diǎn)可能會(huì)使絕緣中含有氣泡，運(yùn)行中油質(zhì)劣化分解脫出氣泡，機(jī)械振動(dòng)和局部材料過熱會(huì)分解出氣泡，以上幾種情況都會(huì)導(dǎo)致局部放電，而局部放電又會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致絕緣惡化乃至擊穿。因此，在線監(jiān)測(cè)局部放電具有重要意義。）a. 由于發(fā)電機(jī)本身復(fù)雜的阻抗特性，