同步發(fā)電機(jī)篇

1、同步發(fā)電機(jī)篇第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的工作原理我們知道，導(dǎo)線切割磁力線能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，將導(dǎo)線連成閉合回路，就有電流流過，同步發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?。?dāng)同步發(fā)電機(jī)的三相繞組與負(fù)載接通時，對稱三相繞組中流過對稱三相電流，并產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1=60f/p，即定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，亦就是同步，故稱為同步發(fā)電機(jī)。第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)從發(fā)電機(jī)的工作原理可知，同步發(fā)電機(jī)是由定子、轉(zhuǎn)子兩個基本部分組成的。1定子 定子由定子鐵芯、定子繞組（也叫電樞繞組）、絕緣引水管、機(jī)座、端蓋、空冷器及擋風(fēng)裝置等部件組成。 定子鐵芯是電機(jī)磁

2、路的一部分，同時也嵌放定子繞組。定子鐵芯的形狀呈圓筒形，在內(nèi)壁上均勻地分布著槽。為了減小鐵芯損耗，定子鐵芯一般采用0.35mm或0.5mm厚的硅鋼片疊裝制成。當(dāng)定子鐵芯外徑大于1m時，用扇形沖片（如圖33所示）拼成一個整圓，錯縫疊裝，沿軸向分成若干段，段與段之間留有1cm寬的風(fēng)道。整個鐵芯用非磁性的端壓板和抱緊螺桿壓緊固定于機(jī)座上。定子繞組是定子的電路部分，它是感應(yīng)電動勢、通過電流、實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件。定子繞組用銅線或鋁線制成。汽輪發(fā)電機(jī)多采用雙層疊繞組。為了減小集膚效應(yīng)引起的附加損耗，繞制定子繞組的導(dǎo)線由許多互相絕緣的多股線并繞而成，在繞組的直線部分還要換位，以減小因漏磁通而引起各股

3、線間的電勢差和渦流。定子機(jī)座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般機(jī)座都是用鋼板焊接而成，主要用于固定定子鐵芯，并和其它部件一起形成密閉的冷卻系統(tǒng)。2轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組（也叫勵磁繞組）、護(hù)環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸等部件組成。對于一對磁極的汽輪發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)速達(dá)3000r/min。因此轉(zhuǎn)子要做得細(xì)一些，以減少轉(zhuǎn)子圓周的線速度，避免轉(zhuǎn)子部件由于高速旋轉(zhuǎn)的離心作用而損壞。所以轉(zhuǎn)子形狀為隱極式，它的直徑小，為一細(xì)長的圓柱體。 轉(zhuǎn)子鐵芯既是電機(jī)磁路的一部分，又是固定勵磁繞組的部件，大型汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子一般采用導(dǎo)磁性能好、機(jī)械強(qiáng)度高的合金鋼鍛成，并和軸鍛成一個整體。沿轉(zhuǎn)子鐵芯軸向，鐵芯表面三

4、分之二的部分對稱地銑有凹槽，槽的形狀有兩種，一種為輻射形排列，一種是平行排列。我國生產(chǎn)的電機(jī)都采用輻射形槽。占轉(zhuǎn)子表面三分之一的不開槽部分形成一個大齒，大齒的中心實(shí)際為磁極中心。勵磁繞組由矩形的扁銅線繞成同心式繞組，嵌放在鐵芯槽中，所有繞組串聯(lián)組成勵磁繞組。直流勵磁電流一般是通過電刷和集電環(huán)引入轉(zhuǎn)子勵磁繞組，形成轉(zhuǎn)子的直流電路。勵磁繞組各匝間相互絕緣，各匝和鐵芯間也有可靠的絕緣。第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的分類和型號1分類 同步發(fā)電機(jī)按原動機(jī)不同，可分為兩種主要類型。一種是汽輪機(jī)作為原動機(jī)的汽輪發(fā)電機(jī)；另一種是水輪機(jī)作為原動機(jī)的水輪發(fā)電機(jī)。汽輪機(jī)是高速原動機(jī)，因此汽輪發(fā)電機(jī)一般是臥式的，轉(zhuǎn)子

5、多采用機(jī)械強(qiáng)度較好的隱極式結(jié)構(gòu)；而水輪機(jī)是低速的原動機(jī)，因此水輪發(fā)電機(jī)一般是立式的，轉(zhuǎn)子多采用容易制造的凸極式結(jié)構(gòu)。 另外，同步發(fā)電機(jī)還可以按冷卻介質(zhì)和冷卻方式不同，組合成水氫氫（定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵芯氫冷），水水空（定子、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、鐵芯空冷）；水一水一氫（定子、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、鐵芯氫冷）等類型。 2型號 大壩發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機(jī)的型號為： QFS3002和QFS23002。其型號的意義為：Q汽輪，F(xiàn)發(fā)電機(jī)，S定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組水內(nèi)冷、鐵芯空冷，300表示額定功率（單位是MW），2表示極數(shù)，下標(biāo)2表示型（改進(jìn)型）。第四節(jié) 同步發(fā)電

6、機(jī)的額定參數(shù)1額定容量SN或額定功率PN 額定容量是指發(fā)電機(jī)長期安全運(yùn)行時，所能輸出的最大視在功率，一般以千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）為單位；額定功率是指發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，所能輸出的最大有功功率，一般以千瓦（kW）或兆瓦（MW）為單位。 2額定電壓UN 額定電壓是指發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時，機(jī)端定子三相繞組的線電壓，單位為伏（V）或千伏（kV）。 3額定電流IN 額定電流是指發(fā)電機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行時，定子繞組允許通過的最大線電流，單位為安（A）。 4額定功率因數(shù) j 額定功率因數(shù)是指同步發(fā)電機(jī)的額定功率和額定容量的比值，銘牌上一般

7、標(biāo)有額定功率和 j值。 上述四基額定參數(shù)之間有如下基本關(guān)系：      j=jj=j=                        另外，在同步發(fā)電機(jī)的銘牌上還常列有：額定效率N（%）、額定頻率fN（Hz）、額定轉(zhuǎn)速nN（r/min）額定勵磁電壓ULN（V）、額定勵磁電流ILN（A）和額

8、定溫升等。第五節(jié)  同步發(fā)電機(jī)的啟、停操作    一、啟動前的準(zhǔn)備     發(fā)電機(jī)安裝或檢修完畢，得到系統(tǒng)調(diào)度的命令即可將其啟動，并投入運(yùn)行。啟動前，為保證發(fā)電機(jī)的安全可靠，必須對有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行一系列檢查、測量和試驗(yàn)。只有下述全部項(xiàng)目都合格后，方可啟動機(jī)組。     1需要檢查的項(xiàng)目    （1）發(fā)電機(jī)變壓器組的一、二次設(shè)備安裝或檢修終結(jié)后，在啟動前應(yīng)將工作票全部收回。詳細(xì)檢查各部分及其周圍的

9、清潔情況，各有關(guān)設(shè)備、儀表是否完好，短路線和接地線是否拆除，檢修人員是否已撤離現(xiàn)場。    （2）檢查升壓變壓器和廠用變壓器油位是否正常，各散熱器蝴蝶閥、冷油器進(jìn)出油閥是否全開，主斷路器油位、操作機(jī)構(gòu)是否正常。    （3）將經(jīng)過過濾與干燥的壓縮空氣通入發(fā)電機(jī)，保持機(jī)座內(nèi)壓力達(dá)到0.3 MPa，并在轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下，檢查發(fā)電機(jī)水路的密封性。    （4）進(jìn)水前檢查濾凈設(shè)備是否完好，水質(zhì)的導(dǎo)電率、硬度、pH值等是否達(dá)到要求。    

10、;（5）檢查軸承潤滑油路及高壓頂軸設(shè)備，在油壓大于15 MPa時，頂起高度是否大于0.04mm。    （6）打開定子匯水管上的排氣閥門，啟動冷卻水泵，開啟定子繞組的進(jìn)水閥，待從排氣閥門溢水時關(guān)閉匯水管上的排氣閥門，維持定子進(jìn)水壓力為0.20.5 MPa。     2需要測量的項(xiàng)目    （1）在冷態(tài)下測量轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻和交流阻抗。    （2）測量定子、轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻。  &#

11、160;  定子繞組的絕緣電阻采用10002500V搖表測量，其絕緣電阻值未作規(guī)定，但若測得結(jié)果較前次有明顯降低（如為前次的1/31/5），則應(yīng)查明原因并將其消除；轉(zhuǎn)子線圈的絕緣電阻應(yīng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及向其供電的勵磁機(jī)回路，測量時應(yīng)采用5001000V搖表。勵磁回路全部絕緣電阻若低于0.5MW時，應(yīng)采取措施加以恢復(fù)。     3需要進(jìn)行試驗(yàn)的項(xiàng)目    （1）在通水情況下，進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子繞組對地交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓為     0.75&

12、#160;(2UN + 3000) =32250  (V)      (310) 式中  UN發(fā)電機(jī)的額定電壓，試驗(yàn)時間為1min。    （2）對定子繞組水路進(jìn)行0.75MPa、8h的水壓試驗(yàn)，應(yīng)無滲漏現(xiàn)象。在額定水壓下通水循環(huán)4h以后，絕緣電阻仍應(yīng)符合要求。     二、啟動     當(dāng)發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)冷卻水水

13、質(zhì)、水溫、壓力等均符合規(guī)程規(guī)定，冷卻器通水正常，高壓頂軸油壓大于規(guī)定值時，即可啟動轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)速超過200r/min時停止頂軸。應(yīng)注意，發(fā)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動后，即應(yīng)認(rèn)為發(fā)電機(jī)及其全部電氣設(shè)備均已帶電。     對安裝和檢修后第一次啟動的機(jī)組，應(yīng)緩慢升速并監(jiān)聽發(fā)電機(jī)的聲音，檢查軸承給油情況及振動情況。在確認(rèn)無摩擦、碰撞聲后，逐漸增加轉(zhuǎn)速，然后迅速通過一階臨界轉(zhuǎn)速。通過臨界轉(zhuǎn)速時，軸承座的振動值要大些，但不應(yīng)大于0.1mm。這時還要檢查集電環(huán)上的電刷是否有跳動、卡澀或接觸不良現(xiàn)象，如有，應(yīng)設(shè)法消除。如無異常情況，即可升速至額定轉(zhuǎn)速3000r/min。

14、60;    三、升壓     當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)升速至額定轉(zhuǎn)速且定子繞組已通水的情況下，就可以加勵磁升高發(fā)電機(jī)定子繞組電壓，簡稱升壓。發(fā)電機(jī)電壓的升高速度一般不作規(guī)定，可以立即升至規(guī)定值，但在接近額定值時，調(diào)整不可過急，以免超過額定值。升壓時還應(yīng)注意：    （1）三相定子電流表的指示均應(yīng)等于或接近于零，如果發(fā)現(xiàn)定子電流有指示，說明定子繞組上有短路（如臨時接地線未拆除等），這時應(yīng)減勵磁至零，拉開滅磁開關(guān)進(jìn)行檢查。    （2）三相

15、電壓應(yīng)平衡，同時也以此檢查一次回路和電壓互感器回路有無開路。    （3）當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電壓達(dá)到額定值時，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)子電流是否和空載電流值相符合。此時應(yīng)將發(fā)電機(jī)的勵磁整流A、B柜內(nèi)的“均流/均流退”小開關(guān)切至“均流”位置，檢查A、B柜均流正常，檢查A、B柜輸出與轉(zhuǎn)子電流相符、參考電壓相等。     四、并列     當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升到額定值后，可準(zhǔn)備對電網(wǎng)并列。并列是一項(xiàng)非常重要的操作，必須小心謹(jǐn)慎，操作不當(dāng)將產(chǎn)生很大的沖擊電流，嚴(yán)重時會使發(fā)電機(jī)遭到損壞。發(fā)電機(jī)

16、的同期并列方法有二，即準(zhǔn)同期并列與自同期并列，分別介紹如下：     1準(zhǔn)同期并列     準(zhǔn)同期并列是一種常用的基本同期并列方式，并列時應(yīng)滿足以下三個條件：    （1）待并發(fā)電機(jī)的電壓與系統(tǒng)電壓相等。    （2）待并發(fā)電機(jī)的頻率與系統(tǒng)頻率相等。 （3）待并發(fā)電機(jī)的電壓相位角與系統(tǒng)的電壓相位角一致。     并列操作可以手動進(jìn)行，稱為手動準(zhǔn)同期；也可以自

17、動進(jìn)行，稱為自動準(zhǔn)同期。自動準(zhǔn)同期需借助于專有的自動準(zhǔn)同期裝置進(jìn)行。     進(jìn)行手動準(zhǔn)同期操作前，應(yīng)確認(rèn)主斷路器、隔離開關(guān)位置正確，如有屏幕顯示器，也可通過畫面確認(rèn)。還應(yīng)確認(rèn)操作開關(guān)及同期開關(guān)位置正確（不允許有第二個同期開關(guān)投入）。接著可投入同期表盤，同期表開始旋轉(zhuǎn)，同期燈也跟著時亮?xí)r暗。這時可能還要少許調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓，以滿足第1個并列條件。調(diào)整的方法是調(diào)整自動電壓調(diào)節(jié)器的電壓給定開關(guān)（特殊情況下也可利用調(diào)節(jié)器內(nèi)的“手動回路開關(guān)”或感應(yīng)調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓），繼而調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以滿足第2、3個并列條件。當(dāng)3個條件都滿足時，同期表指針指在同期位置

18、，同期燈最暗，表示已到達(dá)同步點(diǎn)，但一般是在指針順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)，且接近同步點(diǎn)（預(yù)留到達(dá)同步點(diǎn)的主斷路器合閘時間）時，即可合閘，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列。隨即可增加發(fā)電機(jī)的勵磁電流和有功負(fù)荷，確認(rèn)發(fā)電機(jī)已帶上5%的負(fù)荷，即15MW的有功負(fù)荷和710Mvar的無功負(fù)荷，記下并列時間，切斷同期表開關(guān)和同期開關(guān)，并列操作完成。     發(fā)電機(jī)手動準(zhǔn)同期操作是否順利，與運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，經(jīng)驗(yàn)不足者往往不易掌握好合閘時機(jī)，從而發(fā)生非同期并列事故。因此，現(xiàn)在廣泛采用自動準(zhǔn)同期裝置進(jìn)行自動準(zhǔn)同期并列。    

19、0;自動準(zhǔn)同期并列裝置的功能是根據(jù)系統(tǒng)的頻率，檢查待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并發(fā)出調(diào)速脈沖去調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其高出系統(tǒng)一預(yù)整定數(shù)值。然后檢查同期的回路開始工作，當(dāng)待并發(fā)電機(jī)以微小的轉(zhuǎn)速差向同期點(diǎn)接近，且待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的電壓差在±10%以內(nèi)時，它就提前按一個預(yù)先整定好的時間發(fā)出合閘脈沖，合上主斷路器，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的并列。     應(yīng)該說明，某些自動準(zhǔn)同期裝置只能發(fā)出“調(diào)速”脈沖，而不發(fā)出“調(diào)壓”命令，因而并列時仍要人工調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器的“給定”開關(guān)，使待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相等。     

20、;2自同期并列     自同期并列的方法是，當(dāng)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速(相差±2%范圍之內(nèi))時，在勵磁開關(guān)斷開的情況下，先合上發(fā)電機(jī)的主開關(guān)，然后再自動合上勵磁開關(guān)，加上勵磁，使發(fā)電機(jī)自動拉入同步。采用自同期并列的優(yōu)點(diǎn)是：    （1）操作簡單；    （2）可防止非同期并列引起的危險(xiǎn)；    （3）在緊急情況下，可以很快地將發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)，對加速事故的處理有很重要的意義。   &#

21、160; 自同期并列的缺點(diǎn)是，并列時待并發(fā)電機(jī)會受到較大電流的沖擊，甚至使系統(tǒng)電壓降低。對于100MW以下的任何發(fā)電機(jī)，在系統(tǒng)運(yùn)行條件允許的情況下，均可采用自同期并列。對于100MW及以上的發(fā)電機(jī)，是否能采用自同期并列，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)后慎重決定。     五、負(fù)荷接帶與調(diào)整     發(fā)電機(jī)并列后，即可按規(guī)程規(guī)定接帶負(fù)荷，其有功負(fù)荷的增加速度決定于汽輪機(jī)。一般由值班員進(jìn)行加負(fù)荷與調(diào)整負(fù)荷的操作。     有功負(fù)荷的調(diào)整是通過汽輪機(jī)的同步器電動

22、機(jī)進(jìn)行的，即調(diào)整汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，該操作可由值班員或由自動裝置協(xié)調(diào)控制。有功負(fù)荷的增加速度通常由汽輪機(jī)和鍋爐的工作條件決定，但無論是開機(jī)或正常運(yùn)行，增加速度都不能過快。     加負(fù)荷時，應(yīng)注意監(jiān)視冷卻介質(zhì)、鐵心、繞組的溫度，以及電刷、勵磁裝置的工況，監(jiān)視定子端部有無滲漏現(xiàn)象，在增加發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷的同時，要相應(yīng)地增大其無功負(fù)荷，以保持一定的功率因數(shù)。     如果有功負(fù)荷不變，調(diào)整無功負(fù)荷也會改變功率因數(shù)。汽輪發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)多為0.85（滯后），即功率因數(shù)從0.851之間均可長時間帶額定有功

23、負(fù)荷運(yùn)行。但是如果勵磁再進(jìn)一步減少就會變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行，這時0。雖然一般汽輪發(fā)電機(jī)都允許在cos=0.95（超前、進(jìn)相）情況下運(yùn)行，但進(jìn)相運(yùn)行下有兩個問題特別要注意：     其一，可導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子端部構(gòu)件發(fā)熱。    其二，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行失穩(wěn)。     因而，在正常運(yùn)行中，如發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)表指示進(jìn)相，且超過了允許的功率因數(shù)值，則應(yīng)增大勵磁電流。如果這時定子電流過大，則在增大勵磁電流的同時，減少發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷，否則可能引起發(fā)電機(jī)振蕩或失步。 第

24、六節(jié) 運(yùn)行監(jiān)視    對運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)，應(yīng)監(jiān)視其運(yùn)行情況，并對其各部分進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，及早消除。發(fā)電機(jī)配電盤上所有儀表應(yīng)每隔1h記錄一次，在最大負(fù)荷時間內(nèi)，每隔半小時記錄一次功率和電流值。     發(fā)電機(jī)定子繞組、定子鐵芯和進(jìn)出風(fēng)的溫度，必需每小時檢查一次，每兩小時記錄一次。如裝有自動記錄儀表，其抄表時間可延長。監(jiān)視定子及勵磁回路絕緣的電壓表，每班測量一次。對全部自動化的機(jī)組，儀表讀數(shù)的抄錄，應(yīng)在定期巡查時進(jìn)行。     發(fā)電機(jī)的正

25、常檢查項(xiàng)目應(yīng)包括：    （1）對發(fā)電機(jī)及勵磁機(jī)電刷的檢查。電刷應(yīng)完整，不卡塞，不劇烈振動，不過短、無火花，刷架清潔無灰塵，電刷及連線完好，無過熱現(xiàn)象。    （2）發(fā)電機(jī)無異音、無振動、無串軸等現(xiàn)象。并應(yīng)注意有無焦味。    （3）從窺視孔觀察有無異狀，端部繞組應(yīng)無火花，頭套溫度應(yīng)正常。    （4）滅火裝置應(yīng)有正常水壓。    （5）勵磁開關(guān)室內(nèi)設(shè)備正常、清潔，接點(diǎn)嚴(yán)密無過熱。    （6）檢查發(fā)電機(jī)空氣冷卻室的門應(yīng)關(guān)閉嚴(yán)密，冷卻閥門應(yīng)開度正常，如發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)溫度不