發(fā)電機的運行

1、發(fā)電機的運行第1頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二一、發(fā)電機的基本知識第2頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二NS、發(fā)電機原理 原始型,采用永磁磁場,轉子線圈上感應出電流經滑環(huán)碳刷送出第3頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二NS隨發(fā)電機容量增大,改造為定子線圈發(fā)電,仍采用永磁磁場.第4頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二后來,為了進一步提高發(fā)電機容量,和為了發(fā)電機負荷和電壓調整方便,便把轉子磁場由永磁改造為電磁場第5頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二、發(fā)電機的分類、銘牌額定電流、額定電壓、額

2、定容量、 COS 4124 10.5 KV 60MW、75MVA 0.8思考題：發(fā)電機為什么采用星形連接而不采用三角形連接？第6頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二二 同步發(fā)電機的運行特性第7頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二1.同步同步電機和異步電機的區(qū)別?同步發(fā)電機:定子磁場與轉子磁場以同方向、同轉速旋轉。.空載特性概念：額定轉速下，發(fā)電機不帶負荷，即只加勵磁，不并網時的特性?？蛰d特性試驗：定速后，逐漸增加勵磁，到端電壓130%，后逐漸降低勵磁，會得到空載特性曲線。第8頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二空載特性曲線EoI 作用

3、：和繼保有關，用來求電壓 變化率，不飽和電抗值增加勵磁過程降低勵磁過程,磁滯現(xiàn)象第9頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二3、發(fā)電機的短路特性定子繞組短路，定子繞組電流與勵磁電流之間的關系作用：求發(fā)電機的同步電抗、斷路比，判斷轉子繞組的匝間短路、發(fā)電機的外特性指COS、勵磁電流、轉速恒定時，發(fā)電機定子電流與端電壓的變化關系 第10頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二1.5U1I1.00.5COS=0.8COS=1COS（- ）=0.8在滯后的COS下，當定子電流增加時，電壓降較大，此時是去磁作用。在超前的COS下，當定子電流增加時，電壓反而升高，此時是助磁

4、作用。第11頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二5、發(fā)電機的調整特性 -指電壓、轉速、COS恒定，改變定子電流時的勵磁電流的變化曲線 。第12頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二COS=0COS=0.8COS=1COS (-)=0.801勵磁電流定子電流1發(fā)電機調整特性曲線第13頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二 在滯后的COS下,負荷增加,勵磁電流也必然增加.-此時去磁作用加強,要維持氣隙磁通,必須增加轉子磁勢. 在超前的COS下,負荷增加,勵磁電流一般要降低.-這是因為電樞反應有助磁作用.第14頁，共31頁，2022年，5月20

5、日，4點45分，星期二三、同步發(fā)電機的能量輸出第15頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二1.有關發(fā)電機的損耗摩擦損失+風阻 鐵芯磁滯+渦流 定子繞組本身的損失機械損失鐵損銅損（1%可以忽略）汽輪機輸入的功率減去以上損失,剩下的作為有功功率輸出空載損耗第16頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二2、同步發(fā)電機有功輸出當發(fā)電機帶純阻性負荷時出現(xiàn)定子電流 產生定子磁場(電樞反應磁場)阻礙轉子磁場前進汽機轉速降低汽機增加進汽維持額定轉速使氣隙磁場發(fā)生歪曲或畸變,即氣隙磁場對于主磁場來說,逆著轉向偏了一個 角第17頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星

6、期二NSF0發(fā)電機轉向發(fā)電機空載,=0第18頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二NSF0發(fā)電機轉向角FFR發(fā)電機帶負荷時,的大小負荷大小性質有關第19頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二純感性負荷 去磁 端電壓純容性負荷 助磁 端電壓上兩種負荷只會使磁場削弱或加強,但不會扭曲但是,實際負荷都是感性的,相當于純阻性和純感性的疊加,所以它既有使主磁場的扭曲,又有去磁作用.第20頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二故,在同步發(fā)電機中,氣隙磁場軸線和主磁場軸線之間的夾角與發(fā)電機輸出的有功功率的大小有關.當同步發(fā)電機輸出的有功功率增大時,原動機

7、輸入的有功功率增大,角也隨著增大. 角也叫做功率角.一般汽輪發(fā)電機額定負荷運行, 角約為250-300第21頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二四、發(fā)電機的功角特性第22頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二1、發(fā)電機的功角特性發(fā)電機和無窮大電網并聯(lián)運行時，發(fā)電機的輸出功率為：Pde=(UE0/Xd)sin-其中發(fā)電機端電壓與空載電勢的夾角（功率角）U 發(fā)電機端電壓 E0 發(fā)電機空載電勢 Xd 發(fā)電機同步電抗式中U、E0、 Xd都可以認為是常數，這樣Pde的大小僅僅與有關，它們之間是正弦函數關系， Pde與之間的關系曲線為功角特性第23頁，共31頁，202

8、2年，5月20日，4點45分，星期二2.功角特性對運行的影響1.）發(fā)電機的功率極限：當角從0900時，有功隨增大而增大，當=900時，有功最大。PMAX=UE0/Xd發(fā)電機的功率極限當=900時，有功隨增大而減小當=1800時，有功為0第24頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：汽輪機功率不變，轉子在外力的作用下，角發(fā)生微小變化，如果原來的工作點在角0900之間，則發(fā)電機會通過若干個擺動回到原來的工作點，此區(qū)間為靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)非穩(wěn)定區(qū)：如果角在9001800之間，則不會穩(wěn)定，為非穩(wěn)定區(qū)如果角超過1800，則為逆功率運行第25頁，共31頁，2022年，5月20日，4點4

9、5分，星期二一、發(fā)電機的額定運行方式發(fā)電機按照制造廠銘牌額定參數運行的方式，稱為額定運行方式二、發(fā)電機的允許運行方式允許偏離額定值但在一定范圍內（一）允許溫度和溫升超過額定允許運行溫度6oC長期運行壽命減半。溫升：發(fā)電機與周圍環(huán)境溫度之差（二）冷卻介質的質量、溫度、壓力變化范圍冷卻水的水質、溫度和壓力空氣的溫度四、發(fā)電機的運行方式第26頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二（三）發(fā)電機電壓允許變化范圍1.電壓低于額定值對發(fā)電機的影響（1）降低并列運行的穩(wěn)定性和電壓調節(jié)的穩(wěn)定性。例如：容易失步。（2）定子繞組溫度升高由于出力不變，電壓降低，電流必然增大，定子溫度升高（3）影響廠

10、用電動機及整個電力系統(tǒng)的安全運行2.電壓高于額定值對發(fā)電機的影響（1）.轉子溫度可能超過允許值保持出力不變，需提高電壓，勵磁電流增加，轉子溫度升高達到額定值1.31.4倍時，就有可能超過允許值（2)定子鐵心溫度升高定子繞組發(fā)熱傳遞；定子鐵心溫度升高。定子電壓升高，使定子鐵心磁通密度增加，鐵心損耗明顯增加，使定子鐵心溫度大大增高。第27頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二（4）可能使定子結構部件出現(xiàn)局部溫度升高定子鐵心過度飽和，使磁通通過其他部件例如：機座、支撐筋、齒壓板。4.發(fā)電機頻率允許變化范圍正常運行，應保持50HZ。變化范圍應在額定值0.2HZ，最大不應超過額定值的0

11、.5HZ。頻率超過2.5HZ應立即停機。頻率變化較大將對發(fā)電機造成較大影響(1)頻率降低對發(fā)電機的影響。 1)頻率降低，轉子風扇轉速下降，通風減少，冷卻變壞，繞組和鐵心溫度上升。 2)頻率降低時，若增加轉子電流來位置機端電壓不變，定子鐵心磁通增加，飽和，機座上某些部件溫度局部高溫。 3)頻率降低時，定子電動勢下降，若保持出力不變 ，定子電流增加，定子溫度升高，若增加轉子電流保持出力，則增加轉子勵磁電流，轉子溫度增加。 4）頻率降低時，廠用電動機轉速下降，出力降低，發(fā)電機出力也會降低。惡性循環(huán)，將影響系統(tǒng)穩(wěn)定。第28頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二5）頻率過低，可能引起汽

12、輪機葉片斷裂，頻率降低，出力不變，則轉矩增加，葉片過負荷而引起震動。（2）頻率過高發(fā)電機轉速增加，轉子離心力增加，轉子部件損壞，當頻率高至汽輪機危急保安器動作，使主氣門關閉，機組停止運行。5.發(fā)電機功率因數允許變化范圍 發(fā)電機運行時，定子電流滯后于定子電壓一個角度，同時向系統(tǒng)輸出有功和無功，稱為發(fā)電機遲相運行，此時功率因數稱為遲相功率因數發(fā)電機運行時，定子電流超前于定子電壓一個角度，同時向系統(tǒng)吸收無功，用以建立磁場，并向系統(tǒng)輸出有功，稱為發(fā)電機進相運行，此時功率因數稱為進相功率因數。第29頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二發(fā)電機一般運行在遲相狀態(tài)，向系統(tǒng)發(fā)出無功，功率因數一般為0.80.9。一般不得超過遲相0.95。也可運行與或進相運行，只可短時運行。但此時發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性能差，容易引起振蕩和失步。發(fā)電機的有功無功出力范圍取決于以下四個方面：（1）原動機的額定功率（2）定子發(fā)熱溫度（3）轉子發(fā)熱溫度（4）發(fā)電機進相運行時的靜態(tài)穩(wěn)定極限6.定子不平衡電流允許范圍不平衡電流的影響：（1）.使轉子溫度升高或局部損壞負序產生倍頻電流在轉子表面流通，溫度升高（2）引起發(fā)電機振動第30頁，共31頁，2022年，5月20日，4點45分，星期二發(fā)電機的三相不平衡電