電氣培訓(xùn)教材1

長沙天寧熱電有限公司

電氣培訓(xùn)教材

（試行版）

版次A/0分發(fā)號

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狀態(tài)受控■非受控口作廢

□

密級秘密■秘密口絕密口

編制/日期羅軍2010.8.18

初審/日期謝存輝2010.8.19

復(fù)審/日期符衛(wèi)科2010.8.23

審核/日期邙永勝2010.8.25

批準(zhǔn)/日期劉宇漢2010.8.27

2010年8月30日發(fā)布

目錄

第一篇電氣基礎(chǔ)知識............................................錯誤!未定義書簽。

第一章基礎(chǔ)知識..................................................................4

第一節(jié)公共部分基礎(chǔ)知識.........................................................4

第二節(jié)發(fā)電機(jī)部分基礎(chǔ)知識.......................................................7

第三節(jié)變壓器部分基礎(chǔ)知識......................................................11

第四節(jié)電動機(jī)部分基礎(chǔ)知識......................................................14

第五節(jié)互感器部分基本知識......................................................19

第六節(jié)斷路器部分基礎(chǔ)知識......................................................21

第七節(jié)避雷器部分基礎(chǔ)知識......................................................22

第二篇電氣一次系統(tǒng)部分........................................................23

第一節(jié)電氣主接線的介紹及正常運(yùn)行方式.........................................23

第二節(jié)本廠需進(jìn)行同期的開關(guān)....................................................23

第三節(jié)主系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視........................................................23

第四節(jié)主系統(tǒng)的事故處理........................................................24

第五節(jié)廠用電系統(tǒng)操作的一樣規(guī)定................................................27

第三篇電氣設(shè)備................................................................29

第一章發(fā)電機(jī)...................................................................29

第一節(jié)發(fā)電機(jī)簡要介紹..........................................................29

第二節(jié)發(fā)電機(jī)答應(yīng)運(yùn)行方式......................................................31

第三節(jié)勵磁系統(tǒng).................................................................31

第四節(jié)發(fā)電機(jī)大修或小修后啟動前的工作.........................................33

第五節(jié)發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件及操作步驟.......................................33

第六節(jié)發(fā)電機(jī)解列..............................................................35

第七節(jié)發(fā)電機(jī)非常運(yùn)行及事故處理................................................35

第二章變壓器...................................................................38

第一節(jié)變壓器的構(gòu)成及銘牌規(guī)范..................................................38

第二節(jié)變壓器的答應(yīng)運(yùn)行方式....................................................40

第三節(jié)變壓器投運(yùn)前的檢查......................................................41

第四節(jié)變壓器的中性點(diǎn)接地刀....................................................41

第五節(jié)變壓器的非常運(yùn)行及處理..................................................42

第六節(jié)干式變壓器的檢查項(xiàng)目....................................................44

第三章電動機(jī)...................................................................45

第一節(jié)電動機(jī)額定參數(shù)及型號意義................................................45

第二節(jié)電動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的規(guī)定....................................................46

第三節(jié)電動機(jī)的檢查項(xiàng)目........................................................47

第四節(jié)電動機(jī)的非常運(yùn)行及處理..................................................48

第四章互感器...................................................................50

第一節(jié)電壓互感器的原理及作用..................................................50

第二節(jié)電壓互感器的銘牌介紹及類型..............................................51

第三節(jié)電壓互感器操作注意事項(xiàng)及事故處理.......................................53

第四節(jié)電力互感器的工作原理及作用.............................................53

第五節(jié)電流互感器的規(guī)范及介紹..................................................54

第六節(jié)電流互感器的答應(yīng)運(yùn)行方式及檢查項(xiàng)目.....................................55

第五章斷路器...................................................................56

第一節(jié)斷路器的運(yùn)行操作........................................................56

第二節(jié)斷路器的事故處理及聯(lián)鎖..................................................57

第三節(jié)六氟化硫斷路器的介紹....................................................58

第四節(jié)六氟化硫斷路器的檢查項(xiàng)目及非常處理.....................................59

第五節(jié)交流接觸器及熔斷器的介紹................................................60

第六章隔離開關(guān)................................................................62

第一節(jié)隔離開關(guān)的作用及檢查項(xiàng)目................................................62

第二節(jié)隔離開關(guān)的操作..........................................................62

第七章避雷器...................................................................64

第一節(jié)避雷器的規(guī)范及參數(shù)定義..................................................64

第二節(jié)避雷器的檢查及事故處理..................................................65

第八章母線.....................................................................65

第一節(jié)母線規(guī)范及運(yùn)行參數(shù)......................................................65

第二節(jié)母線的檢查項(xiàng)目及型號說明................................................66

第四篇UPS系統(tǒng)................................................................68

第一節(jié)UPS的介紹及作用........................................................68

第二節(jié)UPS的運(yùn)行方式..........................................................69

第五篇繼電保護(hù)及自動裝置......................................................70

第一節(jié)繼電保護(hù)的概念、任務(wù)及基本要求.........................................70

第二節(jié)備用電源的作用及要求....................................................71

第三節(jié)繼電保護(hù)的運(yùn)行方式、規(guī)定、要求及注意事項(xiàng)...............................71

第三節(jié)繼電保護(hù)投運(yùn)注意事項(xiàng)及檢查項(xiàng)目.........................................72

第四節(jié)保護(hù)回路聯(lián)動試驗(yàn)時應(yīng)遵守的項(xiàng)目.........................................73

第五節(jié)值班人員應(yīng)對保護(hù)裝置定期檢查的內(nèi)容.....................................73

第六節(jié)根據(jù)調(diào)度命令應(yīng)執(zhí)行并記錄的內(nèi)容.........................................74

第六篇蓄電池及直流系統(tǒng)........................................................75

第一節(jié)直流系統(tǒng)的作用和基本概念................................................75

第二節(jié)直流系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視及故障處理...........................................75

第三節(jié)蓄電池的充放電..........................................................76

第四節(jié)蓄電池的運(yùn)行保護(hù)注意事項(xiàng)................................................77

第一章基礎(chǔ)知識

第一節(jié)公共部分基礎(chǔ)知識

1.渦流是怎樣產(chǎn)生的？有何利弊？

置于變化磁場中的導(dǎo)電物體內(nèi)部將產(chǎn)生感應(yīng)電流，以反抗磁通的變化，

這種電流以磁通的軸線為中心呈渦旋形狀，故稱渦流。在電機(jī)中和變壓器中，

由于渦流存在，將使鐵芯產(chǎn)生熱損耗，同時，使磁場減弱，造成電氣設(shè)備效

率降低，容量不能充分利用，所以，多數(shù)交流電氣設(shè)備的鐵芯，都是用0.35

或0.5毫米厚的硅鋼片迭成，渦流在硅鋼片間不能穿過，從而減少渦流的損

耗。。渦流的熱效應(yīng)也有有利一面，如可以利用它制成感應(yīng)爐冶煉金屬，可

制成磁電式、感應(yīng)式電工外表，還有電度表中的阻尼器，也是利用磁場對渦

流的力效應(yīng)制成的。

2.什么是正弦交流電？

正弦交流電是指電路中的電流、電壓及電勢的大小都隨著時間按正弦函

數(shù)規(guī)律變化，這種大小和方向都隨時間做周期性變化的電流稱交變電流，簡

稱交流。

3.什么是交流電的周期、頻率和角頻率？

交流電在變化過程中，它的瞬時值經(jīng)過一次循環(huán)又變化到原先瞬時值所

需要的時間，即交流電變化一個循環(huán)所需的時間，稱為交流電的周期。周期

用符號T表示，單位為秒。周期越長交流電變化越慢，周期愈短，表明愈快。

交流電每秒種周期性變化的次數(shù)叫頻率。用字母F表示，它的單位是周/秒，

或者赫茲，用符號Hz表示。它的單位有赫茲，千赫、兆赫。角頻率與頻率的

區(qū)別在于它不用每秒鐘變化的周數(shù)來表示交流電變化的快慢，而是用每秒種

所變化的電氣角度來表示。

4.什么是交流電的相位，初相角和相位差？

交流電動勢的波形是按正弦曲線變化的，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：e=EmSinot0

上式表明在計時開始瞬時導(dǎo)體位于水平面時的情形。如果計時開始時導(dǎo)

體不在水平面上，而是與中性面相差一個角，那么在t=0時，線圈中產(chǎn)生的

感應(yīng)電勢為E=EmsinW。

若轉(zhuǎn)子以川角度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過時間t后，轉(zhuǎn)過3t角度，此時線圈與中性

面的夾角為：（3t+W）

上式為正弦電勢的一樣表達(dá)式，也稱作瞬時值表達(dá)式。式中：

3T+-----------------相位角,即相位;

山----------------初相角，即初相。表示t=0時的相位。

在一臺發(fā)電機(jī)中，常有幾個線圈，由于線圈在磁場中的位置不同，因

此它們的初相就不同，但是它們的頻率是相同的。另外，在同一電路中，電

壓與電流的頻率相同，但往往初相也是不同的，通常將兩個同頻率正弦量相

位之差叫相位差。

5.簡述感抗、容抗的意義。

交流電路的感抗，表示電感對正弦電流的限制作用。在純電感交流電路

中，電壓有效值與電流有效值的比值稱作感抗。用符號X表示。

XL=U/I=?L=2JifLo純電容交流電路中，電壓與電流有效值的比值稱做容抗,

用符號XC表示。即：XC=U/I=l/2JifCo

6.交流電的有功功率、無功功率和視在功率的意義是什么？

電流在電阻電路中，一個周期內(nèi)所消耗的平均功率叫有功功率，用P表

示，單位為瓦。儲能元件線圈或電容器與電源之間的能量交換，時而大，時

而小，為了衡量它們能量交換的大小，用瞬時功率的最大值來表示，也就是

交換能量的最大速率，稱作無功功率，用Q表示，電感性無功功率用QL表

示，電容性無功功率用QC表示，單位為乏。在電感、電容同時存在的電路中，

感性和容性無功互相補(bǔ)償，電源供給的無功功率為二者之差，即電路的無功

功率為：Q=QL-QC=UISin4>o

7.什么叫有功?什么叫無功？

在交流電能的發(fā)、輸、用過程中，用于轉(zhuǎn)換成非電、磁形式的那部分能

量叫有功。用于電路內(nèi)電、磁場交換的那部分能量叫無功。

8.什么是功率因數(shù)？提高功率因數(shù)的意義是什么？提高功率因數(shù)的措施有

哪些？

功率因數(shù)COS巾，也叫力率，是有功功率和視在功率的比值，即COS=P/S。

在一定的額定電壓和額定電流下，功率因數(shù)越高，有功所占的比重越大，反

之越低。發(fā)電機(jī)的額定電壓，電流是一定的，發(fā)電機(jī)的容量即為它的視在功

率，如果發(fā)電機(jī)在額定容量下運(yùn)行，其輸出的有功功率的大小取決于負(fù)載的

功率因數(shù)，功率因數(shù)低時，發(fā)電機(jī)的輸出功率低，其容量得不到充分利用。

功率因數(shù)低，在輸電線路上將引起較大的電壓降和功率損耗。因當(dāng)輸電線輸

送功率一定時，線路中電流與功率因數(shù)成反比即FP/C0S6,當(dāng)功率因數(shù)降

低時，電流增大，在輸電線電阻電抗上壓降增大，使負(fù)載端電壓過低，嚴(yán)重

時，影響設(shè)備正常運(yùn)行，用戶無法用電。此外，電阻上消耗的功率與電流平

方成反比，電流增大要引起線損增加。

提高功率因數(shù)的措施有：

合理地挑選和使用電氣設(shè)備，用戶的同步電動機(jī)可以提高功率因數(shù)，甚

至可以使功率因數(shù)為負(fù)值，即進(jìn)相運(yùn)行。而感應(yīng)電動機(jī)功率因數(shù)很低，尢其

是空載和輕載運(yùn)行時，所以應(yīng)該避免感應(yīng)電動機(jī)空載或輕載運(yùn)行。

安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器或靜止補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備，使電路中總的無功功率減少。

9.什么是三相交流電源？它和單相交流電比有何優(yōu)點(diǎn)？

由三個頻率相同，振幅相等，相位依次互差120度電角度的交流電勢組

成的電源稱為三相交流電源。它是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。日常生活中所

用的單相交流電，實(shí)際上是由三相交流電的一相提供的，由單相發(fā)電機(jī)發(fā)出

的單相交流電源現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。

三相交流電較單相交流電有很多優(yōu)點(diǎn)，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉(zhuǎn)

換成機(jī)械能等方面都有明顯的優(yōu)越性。例如：制造三相發(fā)電機(jī)、變壓器都較

制造容量相同的單相發(fā)電機(jī)、變壓器節(jié)省材料，而且構(gòu)造簡單，性能優(yōu)良，

又如，由同樣材料所制造的三相電機(jī)，其容量比單相電機(jī)大50%,在輸送同

樣功率的情形下，三相輸電線較單相輸電線可節(jié)省有色金屬25%,而且電能

損耗較單相輸電時少。由于三相交流電有上述優(yōu)點(diǎn)所以獲得了廣泛的應(yīng)用。

10.三相對稱電路的功率如何運(yùn)算？

三相對稱電路，不論負(fù)載接成星形還是三角形，運(yùn)算功率的公式完全相

同:

有功功率：P=U線*1線*Sin①；

無功功率：P=U線*1線*Cos①；

視在功率：P=U線*1線。

11.什么是中性點(diǎn)位移現(xiàn)象？

在三相電路中電源電壓三相對稱的情形下，不管有無中性線，中性點(diǎn)的

電壓都等于零。如果三相負(fù)載不對稱，且沒有中性線或中性線阻抗較大，則

三相負(fù)載中性點(diǎn)就會顯現(xiàn)電壓，這種現(xiàn)象成為中性點(diǎn)位移現(xiàn)象。

12.什么是電源的星形、三角形連接方式？

12.1電源的星形連接：將電源的三相繞組的末端X、Y、Z連成一節(jié)點(diǎn)，

而始端A、B、C分別用導(dǎo)線引出接到負(fù)載，這種接線方式叫電源的星形連接

方式，或稱為Y連接。如我廠的發(fā)電機(jī)接線。

三繞組末端所連成的公共點(diǎn)叫做電源的中性點(diǎn)，如果從中性點(diǎn)引出一

根導(dǎo)線，叫做中性線或零線。對稱三相電源星形連接時，線電壓是相電壓的

倍，且線電壓相位超前有關(guān)相電壓30。。如我廠的主變?yōu)閅n,dH,在差動保

護(hù)中為了將超前的30°補(bǔ)償過來，主變高、低壓側(cè)的電流互感器的接線采用

D,Y接線。

12.2電源的三角形連接：將三相電源的繞組，依次首尾相連接構(gòu)成的閉

合回路，再以首端A、B、C引出導(dǎo)線接至負(fù)載，這種接線方式叫做電源的三

角形連接，或稱為△連接。

三角形相連接時每相繞組的電壓即為供電系統(tǒng)的線電壓。

13.什么叫做內(nèi)部過電壓？什么叫大氣過電壓？對設(shè)備有什么危害？

內(nèi)部過電壓是由于操作、事故或電網(wǎng)參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍?，引起電力?/p>

統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生突然變化時，引起的對系統(tǒng)有危害的過電壓。

大氣過電壓也叫外部過電壓，是由于對設(shè)備直擊雷擊造成直擊雷過電壓

或雷擊于設(shè)備鄰近的，在設(shè)備上產(chǎn)生的感應(yīng)雷過電壓。

內(nèi)部過電壓和大氣過電壓都較高，可能引起絕緣薄弱點(diǎn)的閃絡(luò)，引起電

氣設(shè)備絕緣損壞，甚至燒毀。

14.什么是相電流、相電壓和線電流、線電壓？

由三相繞組連接的電路中，每個繞組的始端與末端之間的電壓叫相電壓。

各繞組始端或末端之間的電壓叫線電壓。各相負(fù)荷中的電流叫相電流。各斷

線中流過的電流叫線電流。

15.什么叫保護(hù)接地和保護(hù)接零？

保護(hù)接地是指把電氣設(shè)備金屬外殼、框架等通過接地裝置與大地可靠的

接地。在電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，它是保護(hù)人身安全的重要措施。保護(hù)接

零是在電源中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)中，把電氣設(shè)備的金屬外殼、框架等與中性點(diǎn)

引出的中線相連接，同時也是保護(hù)人身安全的重要措施。

16.什么叫電氣設(shè)備的倒閘操作？

當(dāng)電氣設(shè)備檢修或故障時，運(yùn)行人員須將電氣設(shè)備停電并布置安全措施,

使檢修人員能夠安全地將設(shè)備檢修完畢，這種將電氣設(shè)備由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為

另一種狀態(tài)時，需要進(jìn)行的一系列操作就稱為電氣設(shè)備的倒閘操作。

17.什么叫異步？

異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須小于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，兩個轉(zhuǎn)速不能同

步，故稱“異步”。

18.什么叫異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率？

異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差叫轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值

的百分值叫異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率。

19.什么是“遠(yuǎn)后備”？

“遠(yuǎn)后備”是指當(dāng)元件故障而其保護(hù)裝置式開關(guān)拒絕動作時，由各電源

側(cè)的相鄰元件保護(hù)裝置動作將故障切開。

20.什么是“近后備”？

“近后備”則用雙重化配置方式加強(qiáng)元件本身的保護(hù)，使之在區(qū)內(nèi)故障

時，保護(hù)無拒絕動作的可能，同時裝設(shè)開關(guān)失靈保護(hù)，以便當(dāng)開關(guān)拒絕跳閘

時啟動它來切開同一變電所母線的高壓開關(guān)，或遙切對側(cè)開關(guān)。

21.什么是零序保護(hù)？

在大短路電流接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障后，就有零序電流、零序電壓和

零序功率顯現(xiàn)，利用這些電氣量構(gòu)成保護(hù)接地短路的繼電保護(hù)裝置統(tǒng)稱為零

序保護(hù)。

22.什么叫距離保護(hù)？

距離保護(hù)是以距離測量元件為基礎(chǔ)構(gòu)成的保護(hù)裝置，其動作和挑選性取

決于本地測量參數(shù)（阻抗、電抗、方向）與設(shè)定的被保護(hù)區(qū)段參數(shù)的比較結(jié)

果，而阻抗、電抗又與輸電線的長度成正比，故名距離保護(hù)。

23.什么是小電流接地系統(tǒng)？

中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，由于

不能構(gòu)成短路回路，接地電流往往比負(fù)荷電流小得多，所以這種系統(tǒng)稱為是

小電流接地系統(tǒng)。一樣66kv及以下系統(tǒng)常采用這種系統(tǒng)。

24.什么是大電流接地系統(tǒng)？

中性點(diǎn)直接接地（包括經(jīng)小阻抗接地）得系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時,

接地電流一樣都比較大，所以稱為大電流接地系統(tǒng)。一樣HOkv及以上的系

統(tǒng)采用大電流接地系統(tǒng)。

第二節(jié)發(fā)電機(jī)部分基礎(chǔ)知識

1、發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行中，應(yīng)保持額定頻率50HZ,答應(yīng)變化范疇為額定值的土

0.2%,在此范疇內(nèi)時，發(fā)電機(jī)可按額定容量運(yùn)行。當(dāng)頻率變化超過上述

范疇時，應(yīng)使定子、轉(zhuǎn)子電流和各部位溫度不超過額定值。其影響如下:

1.1頻率降低引起轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降低，使兩端風(fēng)扇鼓進(jìn)的風(fēng)量降低，使發(fā)

電機(jī)冷卻條件變壞，各部分溫度升高。

1.2頻率低，致使轉(zhuǎn)子線圈的溫度增加，否則就得降低出力。

1.3頻率低還可能引起汽機(jī)斷葉片。

1.4頻率降低時，為了使端電壓保持不變，就得增加磁通，這就容易使

定子鐵芯飽和，磁通逸出，使機(jī)座的某些結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生局部高溫，有的部

位甚至冒火星。

1.5頻率低時，廠用電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，致使出力下降，也對用戶用電

的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、效率等都有不良的影響。

1.6頻率低，電壓也低，這是因?yàn)楦袘?yīng)電勢的大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)的緣故，

同時發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低還使同軸勵磁機(jī)的輸出減少，影響無功的輸出。

2、在額定負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)三相電流之差，不得超過額定電流的

10%,同時任何一相的電流不得大于額定值。原因如下：

2.1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面過熱。三相電流不對稱，產(chǎn)生負(fù)序磁場，這個磁場

掃過轉(zhuǎn)子表面、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生二倍工頻電流而引起損耗，造成局部高溫，

轉(zhuǎn)子線圈的溫度受到直接的影響。

2.2轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。一樣振動是由脈動力矩造成的，而脈動力矩的產(chǎn)生

與轉(zhuǎn)子磁場不對稱有關(guān)。不對稱的三相電流所產(chǎn)生的負(fù)序磁場與轉(zhuǎn)子有相

對速度，而轉(zhuǎn)子磁路是不對稱的，當(dāng)負(fù)序磁場正對著轉(zhuǎn)子縱軸鄰近時，氣

隙小，磁阻小，磁通就大，定子與轉(zhuǎn)子的作用力就大，反之，當(dāng)負(fù)序磁場

對著轉(zhuǎn)子橫軸鄰近時，氣隙大，磁阻大，定子轉(zhuǎn)子的作用力就小。這樣，

負(fù)序磁場與轉(zhuǎn)子之間作用力時大時小，使力矩脈動，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。

所以發(fā)電機(jī)三相電流不平穩(wěn)度愈大，這些不利因素愈利害。因此規(guī)程規(guī)定

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時三相電流不對稱程度不得超過額定值的10%o

3、發(fā)電機(jī)采用星形連接的特點(diǎn)：

發(fā)電機(jī)的電動勢隨時間變化的波形取決于氣隙中磁通密度沿空間分布

的形狀，在實(shí)際的電機(jī)結(jié)構(gòu)中，不可能使磁通密度沿空間的分布完全做到

正弦分布，只能說是接近正弦分布，所以磁通勢中都有高次諧波，電動勢

中也有高次諧波。在高次諧波中，三次諧波占主要成分，其特點(diǎn)是A、B、C

三相電動勢中三個三次諧波電動勢是同相的。如果將發(fā)電機(jī)接成三角形接

線的話，那么在三角形接線中的三個三次諧波電動勢疊加，三次諧波的電

流可以流通，這個電流就會產(chǎn)生額外的損耗使發(fā)電機(jī)繞組發(fā)熱；而在星形

接線中，因?yàn)槿沃C波電動勢都同時指向中性點(diǎn)或背向中性點(diǎn)，三次諧波

電流構(gòu)不成回路，不能流通，雖然三次諧波電動勢存在于相電動勢中，但

是并不存在于線電動勢中，因此他們互相抵消了，所以發(fā)電機(jī)一樣都接成

星形接線。

4、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性：

4.1發(fā)電機(jī)對稱運(yùn)行特性：

4.1.1同步發(fā)電機(jī)的基本特性：

同步發(fā)電機(jī)對稱運(yùn)行是指電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定值且保持恒定，并供給三相

對稱負(fù)載時的一種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式。此時，同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能可以通過

它的基本特性，以及由這些特性所求得的一些主要參數(shù)來加以說明。對稱

運(yùn)行時，同步發(fā)電機(jī)的主要變量有端電壓U、電樞電流I、激磁電流If和功

率因數(shù)cos9o說明上述變量之間關(guān)系的函數(shù)或曲線即為同步發(fā)電機(jī)的基本

特性。一樣用特性曲線只能表示兩個變量之間的關(guān)系，由此，同步機(jī)有以

下幾個基本特性：

a)空載特性：當(dāng)1=0時，Uo=/(1/)0

b)短路特性：當(dāng)U=0時，Ik=f(I/)。

表征同步電機(jī)特性的主要參數(shù)是同步電抗Xs、Xd、Xq及漏抗X。

4.1.2同步發(fā)電機(jī)的空載特性：

同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，其轉(zhuǎn)于由原動機(jī)帶動。正常運(yùn)行時其轉(zhuǎn)

速固定不變，恒等于額定轉(zhuǎn)速一一同步轉(zhuǎn)速。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組加上

直流激磁，而電樞繞組開路，即為同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。其時，空氣隙

中只有一個由轉(zhuǎn)子激磁的機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場截切電樞繞組便將感應(yīng)三

相對稱的空載電勢Eo,由于電樞繞組開路，所以這時同步發(fā)電機(jī)的端電壓

即等于空載電勢Eoo空載運(yùn)行特性就是討論轉(zhuǎn)子直流激磁電流I/和空載電

勢Eo的關(guān)系。實(shí)際運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行是很少遇到的，但空載特性Eo

=/(If)卻是同步電機(jī)的一個重要特性，體現(xiàn)著電機(jī)中磁與電的關(guān)系，并能

由此求出同步電機(jī)的一些主要參數(shù)。因?yàn)榭蛰d電勢和轉(zhuǎn)子磁場的每極磁通

中成正比，而轉(zhuǎn)子激磁電流和轉(zhuǎn)子激磁磁勢成正比，因此只要選用不同的

比例尺，Eo=f(I/)和同步電機(jī)的磁化曲線由是相同的。

4.1.3同步發(fā)電機(jī)的短路特性：

和空載運(yùn)行一樣，短路也不是同步電機(jī)的正常工作方式。同步發(fā)電機(jī)

的短路特性是指在進(jìn)行發(fā)電機(jī)三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)時，電樞短路電流/電

樞短路Ik與激磁電流If間的關(guān)系曲線。它不僅可以用來說明同步發(fā)電機(jī)的

性能，更主要的是可藉以測定同步電機(jī)的參數(shù)。發(fā)電機(jī)短路后，端電壓U

=0,電樞短路電流Ik=Eo/Za。由于電樞電阻和同步電抗相比較時可以略去

不計，即Zs?7乂，因此短路電流可認(rèn)為是純感應(yīng)性電流，內(nèi)功率因數(shù)角W

接近90度滯后。這時的電樞電流只有直軸分量，它所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)為純

粹的去磁作用。同步發(fā)電機(jī)在短路時的相量圖如圖18-5所示，其空載電勢

Eo和同步電抗電壓降/IkXs相等。如系凸極機(jī)，則所用的同步電抗應(yīng)為直

軸同步電抗。測定短路特性時，應(yīng)先將三相電樞繞組在出線端處短接，再

起動原功機(jī)將發(fā)電機(jī)帶到同步轉(zhuǎn)速，通入不同數(shù)值的激磁電流"讀取每次

相應(yīng)的短路電流幾即得同步發(fā)電機(jī)的短路特性。

4.2發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行特性：

一樣說來，同步發(fā)電機(jī)所帶的負(fù)載是對稱的。三相電力負(fù)載均系對稱

負(fù)載，必要的單相負(fù)載如照明負(fù)載等也被盡可能平均地分配于三相中。在

特別情形下，三相電力系統(tǒng)也有可能供給大容量的單相負(fù)載，如冶金用單

相電爐，從而引起三相電壓和三相電流的不對稱。不對稱負(fù)載將對同步發(fā)

電機(jī)帶來不利的影響，因而我們有必要來研究同步發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的分

析方法及所帶負(fù)載的容許不對稱程度。分析同步發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的基本

方法，和分析異步電機(jī)不對稱運(yùn)行的方法一樣是對稱分量法。應(yīng)用對稱分

量法，可以把發(fā)電機(jī)不對稱的三相電壓、電流及其所鼓勵的磁勢分解為正

序分量、負(fù)序分量和零序分量，然后對各個分量分別建立的端點(diǎn)方程式和

相序方程式，求解各序分量并研究各序分量分別所產(chǎn)生的成效，最后，將

它們疊加起來，就得出實(shí)際不對稱運(yùn)行的結(jié)果和影響。在不對稱運(yùn)行時，

同步發(fā)電機(jī)的空氣隙磁場為一橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，即除了正序旋轉(zhuǎn)磁場以外,

尚有負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場。因?yàn)樗鼈兊男D(zhuǎn)方向不同，所以轉(zhuǎn)子回路的反應(yīng)也各

不相同，對不同相序的電流，同步電機(jī)呈顯的電抗也就有不同的數(shù)值。

當(dāng)同步電機(jī)對稱運(yùn)行時，如前面各章所討論的情形，定子電流為一穩(wěn)

固的對稱三相電流，實(shí)際上即一組正序分量，它們所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(即正

序旋轉(zhuǎn)磁場)和轉(zhuǎn)子之間沒有相對運(yùn)動，這個磁場并不能在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生

感應(yīng)電勢，這個電流所遇到的電抗便是同步電抗。故同步電機(jī)的正序電抗

即系同步電抗，即X+=Xso

不對稱運(yùn)行時，負(fù)序電流所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速向著和轉(zhuǎn)

子轉(zhuǎn)向相反的方向旋轉(zhuǎn)，即該磁場將以兩倍同步轉(zhuǎn)速載切轉(zhuǎn)子繞組，將在

轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個兩倍于電源頻率的交變電流。對于負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場而言，

轉(zhuǎn)子繞組的作用為一短路繞組，致使負(fù)序電流所遇到的便不再是同步電抗,

而是另一個電抗X-稱它為負(fù)序電抗，其數(shù)值遠(yuǎn)較同步電抗為小。

負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子激磁繞組和阻尼繞組中所感應(yīng)的兩倍頻率的交變

電流，將引起附加的銅損耗；負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場還將在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流，從

而引起附加表面損耗。這些損耗都將使轉(zhuǎn)子溫升提高。止匕外，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁

場還將在轉(zhuǎn)子軸和定子機(jī)座引起振動。

當(dāng)零序電流流過定子繞組時，由各相零序電流所產(chǎn)生的三個脈動磁勢，

其幅值相等，時間上同相，而三者在空間各相隔120°電角度，因此三相

零序基波合成磁勢恰相互抵消，不形成氣隙互磁通，只存在一些漏磁場，

數(shù)值一樣很小。零序電流所遇到的電抗為帶有漏抗性質(zhì)的零序電抗，用xo

代表，X0較X一更小。

定子繞組中的單相短路電流將產(chǎn)生一個脈動電樞反應(yīng)磁場，它可以分

解為兩個向相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。正序旋轉(zhuǎn)磁場將以同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子

向著相同的方向旋轉(zhuǎn)，它并不截切轉(zhuǎn)子繞組，因而不會在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)

任何電勢；負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場將以2倍于同步轉(zhuǎn)速截切轉(zhuǎn)子繞組，因而將在轉(zhuǎn)

子繞組中感應(yīng)一具有2倍同步頻率的電流。這一具有2倍同步頻率的電流

將在激磁繞組回路中流通，也為一單相電流，它也將產(chǎn)生一脈動磁場，沿

著轉(zhuǎn)子磁軸以2倍同步頻率脈動。這一脈動磁場同樣可以分解為2個向著

相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，對于轉(zhuǎn)子各以2倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子本

身正以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)著，所以以上所得的由轉(zhuǎn)子電流所生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，

相對于定子的轉(zhuǎn)速便為同步轉(zhuǎn)速，它和定子負(fù)序磁場同步。由轉(zhuǎn)子電流所

生的正序旋轉(zhuǎn)磁場，相對于定子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速卻為3倍同步轉(zhuǎn)速，它將在定

子繞組中感應(yīng)一個三次諧波電流。定子繞組中的這個三次諧波電流分量又

將產(chǎn)生一個三次諧波的脈動磁場，沿著定子磁軸以3倍同步頻率脈動。該

三次諧波脈動磁場仍舊可以被分解為2個向著相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。

由此而得的正序旋轉(zhuǎn)磁場將以2倍同步轉(zhuǎn)速截切轉(zhuǎn)子繞組，與由轉(zhuǎn)子電流

中的二次諧波分量所全的正序旋轉(zhuǎn)磁場同步。負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場則將以4倍同

步轉(zhuǎn)速截切轉(zhuǎn)子繞組，因而在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個四次諧波電流。轉(zhuǎn)子電

流中的四次諧波分量將再鼓勵2個向相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場，對于轉(zhuǎn)子

以4倍同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其負(fù)序分量以3倍同步速度截切定子繞組，與由定

子電流中三次諧波分量所生的負(fù)序磁場同步；正序分量則以5倍同步轉(zhuǎn)速

截切定子繞組，因而在定子繞組中感應(yīng)一個五次諧波電流。由定子電流中

的五次諧波分量所產(chǎn)生的定子磁場，將在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一個六次諧波電

流。六次諧波的轉(zhuǎn)子電流，再將感應(yīng)一個七次諧波的定子電流。這種反復(fù)

反應(yīng)的過程，理論上將無限止地連續(xù)下去，結(jié)果是定子電流中包含有基波

分量和所有的奇次諧波分量，轉(zhuǎn)子電流中包含有直流部分和所有的偶次諧

波分量。

5、準(zhǔn)同期并列的條件及不符合這些條件所產(chǎn)生的后果：

5.1電壓相等。其后果是并列后，發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)間有無功性質(zhì)的環(huán)流顯

現(xiàn)。

5.2電壓相位一致。其后果是可能產(chǎn)生很大的沖擊電流，使發(fā)電機(jī)燒毀,

或使端部受到龐大的電動力的作用而損壞。

5.3頻率不等：其后果是將產(chǎn)生拍振電壓和拍振電流，這個拍振電流的

有功成分在發(fā)電機(jī)機(jī)軸上產(chǎn)生的力矩，將使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生氣械振動。當(dāng)頻率

相差較大時，甚至使發(fā)電機(jī)并入后不能同步。

5.4相序不同會嚴(yán)重?zé)龤Оl(fā)電機(jī)。

6、發(fā)電機(jī)大軸接地電刷的用途：

6.1排除大軸對地的靜電電壓。

6.2供轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置用。

6.3供測量轉(zhuǎn)子線圈正、負(fù)極對地電壓用。

7、發(fā)電機(jī)三相電流不對稱運(yùn)行的影響：

7.1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面過熱。三相電流不對稱，產(chǎn)生負(fù)序磁場，這個磁場掃

過轉(zhuǎn)子表面、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生二倍工頻電流而引起損耗，造成局部高溫，轉(zhuǎn)

子線圈的溫度受到直接的影響。

7.2轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。一樣振動是由脈動力矩造成的，而脈動力矩的產(chǎn)生與

轉(zhuǎn)子磁場不對稱有關(guān)。不對稱的三相電流所產(chǎn)生的負(fù)序磁場與轉(zhuǎn)子有相對

速度，而轉(zhuǎn)子磁路是不對稱的，當(dāng)負(fù)序磁場正對著轉(zhuǎn)子縱軸鄰近時，氣隙

小，磁阻小，磁通就大，定子與轉(zhuǎn)子的作用力就大，反之，當(dāng)負(fù)序磁場對

著轉(zhuǎn)子橫軸鄰近時，氣隙大，磁阻大，定子轉(zhuǎn)子的作用力就小。這樣，負(fù)

序磁場與轉(zhuǎn)子之間作用力時大時小，使力矩脈動，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。

所以發(fā)電機(jī)三相電流不平穩(wěn)度愈大，這些不利因素愈利害。因此規(guī)程規(guī)定

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時三相電流不對稱程度不得超過額定值的10%o

8、端電壓高了對發(fā)電機(jī)本身的影響。

電壓高時對發(fā)電機(jī)的影響：

8.1有可能使轉(zhuǎn)子繞組的溫度升高到超出答應(yīng)值；

8.2定子鐵芯溫度升高；

8.3定子的結(jié)構(gòu)部件可能顯現(xiàn)局部高溫；

8.4對定子繞組絕緣產(chǎn)生威逼。

9、端電壓低了對發(fā)電機(jī)本身的影響。

9.1降低運(yùn)行的穩(wěn)固性，一個是并列運(yùn)行的穩(wěn)固性，一個是發(fā)電機(jī)電壓

調(diào)劑的穩(wěn)固性。

9.2定子繞組溫度可能升高。

10、頻率高了或低了對發(fā)電機(jī)本身的影響。

頻率最高不應(yīng)超過52.5HZ,即超出額定值的5虬頻率增高，主要是受

轉(zhuǎn)動機(jī)械強(qiáng)度限制，頻率高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，而轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子上的離心力

就增大，這就易使轉(zhuǎn)子的某些部件損壞。

頻率低對發(fā)電機(jī)的影響：

10.1頻率降低引起轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降低，使兩端風(fēng)扇鼓進(jìn)的風(fēng)量降低，使發(fā)

電機(jī)冷卻條件變壞，各部分溫度升高。

10.2頻率低，致使轉(zhuǎn)子線圈的溫度增加，否則就得降低出力。

10.3頻率低還可能引起汽機(jī)斷葉片。

10.4頻率降低時，為了使端電壓保持不變，就得增加磁通，這就容易使

定子鐵芯飽和，磁通逸出，使機(jī)座的某些結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生局部高溫，有的部

位甚至冒火星。

10.5頻率低時，廠用電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，致使出力下降，也對用戶用電

的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、效率等都有不良的影響。

10.6頻率低，電壓也低，這是因?yàn)楦袘?yīng)電勢的大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)的緣故，

同時發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低還使同軸勵磁機(jī)的輸出減少，影響無功的輸出。

第三節(jié)變壓器部分基礎(chǔ)知識

1、變壓器作工作原理：變壓器工作原理是基于“電生磁、磁生電”這個基本

的電磁現(xiàn)象。以雙繞組變壓器為例，當(dāng)一次線圈加上電壓UL流過交流

電流il時，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，這些磁通的大部分即鏈接著本線圈，

也匝鏈著二次線圈，稱為主磁通。在主磁通作用下兩側(cè)線圈分別感應(yīng)起電

勢E1和E2,電勢的大小與匝數(shù)成正比。

2、作用：電力系統(tǒng)中，在向遠(yuǎn)方輸送電力時，為了減少線路上的電能損耗，

需要把電壓升高，為了滿足用戶用電需要，又需要把電壓降低，變壓器就

是用來改變電壓高低的電器設(shè)備。僅改變交流電的電壓，進(jìn)行能量的傳遞,

而不能產(chǎn)生能量，遵守能量轉(zhuǎn)換和守恒原理。

3、分類：

3.2按相數(shù)：單相、三相；

3.3按繞組數(shù)目：雙繞組、三繞組；

3.4按冷卻介質(zhì)：油浸式（自冷、風(fēng)冷、水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)及導(dǎo)向風(fēng)冷

或水冷）、干式；

4、變壓器并列運(yùn)行的條件：

變壓器是電力網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備，由于連續(xù)運(yùn)行的時間長，為了使

變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及提高供電的可靠性和靈活性，在運(yùn)行中通常將兩臺

或以上變壓器并列運(yùn)行。變壓器并列運(yùn)行，就是將兩臺或以上變壓器的一

次繞組并聯(lián)在同一電壓的母線上，二次繞組并聯(lián)在另一電壓的母線上運(yùn)行。

其意義是：當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障時，并列運(yùn)行的其它變壓器仍可以連續(xù)

運(yùn)行，以保證重要用戶的用電；或當(dāng)變壓器需要檢修時可以先并聯(lián)上備用

變壓器，再將要檢修的變壓器停電檢修，既能保證變壓器的計劃檢修，又

能保證不中斷供電，提高供電的可靠性。又由于用電負(fù)荷季節(jié)性很強(qiáng)，在

負(fù)荷輕的季節(jié)可以將部分變壓器退出運(yùn)行，這樣既可以減少變壓器的空載

損耗，提高效率，又可以減少無功勵磁電流，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高

系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。變壓器并列運(yùn)行最理想的運(yùn)行情形是：當(dāng)變壓器已經(jīng)并列

起來，但還沒有帶負(fù)荷時，各臺變壓器之間應(yīng)沒有循環(huán)電流；同時帶上負(fù)

荷后各臺變壓器能合理地分配負(fù)荷，即應(yīng)該按照它們各自的容量比例來分

擔(dān)負(fù)荷。因此，為了達(dá)到理想的運(yùn)行情形，變壓器并列運(yùn)行時必須滿足下

面條件：

4.1.額定電壓分別相等（答應(yīng)誤差在±5%以內(nèi)）；

若加于變壓器的電壓低于額定值，對變壓器壽命不會有任何不良影響，

但將影響變壓器容量不能充分利用。若加于變壓器的電壓高于額定值，對

變壓器是有不良影響的。當(dāng)外加電壓增大時，鐵芯的飽和程度增加，使電

壓和磁通的波形發(fā)生嚴(yán)重的畸變，且使變壓器的空載電流大增。電壓波形

的畸變也即顯現(xiàn)高次諧波，這要影響電能的質(zhì)量，其危害如下：

4.1.h引起用戶電流波形的畸變，增加電機(jī)和線路上的附加損耗。

4.1.2.可能在系統(tǒng)中造成揩波共振現(xiàn)象，導(dǎo)致過電壓使絕緣損壞。

4.1.3、線路中電流的高次諧波會影響電訊線路，干擾電訊的正常工作。

4.1.4.某些高次諧波會引起某些繼電保護(hù)裝置不正確動作。

4.2.接線組別相同；

在變壓器的聯(lián)接組別中“Yn”表示一次側(cè)為星形帶中性線的接線,Y表示

星形，n表示帶中性線；“d”表示二次側(cè)為三角形接線?！?1”表示變壓器二次

側(cè)的線電壓Uab滯后一次側(cè)線電壓UAB330度（或超前30度）。我廠主變

的接線組別就是“Yn,d11"，其中11就是表示：當(dāng)一次側(cè)線電壓相量作為

分針指在時鐘12點(diǎn)的位置時，二次側(cè)的線電壓相量在時鐘的11點(diǎn)位置。

也就是，二次側(cè)的線電壓Uab滯后一次側(cè)線電壓UAB330度（或超前30

度）。如果接線組別不同，說明并列變壓器的二次線電壓不同相，在二次繞

組回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流，會燒毀繞組。

4.3.阻抗電壓應(yīng)相等（答應(yīng)誤差在±10%以內(nèi)）；

阻抗電壓是將變壓器的二次繞組短路，使一次繞組電壓慢慢加大，當(dāng)

二次繞組的短路電流達(dá)到額定電流時，一次繞組所施加的電壓（短路電壓）

與額定電壓的比值百分?jǐn)?shù)。阻抗電壓Uk（%）是涉及到變壓器成本、效率

和運(yùn)行的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和對變壓器進(jìn)行狀態(tài)診斷的主要參數(shù)依據(jù)之一。阻

抗電壓不等的變壓器并列運(yùn)行時，其變壓器的負(fù)荷分配與變壓器的阻抗電

壓大小成反比。因此要求并列運(yùn)行的變壓器其阻抗電壓值之差應(yīng)在10%以

內(nèi)。

4.4.相序相同；

5、新變壓器或大修后的變壓器在正式投運(yùn)前要做沖擊試驗(yàn)的原因：

5.1.檢查變壓器絕緣強(qiáng)度能否承擔(dān)全電壓或操作過電壓的沖擊。當(dāng)拉開

空載變壓器時，是切斷很小的激磁電流,可能在激磁電流到達(dá)零點(diǎn)之前發(fā)生

強(qiáng)制熄滅，由于斷路器的截流現(xiàn)象，使具有電感性質(zhì)的變壓器產(chǎn)生的操作過

電壓，其值除與開關(guān)的性能、變壓器結(jié)構(gòu)等有關(guān)外，變壓器中性點(diǎn)的接地方式

也影響切空載變壓器過電壓。一樣不接地變壓器或經(jīng)消弧線圈接地的變壓

器，過電壓幅值可達(dá)4-4.5倍相電壓,而中性點(diǎn)直接接地的變壓器，操作過電壓

幅值一樣不超過3倍相電壓。這也是要求做沖擊試驗(yàn)的變壓器中性點(diǎn)直接

接地的原因所在。

5.2.考核變壓器在大的勵磁涌流作用下的機(jī)械強(qiáng)度和考核繼電保護(hù)在大

的勵磁涌流作用下是否會誤動。新變壓器投入一樣需沖擊五次，大修后的變

壓器投入一樣需沖擊三次。

5.3.取變壓器油樣時不退瓦斯保護(hù)的原因：

因?yàn)橹皇侨∩倭康挠陀脕碛唾|(zhì)分析，是不用退出瓦斯保護(hù)，因?yàn)槿∮?/p>

量很少。取油時油流方向是反的，不會引起瓦斯動作，重瓦斯整定值是油

流速度達(dá)到一定值時我們是1M每秒，所以取少量油不可能是油流向油枕

產(chǎn)生很高的速度，而且重瓦斯擋板動作方向也是相反的。

6、瓦斯繼電器。

6.1瓦斯繼電器工作原理與作用：

在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板,

兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以環(huán)繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常

運(yùn)行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開;

檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生

輕微故障時，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲油柜途中第一積存于

瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，

接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，

則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方

向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點(diǎn)方

向移動，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重

瓦斯”。重瓦斯動作，立刻切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)

大，起到保護(hù)變壓器的作用。

6.2瓦斯繼電器保護(hù)范疇：

瓦斯保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)，油箱內(nèi)繞組相間短路、繞組匝間短路、

繞組與鐵芯或與外殼間的短路、鐵芯故障、油面下降、分接開關(guān)接觸不良

等使瓦斯保護(hù)動作。但是它不能反映油箱外部電路（如引出線上）的故障,

所以不能作為保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的唯獨(dú)保護(hù)裝置。另外，瓦斯保護(hù)也易

在一些外界因素（如地震）的干擾下誤動作，對此必須采取相應(yīng)的措施。

6.3瓦斯繼電器的安裝：

瓦斯繼電器安裝在變壓器到儲油柜的連接管路上，安裝時應(yīng)注意：

6.3.1先將氣體繼電器管道上的碟閥關(guān)嚴(yán)。如碟閥關(guān)不嚴(yán)或有其他情形，

必要時可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。

6.3.2新氣體繼電器安裝前，應(yīng)檢查有無檢驗(yàn)合格證明，口徑、流速是否

正確，內(nèi)外部件有無損壞，內(nèi)部如有暫時綁扎要拆開，最后檢查浮筒、檔

板、信號和跳閘接點(diǎn)的動作是否可靠，并關(guān)好放氣閥門。

6.3.3氣體繼電器應(yīng)水平安裝，頂蓋上標(biāo)示的箭頭方向指向油枕，工程中

答應(yīng)繼電器的管路軸線方向往油枕方向的一端稍高，但與水平面傾斜不應(yīng)

超過4%0

6.3.4打開碟閥向氣體繼電器充油，充滿油后從放氣閥門放氣。如油枕帶

有膠囊，應(yīng)注意充油放氣的方法，盡量減少和避免氣體進(jìn)入油枕。

6.3.5進(jìn)行保護(hù)接線時，應(yīng)防止接錯和短路，避免帶電操作，同時要防止

使導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)動和小瓷頭漏油。

6.3.6投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行絕緣搖測及傳動試驗(yàn)。

7、突然短路對變壓器的危害：

當(dāng)變壓器一次加額定電壓，二次端頭發(fā)生突然短路時，短路電流很大,

其值可達(dá)額定電流的20~30倍（小容量變壓器倍數(shù)小，大容量變壓器倍數(shù)

大）。強(qiáng)大的短路電流產(chǎn)生龐大的電磁力，對于大型變壓器來說，沿整個線

圈圓柱體表面的徑向壓力可能達(dá)幾百噸，沿軸向位于正中位置承擔(dān)壓力最

大的地方其軸向壓力也可能達(dá)幾百噸，可能線圈變形、蹦斷甚至毀壞。短

路電流使線圈損耗增大，嚴(yán)重發(fā)熱，溫度很快上升，導(dǎo)致線圈的絕緣強(qiáng)度

和機(jī)械強(qiáng)度降低，若保護(hù)不及時動作切除電源，變壓器就有可能燒毀。

第四節(jié)電動機(jī)部分基礎(chǔ)知識

1、感應(yīng)電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理：

感應(yīng)電機(jī)是一種交流電機(jī)，主要作為電動機(jī)使用。感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行時，

在氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運(yùn)動，從而在轉(zhuǎn)于繞組中感

生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。感應(yīng)電機(jī)和所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)一

樣，由固定和旋轉(zhuǎn)兩大部分組成。固定部分稱為定子，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子,

定轉(zhuǎn)子之間的小間隙稱為氣隙。為了減小電機(jī)的激磁電流，提高功率因數(shù),

感應(yīng)電機(jī)的氣隙比其他旋轉(zhuǎn)電機(jī)都小，一樣為0.2—2mm。

1.1感應(yīng)電機(jī)的定子：

定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。定子鐵心是電機(jī)磁

路的一部分，為了減少鐵心中由交變磁場引起的渦流和磁滯損耗，鐵心材

料選用0.5mm厚的硅鋼片疊成。10kW以上的電機(jī)，硅鋼片兩面應(yīng)涂有絕緣

漆以減少渦流損耗。?

1.2感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子

感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是

電機(jī)磁路的組成部分。鐵心材料也用o.5mm厚的硅鋼片疊成。鐵心與轉(zhuǎn)

軸之間必須可靠連接以傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子鐵心也平均沖出轉(zhuǎn)子槽以嵌放或

澆鑄轉(zhuǎn)子繞組。

2、感應(yīng)電動機(jī)的運(yùn)行原理：

感應(yīng)電動機(jī)是利用電磁感應(yīng)作用把能量從定子傳到轉(zhuǎn)子的，從工作原

理上講，它與變壓器相似，因此可以應(yīng)用變壓器的分析方法導(dǎo)出類似的基

本方程式、等效電路和相量圖。當(dāng)三相感應(yīng)電動機(jī)的定子繞組接至對稱的

三相電源時，便有三相電流流通，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，并建立旋轉(zhuǎn)磁場。

3、感應(yīng)電動機(jī)的啟動：

3.1全電壓直接起動：所謂全電壓直接起動，就是電動機(jī)經(jīng)開關(guān)直接接入額

定電壓的電網(wǎng)進(jìn)行起動。這種起動方法，操作和起動設(shè)備都很簡單，缺點(diǎn)是

起動電流大，一樣達(dá)4~7倍額定電流。直接起動受電網(wǎng)容量限制。一樣若單

機(jī)起動時，如不使電網(wǎng)電壓降低10%以上，是答應(yīng)全壓直接起動的。

3.2降壓起動：所謂降壓起動，就是利用某些設(shè)備或者采用電動機(jī)定子

繞組換接的方法，使電動機(jī)起動時，定子繞組的端電壓低于額定電壓，從

而減小起動電流，不過，因?yàn)殡妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)矩和端電壓平方成正比，所以起

動轉(zhuǎn)矩也就減小了。降壓起動主要有以下幾種方式。

3.2.1在定子電路中串電抗器起動

3.2.2星一三角《/△)起動：這只適用于正常運(yùn)行時定子繞組為三角形接

法的電動機(jī)。定子三相繞組引出線經(jīng)切換開關(guān)使繞組在起動時接成星形，

待升速后，再換成三角形接法投入正常運(yùn)行。

3.2.3自耦變壓器起動

3.3感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速：

感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式為：

n=(l-s)nl=(l-s)/60f/p

從上式看出，要改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，可以從三個方面著手。

1).改變電動機(jī)定子繞組的極對數(shù)目即變極調(diào)速。

2).改變電動機(jī)所接電源的頻率目即變頻調(diào)冷。

3).改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s。在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，臼

3.3.1變極調(diào)速：

變極調(diào)速的方法適用于三相籠型電動機(jī)，將定子繞組的極對數(shù)改變后,

籠型轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)會自動改變，并與定子繞組極對數(shù)相同。變極調(diào)速

不是平滑調(diào)速，而是有級調(diào)速、通常定子上只裝一套繞組，利用改變繞組

接法得到不同的極對數(shù)，故稱單繞組變極調(diào)速。

3.3.2變頻調(diào)速：_

用改變電源頻率來進(jìn)行電動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)劑，如使頻率H連續(xù)變化，則可

得到大范疇的平滑調(diào)速，因而調(diào)速性能好。只是需要一套價格較昂貴的變

頻裝置。

3.3.3繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速：

當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入的電阻增大時，由于機(jī)械慣性作用，電動機(jī)轉(zhuǎn)速不能

突變，則轉(zhuǎn)子電流隨電阻增加而減小，電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩又將隨轉(zhuǎn)子電

流減小而減小，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)受到破壞，因而使電動機(jī)減

速，轉(zhuǎn)差率增加，這時轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子電流隨轉(zhuǎn)差率增加而增加，直至

轉(zhuǎn)矩在新的轉(zhuǎn)速下達(dá)到重新平穩(wěn)為止。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，方法簡單而且可

以平均調(diào)速，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子串入電阻后使銅耗增加，電動機(jī)效率降低。

3.4感應(yīng)電動機(jī)的制動：

感應(yīng)電動機(jī)在拖動生產(chǎn)機(jī)械時，為滿足生產(chǎn)的需要，有時要求制動，

如起重機(jī)在重物下放時，為限制下放速度，就需要制動。所謂制動，是指

電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反的一種運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)

子運(yùn)動起制動作用。

3.4.1反接制動：

電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相反，故稱反接制動。具體有下述兩

種方法。

a）反接正轉(zhuǎn)：狀態(tài)下運(yùn)行的電動機(jī)定子任意兩相對調(diào)，則定子電流相序改

變，于是電機(jī)進(jìn)入s=2的制動狀態(tài)，這時的電磁轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動作用，

為了使反接時電流不致過大，對繞線式電動機(jī)，反接時可在轉(zhuǎn)子回路中串

入電阻，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)切斷電源。

b）正接反轉(zhuǎn)：起重機(jī)重物下放時，其運(yùn)行狀態(tài)便是正接反轉(zhuǎn)的制動狀態(tài)。

這時定子接線按電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時的接法不變（即所謂正接），利用轉(zhuǎn)子回

路串入較大電阻使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)進(jìn)入制動狀態(tài)。重物下放時，可調(diào)劑轉(zhuǎn)子所串

電阻的大小來控制下放速度。這種制動又稱倒拉反轉(zhuǎn)。

3.4.2能耗制動：

將正在運(yùn)行中的感應(yīng)電動機(jī)的定子繞組從電網(wǎng)中斷開，而改接到一個

直流電源上，由于直流激磁在氣隙中建立一個靜止的磁場，于是對正在旋

轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來說；相當(dāng)于磁場向后旋轉(zhuǎn)，因此由它感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的

轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)子起制動作用，這時轉(zhuǎn)子上的動能全部消耗在轉(zhuǎn)子銅耗和鐵耗中，

故稱能耗制動。

3.4.3回饋制動：

當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，

將電能回饋到電網(wǎng)。如起重機(jī)用改變電源相序使電機(jī)反轉(zhuǎn)下放重物，由于

電磁轉(zhuǎn)矩與重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向相同，下降速度將超過同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)n

>nl后，電磁轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，它與重力矩相平穩(wěn)時，電機(jī)以高于同步

轉(zhuǎn)速的速度勻速下放重物，此時，重物下降失去的位能轉(zhuǎn)換為電能回送給

電機(jī)所接的電網(wǎng)。

4、直流電機(jī)：

直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的總稱。直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)

換為電能；直流電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

4.1構(gòu)造

直流電動機(jī)主要由磁極、電樞和換向器組成。

4.2工作原理：

和其它各種電機(jī)一樣，直流電機(jī)有一閉合的主磁路。和磁通即在主磁

路中流通，且將與二個電路交鏈。其中一個電路是用以產(chǎn)生主磁