火電機組培訓(xùn)報告人：胡志光單位：華北電力大學(xué)《電氣設(shè)備及運行》講稿第二章汽輪發(fā)電機及運行技術(shù)第二章目錄

第一節(jié)汽輪發(fā)電機的基本知識第二節(jié)汽輪發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)第三節(jié)汽輪發(fā)電機的運行特性第四節(jié)汽輪發(fā)電機的啟、停操作和運行監(jiān)視第五節(jié)汽輪發(fā)電機的正常運行與調(diào)整第六節(jié)汽輪發(fā)電機的進相運行第七節(jié)汽輪發(fā)電機的異常運行和事故處理

復(fù)習(xí)思考題第一節(jié)汽輪發(fā)電機的基本知識一、汽輪發(fā)電機的工作原理

由汽輪機拖動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)至額定速，投入勵磁系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)子繞組中通過勵磁電流If，If產(chǎn)生主磁通Φ0，Φ0切割定子繞組，在定子繞組中產(chǎn)生交變電動勢E0，機端輸出三相交流電壓U，當U=UN時，將發(fā)電機并入電網(wǎng)，此時在定子繞組中通過三相交變電流I，該電流合成一個旋轉(zhuǎn)磁場ΦS，ΦS與Φ0同步旋轉(zhuǎn)，又相互作用，使發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機發(fā)出的對稱三相交流電動勢為：

eA=Emsin

teB=Emsin(

t–120°)eC=Emsin(

t–240°)

感應(yīng)電動勢的頻率取決于發(fā)電機的磁極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n。當轉(zhuǎn)子為一對磁極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組中的感應(yīng)電動勢正好交變一次，即一個周期；當轉(zhuǎn)子有p對磁極時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，感應(yīng)電動勢就交變了p個周期。設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n（r/min），則感應(yīng)電動勢的頻率為：

二、汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)發(fā)電機本體主要由一個不動的定子（包括機座和端蓋、定子鐵芯和定子繞組、定子出線和出線盒、定子水路、氫冷卻器、隔振裝置和端部結(jié)構(gòu)等）和一個可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子（包括轉(zhuǎn)子鐵芯和繞組、繞組電氣連接件、轉(zhuǎn)軸、風扇、阻尼系統(tǒng)等）構(gòu)成。如圖所示。發(fā)電機的本體結(jié)構(gòu)剖視圖1.汽輪發(fā)電機的本體組成2.1000MW汽輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)特點1）定子機座采用緊湊式，冷卻器四角布置。2）定子鐵芯采用有方向性的硅鋼片，表面烘焙無機清漆。3）定子鐵芯端部結(jié)構(gòu)采用銅屏蔽及磁分路技術(shù)。4）定子水冷線圈具有最大銅填充量，上下層線圈截面不等。5）定子絕緣采用F級絕緣，按B級溫度限制。6）定子線圈端部采用滑移結(jié)構(gòu)。7）定子瓷套端子采用30kA等級氫冷結(jié)構(gòu)。8）轉(zhuǎn)子冷卻方式采用氣隙取氣，帶風區(qū)隔環(huán)技術(shù)。9）轉(zhuǎn)子軸采用高強度NiCrMoV合金材料。10）轉(zhuǎn)子護環(huán)采用高強度18Mn-18Cr材料，即剛度較大鋼鍛件。11）轉(zhuǎn)子軸振采用經(jīng)過最優(yōu)化的小長徑（L/D）比。12）轉(zhuǎn)子橫截面確保最大線圈空間。13）轉(zhuǎn)子端蓋式軸承采用橢圓型軸承。14）轉(zhuǎn)子密封瓦采用雙環(huán)式結(jié)構(gòu)。15）密封油系統(tǒng)采用單流系統(tǒng)。發(fā)電機的輔助設(shè)備主要包括：（1）勵磁系統(tǒng)（勵磁變壓器、可控整流器、勵磁調(diào)節(jié)器、滅磁裝置和起勵電源等）；（2）繼電保護裝置（縱差、匝間、定子接地、轉(zhuǎn)子接地、失磁、逆功率、過負荷、不對稱等）；（3）氫、油、水系統(tǒng)（氫氣冷卻系統(tǒng)、油密封系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)）；（4）測量、監(jiān)視、控制系統(tǒng)（氣體控制裝置、冷卻水控制裝置、各種氫氣壓力表、氫氣純度表、軸密封油壓力表、冷卻系統(tǒng)溫度元件、發(fā)電機內(nèi)部氣體溫度元件、繞組溫度和定子鐵芯端部結(jié)構(gòu)件的溫度元件和用來監(jiān)控定子繞組冷卻水的溫度、壓力、流量和導(dǎo)電率的元件等）。3.發(fā)電機的輔助系統(tǒng)汽輪發(fā)電機整體結(jié)構(gòu)外形圖

汽輪發(fā)電機整體結(jié)構(gòu)剖視圖

汽輪發(fā)電機的基座和定子鐵心

1.汽輪發(fā)電機定子結(jié)構(gòu)圖

汽輪發(fā)電機定子結(jié)構(gòu)圖定子繞組在定子槽內(nèi)布置圖1—槽楔；2—波紋板；3—熱彈性絕緣；4—上層空心繞組；5—下層實心繞組

2.汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖

汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子外形圖

汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子外形圖

汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子的護環(huán)和端部結(jié)構(gòu)

汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子外形圖

序號名稱單位設(shè)計值試驗值保證值備注規(guī)格型號發(fā)電機型號QFSN-1000-2-27額定容量SnMVA11121112額定功率PnMW1000最大連續(xù)輸出功率PmaxMW與汽輪機T-MCR工況出力相匹配最大連續(xù)視在功率SmaxMVA與汽輪機T-MCR工況出力相匹配額定功率因數(shù)CosΦn0.9定子額定電壓UnkV27定子額定電流InA23759額定頻率fnHz50額定轉(zhuǎn)速nnr/min3000額定勵磁電壓UfnV453.6（100C）額定勵磁電流IfnA5049定子線圈接線方式Y(jié)Y冷卻方式水氫氫勵磁方式靜態(tài)自并勵勵磁方式三、發(fā)電機的主要技術(shù)參數(shù)

參數(shù)性能定子每相直流電阻（95℃）Ω0.00130.0013轉(zhuǎn)子線圈直流電阻（95℃）Ω0.0910.09035定子每相對地電容μf

A相μf0.194

B相μf0.194

C相μf0.194轉(zhuǎn)子線圈自感LH0.8直軸同步電抗Xd%213.83217橫軸同步電抗Xq%213.83217直軸瞬變電抗（不飽和值）X’du%28.2127.20直軸瞬變電抗（飽和值）X’d%2625≤28橫軸瞬變電抗（不飽和值）X’qu%42橫軸瞬變電抗（飽和值）X’q%35直軸超瞬變電抗（不飽和值）X”du%18.9920.16直軸超瞬變電抗（飽和值）X”d%1818.54＞15橫軸超瞬變電抗（不飽和值）X”qu%21橫軸超瞬變電抗（飽和值）X”q%18負序電抗（不飽和值）X2u%21.1722.4負序電抗（飽和值）X2%17.6418.67零序電抗（不飽和值）X0u%10.8710.6零序電抗（飽和值）X0%10.8710.6

直軸開路瞬變時間常數(shù)T’dos9.7橫軸開路瞬變時間常數(shù)T’qos1.0直軸短路瞬變時間常數(shù)T’ds1.11.21橫軸短路瞬變時間常數(shù)T’qs0.23直軸開路超瞬變時間常數(shù)T”dos0.07橫軸開路超瞬變時間常數(shù)T”qos0.13直軸短路超瞬變時間常數(shù)T”ds0.050.04橫軸短路超瞬變時間常數(shù)T”qs0.050.04滅磁時間常數(shù)Tdms1.9轉(zhuǎn)動慣量GD2t*m277.4短路比SCR0.530.54≥0.53穩(wěn)態(tài)負序電流I2％6暫態(tài)負序電流能力I22ts6允許頻率偏差±％2允許定子電壓偏差±％5強迫停機率%＜0.5失磁異步允許能力MWmin20015調(diào)峰能力次允許10000次起停機進相運行能力MWCosΦ=0.95（超前），額定有功長期連續(xù)運行

電話諧波因數(shù)THF％≤10.111≤1電壓波形正弦畸變率Ku％≤30.6≤3三相短路穩(wěn)態(tài)電流％150暫態(tài)短路電流有效值（交流分量）相－中性點％589相－相％4323相％455次暫態(tài)短路電流有效值（交流分量）相－中性點％639相－相％4803相％555三相短路最大電流值（直流分量峰值）％1110相－相短路最大電磁轉(zhuǎn)矩MNm3056匯水管絕緣電阻kΩ≥35振動相關(guān)值臨界轉(zhuǎn)速（一階）r/min780臨界轉(zhuǎn)速（二階）r/min2300臨界轉(zhuǎn)速（三階）r/min臨界轉(zhuǎn)速軸承振動值mm≤0.08≤0.08臨界轉(zhuǎn)速軸的振動值mm≤0.15≤0.15超速時軸承振動值mm≤0.08≤0.08

額定轉(zhuǎn)速軸承座振動值垂直mm≤0.025≤0.025水平mm≤0.025≤0.025軸向mm額定轉(zhuǎn)速時軸振動值（互成90。、二個方向成45。）

X方向mm≤0.05≤0.05

Y方向mm≤0.05≤0.05定子繞組端部振動頻率fzHz≤94，≥115定子繞組端部振動幅值mm≤0.25噪音dB(A)≤85≤85損耗和效率（靜態(tài)勵磁，額定條件下）kW定子繞組銅耗Qcu1(IEC標準，95℃時電阻)kW22622192定子鐵耗QFekW1180943勵磁損耗Qcu2(IEC標準，95℃時電阻)kW24592183短路附加損耗QkdkW14411386機械損耗QmkW23402146勵磁變+整流柜kW246218電刷摩擦耗+風扇損耗kW包含在機械損耗總損耗∑QkW99289068滿載效率η％99.0299.11≥99.1

絕緣等級和溫度轉(zhuǎn)子線圈絕緣等級F定子鐵芯絕緣等級F額定負荷時定子線圈運行溫度（層間）℃6565最大負荷時定子線圈運行溫度（層間）℃67定子線圈報警溫度（出水）℃85定子線圈跳閘溫度（出水）℃額定負荷時轉(zhuǎn)子線圈運行溫度(冷氫48℃)℃96103最大負荷時轉(zhuǎn)子線圈運行溫度(冷氫48℃)℃≤110轉(zhuǎn)子線圈報警溫度℃110額定負荷時定子鐵芯運行溫度℃6762最大負荷時定子鐵芯運行溫度℃69定子鐵芯報警溫度℃115額定負荷時定子端部結(jié)構(gòu)件溫度℃≤120最大負荷時定子端部結(jié)構(gòu)件溫度℃≤120發(fā)電機進口風溫℃≤48發(fā)電機出口風溫℃≤68冷卻介質(zhì)壓力、流量和溫度定子冷卻水流量t/h300定子冷卻水進口水溫℃45~50定子線棒冷卻水出口水溫℃67定子冷卻水電導(dǎo)率μs/cm<0.5定子冷卻水壓力PMPa(g)0.31

氣體冷卻器數(shù)目4（2x2）氣體冷卻器最高進水溫度℃39氣體冷卻器最高出水溫度℃48氣體冷卻器冷卻水流量t/h860額定氫壓MPa(g)0.52最高允許氫壓MPa(g)0.56發(fā)電機容積m3143發(fā)電機漏氫量m3/24h≤7≤7潤滑油及密封牌號與汽輪機一致軸承潤滑油進口溫度℃≤46軸承潤滑油出口溫度℃≤70軸承潤滑油流量l/s1700密封瓦進油溫度℃≤46密封瓦出油溫度℃≤70密封瓦油量L/min230密封瓦溫度℃≤90

主要尺寸和電磁負荷定子鐵芯外徑Domm2912定子鐵芯內(nèi)徑Damm1454定子鐵芯長度L1mm8150氣隙（單邊）δmm92定子槽數(shù)Z136定子繞組并聯(lián)支路數(shù)a12定子線圈尺寸空心w×h－壁厚mm9.0x4.06x-1.27實心w×hmm9.0x1.9，9.0x2.73每槽線圈股數(shù)空心n上層：32；下層：24實心n上層：32；下層：24定子電流密度J1A/mm28.71（上層）/9.94（下層）定子線負荷As1A/cm1966定子槽主絕緣單邊厚度mm7.27定子總重量t409定子運輸重量t429定子運輸尺寸L×W×Hmm11800×5200×4700

轉(zhuǎn)子外徑D2mm1270轉(zhuǎn)子本體有效長度mm8150轉(zhuǎn)子運輸長度L2mm16850轉(zhuǎn)子槽數(shù)32轉(zhuǎn)子槽尺寸w×hmm50x175轉(zhuǎn)子每槽線匝數(shù)4x1+7x7每匝銅排尺寸w×hmm46.4x7.9轉(zhuǎn)子電流密度J2A/mm29.4轉(zhuǎn)子槽絕緣單邊厚度mm1.52氣隙磁密BsGs11420轉(zhuǎn)子匝間絕緣厚度mm0.33護環(huán)直徑Dkmm1367.5護環(huán)長度Lkmm901集電環(huán)外徑mm343主要材質(zhì)和應(yīng)力

定子硅鋼片型號有方向型（在1.7T、50Hz時，損耗≤1.75W/kg）硅鋼片厚度mm0.35銅線型號無氧銅轉(zhuǎn)軸材料型號NiCrMoV鍛件轉(zhuǎn)軸材料脆性轉(zhuǎn)變溫FATT℃≤15轉(zhuǎn)軸屈服極限σ0.2N/mm2690轉(zhuǎn)軸安全系數(shù)X1.8轉(zhuǎn)子銅線型號AGCUR轉(zhuǎn)子銅線屈服極限σsN/mm2210～270護環(huán)材質(zhì)型號Mn18Cr18鍛件護環(huán)屈服極限σ0.2N/mm21275護環(huán)安全系數(shù)K1.9轉(zhuǎn)子槽鍥材質(zhì)型號AluminumAlloy

四、發(fā)電機的電勢方程、等值電路和相量圖五、汽輪發(fā)電機的氫、油、水系統(tǒng)

1.汽輪發(fā)電機的氫氣系統(tǒng)

（1）汽輪發(fā)電機氫氣系統(tǒng)的作用。為冷卻大容量汽輪發(fā)電機定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組，要求建立一套專門的氫氣系統(tǒng)。氫氣系統(tǒng)一方面通過氫氣冷卻器將循環(huán)冷卻氫氣中的熱量與冷卻水交換，另一方面能保證給發(fā)電機補氫和補漏氣，能自動監(jiān)視和自動維持發(fā)電機內(nèi)的氫壓穩(wěn)定，能自動維持氫氣的純度和冷卻器端的氫溫，能實現(xiàn)發(fā)電機內(nèi)的氣體置換等功能。（2）1000MW汽輪發(fā)電機氫氣系統(tǒng)的參數(shù)氣體冷卻器數(shù)目4（2x2）氣體冷卻器最高進水溫度℃39氣體冷卻器最高出水溫度℃48氣體冷卻器冷卻水流量t/h860額定氫壓MPa(g)0.52最高允許氫壓MPa(g)0.56發(fā)電機容積m3143發(fā)電機漏氫量m3/24h≤7≤7

（3）汽輪發(fā)電機定子通風系統(tǒng)

（4）汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子通風系統(tǒng)

發(fā)電機的氫氣冷卻器

2．汽輪發(fā)電機的密封油系統(tǒng)（1）汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)的作用。為保證發(fā)電機內(nèi)部氫氣的純度和壓力不變。氫冷發(fā)電機都采用油封，為此需要一套供油系統(tǒng)稱為密封油系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)軸與端蓋之間的密封裝置叫軸封，它的作用是防止外界氣體從汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)軸和端蓋之間進入發(fā)電機內(nèi)部或阻止機內(nèi)氫氣外泄。（2）汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)的組成。發(fā)電機的密封油系統(tǒng)是由：空側(cè)交流泵、空側(cè)直流泵、氫側(cè)交流泵、氫側(cè)直流泵、空側(cè)過濾器、氫側(cè)過濾器、密封油箱及油位信號器、油—水冷卻器、壓差閥、平衡閥、氫油分離箱、截止閥、逆止閥、蝶閥、壓力表、溫度計、變送器及連接管路等部件組成。（3）1000MW汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)的參數(shù)潤滑油及密封牌號與汽輪機一致軸承潤滑油進口溫度℃≤46軸承潤滑油出口溫度℃≤70軸承潤滑油流量l/s1700密封瓦進油溫度℃≤46密封瓦出油溫度℃≤70密封瓦油量L/min230密封瓦溫度℃≤90

（4）汽輪發(fā)電機的密封油系統(tǒng)圖3．汽輪發(fā)電機的定子冷卻水系統(tǒng)(1)發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的作用。大型汽輪發(fā)電機都采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組為水內(nèi)冷。發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)能夠不間斷地為定子繞組提供冷卻水，能夠監(jiān)視、控制定子繞組冷卻水的水溫、水壓、流量和水質(zhì)，以保證發(fā)電機的安全、穩(wěn)定、可靠運行。(2)發(fā)電機定子繞組冷卻水系統(tǒng)的組成。發(fā)電機定子繞組冷卻水系統(tǒng)是由：1只水箱、2臺100％互為備用的冷卻水泵、2只100％的冷卻器、2只過濾器、1～2臺離子交換樹脂混床(除鹽混床)、進入定子繞組的冷卻水溫度調(diào)節(jié)器以及一些常規(guī)閥門和監(jiān)測儀表等部件組成。

（3）1000MW汽輪發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)電機進口風溫℃≤48發(fā)電機出口風溫℃≤68冷卻介質(zhì)壓力、流量和溫度定子冷卻水流量t/h300定子冷卻水進口水溫℃45~50定子線棒冷卻水出口水溫℃67定子冷卻水電導(dǎo)率μs/cm<0.5定子冷卻水壓力PMPa(g)0.31（4）汽輪發(fā)電機的冷卻水系統(tǒng)圖

1.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的組成

發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，如圖所示。勵磁功率單元由勵磁變壓器、可控整流器等組成，用于向發(fā)電機勵磁繞組提供勵磁電流，建立磁場。勵磁調(diào)節(jié)器由雙通道微機組成，根據(jù)輸入信號和給定值控制勵磁功率單元的輸出。整個勵磁系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成的一個反饋自動控制系統(tǒng)。

第二節(jié)汽輪發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的組成和作用

(1)在正常運行條件下，向發(fā)電機提供勵磁電流，并根據(jù)發(fā)電機所帶負荷的情況，相應(yīng)地調(diào)整勵磁電流，以維持發(fā)電機機端電壓在給定水平。

(2)使并列運行的各汽輪發(fā)電機所帶的無功功率穩(wěn)定而合理地分配。

(3)增加并入電網(wǎng)運行的汽輪發(fā)電機的阻尼轉(zhuǎn)矩，以提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性及輸電線路的有功功率傳輸能力。

(4)在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障造成發(fā)電機機端電壓嚴重下降時，實行強行勵磁，將勵磁電流迅速增到足夠的頂值，以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

(5)在汽輪發(fā)電機突然解列，甩掉負荷時，實行強行減磁，將勵磁電流迅速降到安全數(shù)值，以防止發(fā)電機的機端過電壓。

(6)在發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生短路故障時，實行快速滅磁，將勵磁電流迅速減到零值，以減小故障損壞程度。

(7)在不同運行工況下，根據(jù)要求對發(fā)電機實行過勵磁限制和欠勵磁限制，以確保汽輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。2.發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用二、1000MW發(fā)電機靜態(tài)勵磁系統(tǒng)的參數(shù)序號名稱單位設(shè)計值試驗值保證值備注1勵磁變壓器型式環(huán)氧澆注，干式，銅箔繞組型號ZLDCB9容量kVA3×3300提供計算書生產(chǎn)廠家廣東順特海南金盤額定電壓初級/次級kV/V27/970頻率Hz50相數(shù)3個單相接線組別Yd-11終端引出及接地方式HV：與分相封閉母線連接LV：與共箱封閉母線連接絕緣等級F絕緣耐受電壓kV絕緣等級按35kV考慮沖擊電壓高壓側(cè)低壓側(cè)kV170工頻耐受電壓（1分鐘）高壓側(cè)低壓側(cè)kV70防護等級IP23冷卻方式AN/AF損耗銅損kW3×12.66鐵損kW3×5.1附加損耗kW3×1.99總損耗kW3×19.75效率％99.1%電壓調(diào)整％±2×2.5阻抗電壓％8正序阻抗％8零序阻抗％高壓繞組電阻Ω勵磁電流A噪音水平dBA65過負荷能力kVA110％長期運行，2.25倍10s變壓器溫度信號提供變壓器最大允許溫升100K外形尺寸長×寬×高Mm運輸尺寸長×寬×高Mm重量T2勵磁功率柜型式三相全控橋可控硅功率元件額定電壓額定電流反向峰值電壓VAV5STP28L4200420031704200額定電流3000冷卻方式AF每柜每橋臂串聯(lián)元件數(shù)只1每柜每橋臂并聯(lián)支路數(shù)只1整流柜噪音dB65風機平均無故障時間H45000功率柜數(shù)量5均流系數(shù)0.9均壓系數(shù)13磁場斷路器額定電壓V2000額定電流A8000開斷電流A100K控制電壓（直流）VD.CDC110最大弧壓（大于2000V）V4000生產(chǎn)廠家GE型號GERAPID80072X24AVR性能自動電壓調(diào)整范圍％5%~130%手動調(diào)整范圍％5%If0~130%Ifn靜差率％<0.5過渡狀態(tài)分辨率Ms10單次記錄長度S1000點總體記錄長度S6000點上升時間S<0.1控制周期Ms5采樣方式AC相頻裕度≥40幅頻裕度dB≥6控制規(guī)律PID+PSS生產(chǎn)廠家南瑞電控5起勵回路參數(shù)起勵電壓V380(AC相)起勵電流A80起勵功耗kVA306轉(zhuǎn)子過壓保護過電壓非線性電阻容量MJ8過壓保護動作電壓值V2500

三、發(fā)電機靜態(tài)勵磁系統(tǒng)工作原理1.勵磁變壓器

勵磁變壓器采用環(huán)氧澆注、干式、銅箔繞組，三臺單相變壓器（帶外殼），采用Y/d-11接線，F(xiàn)級絕緣、3×3300

kVA、電壓27kV/970V，勵磁變壓器高壓繞組與低壓繞組之間應(yīng)有靜電屏蔽，且高低壓出線端子應(yīng)能相間封閉絕緣。高壓側(cè)應(yīng)加有機玻璃防護擋板。勵磁變壓器能滿足當發(fā)電機端電壓降至80%時仍有二倍強勵的能力，其長期輸出電流不小于1.1倍的額定勵磁電流。勵磁變壓器能通過廠用電供電，滿足汽輪發(fā)電機空載試驗時130%額定機端電壓的要求和發(fā)電機短路試驗110%額定電流的要求。勵磁變壓器高、低壓側(cè)各裝2組AV用于保護和測量表計。勵磁變壓器容量能滿足強勵及發(fā)電機各種運行工況的要求，在環(huán)境溫度-5℃～+45℃下，保證連續(xù)運行不超溫。勵磁變壓器外殼防護等級不低于IP32，一次繞組絕緣耐受電壓為150kV。2.晶閘管整流裝置整流裝置的并聯(lián)支路為5個，同一相有1/5支路退出運行時，應(yīng)能滿足包括強勵在內(nèi)的所有運行工況的需要，當同一相有2/5支路退出運行時，應(yīng)能提供發(fā)電機額定工況所需的勵磁電流，此時應(yīng)閉鎖發(fā)電機強勵。當并聯(lián)可控硅元件數(shù)等于5，有1/5并聯(lián)支路退出運行，應(yīng)能滿足發(fā)電機強勵要求，有1/2支路退出運行時，應(yīng)能保證發(fā)電機在額定工況下連續(xù)運行，此時應(yīng)閉鎖發(fā)電機強勵。整流裝置并、串聯(lián)元件應(yīng)有均流及均壓措施，整流元件的均流系數(shù)為0.95。整流裝置交、直流側(cè)設(shè)置隔離斷開設(shè)備、整流柜結(jié)構(gòu)保證安全可靠，并便于測試、維護及檢修。整流柜采用強迫空氣冷卻，選用可靠性高的低噪聲風機，并有100%的備用容量，在風壓或風量不足時備用風機能自動投入。提供2路冷卻風機電源，2路電源能夠自動切換。整流柜噪聲小于50dB。

AVR采用雙數(shù)字微機型，其性能可靠，具有微調(diào)節(jié)和提高發(fā)電機暫態(tài)穩(wěn)定的特性。每個具有手動和雙自動通道，各通道之間相互獨立，可隨時停運任一通道進行檢修。各備用通道可自動跟蹤，保證無擾動切換。AVR留有與DCS的接口，實現(xiàn)控制室內(nèi)對AVR的遠方控制。

AVR設(shè)有下列附加單元：遠方就地給定裝置；過勵磁限制；過勵磁保護；低勵磁限制；電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）；V/Hz限制及保護；功率因數(shù)控制器；恒無功控制器；均流越限發(fā)信；誤強勵檢測及保護；失脈沖檢測；具有附加過流保護，以保證過流保護的可靠性。3.

自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）4.滅磁及過壓保護發(fā)電機采用逆變滅磁和滅磁開關(guān)滅磁兩種方式。滅磁系統(tǒng)設(shè)有過壓保護。在強勵狀態(tài)下滅磁時發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電壓值不超過4～6倍額定勵磁電壓值。滅磁開關(guān)在操作電壓額定值的80%時能可靠合閘，在30%～65%之間能可靠分閘。滅磁電阻采用非線性SiC電阻，滅磁電阻值可為磁場電阻熱態(tài)值的2～3倍。發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電壓保護裝置簡單可靠，動作電壓值高于強勵后滅磁和異步運行時的過電壓值，同時低于轉(zhuǎn)子繞組出廠工頻耐壓試驗幅值的70%。

滅磁與過電壓保護裝置的電原理圖

5.啟勵電源啟勵電源容量滿足發(fā)電機建壓大于10%額定電壓的要求，為空載勵磁電流的15%；啟勵成功后或失敗時，啟勵回路均能自動退出。起勵電源從低壓廠用電取得。

啟勵電源裝置的電原理圖

一、發(fā)電機的空載特性發(fā)電機的空載特性，是指發(fā)電機轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速nN，定子繞組開路（I=0）時空載電動勢E0與勵磁電流If的關(guān)系特性，即E0=f（If），如圖所示。

第三節(jié)同步發(fā)電機的運行特性發(fā)電機的空載特性一般在大修后進行，實際測量時，一般間隔10%的額定電壓讀數(shù)記錄一次。先做上升特性，即從零升至110%的額定電壓為止，再做下降特性，并逐步回到零。

所謂短路特性，是指發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下，定子三相繞組短路時，定子穩(wěn)態(tài)短路電流I與勵磁電流If的關(guān)系曲線，即：I=f（If）。如圖所示。

二、發(fā)電機的短路特性

在做短路特性試驗時，要先將發(fā)電機三相繞組的出線端短路。然后，維持轉(zhuǎn)速不變，增加勵磁，讀取勵磁電流及相應(yīng)的定子電流值，直到定子電流I達額定電流值時為止，在試驗過程中，調(diào)整勵磁電流時也不要往返調(diào)整。負載特性是當轉(zhuǎn)速、定子電流為額定值，功率因數(shù)cos=常數(shù)時，發(fā)電機電壓與勵磁電流之間的關(guān)系曲線，即U=f（If）。如圖所示為不同功率因數(shù)時的負載特性曲線。三、發(fā)電機的負載特性

當cos值不同，我們即可得到不同負荷種類的負載特性曲線。用負載特性曲線、空載特性曲線、短路特性，可以測定發(fā)電機的基本參數(shù)，是發(fā)電機設(shè)計、制造的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。發(fā)電機的特性曲線

汽輪發(fā)電機的外特性，是指發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下，保持勵磁電流和功率因數(shù)不變時，端電壓U與負載電流I之間的關(guān)系曲線。圖所示為發(fā)電機帶不同功率因數(shù)負載時的外特性曲線。四、發(fā)電機的外特性

圖中曲線1為感性負載時的外特性曲線；曲線2是純電阻負載時的外特性曲線；曲線3是容性負載時的外特性曲線。

調(diào)整特性是指汽輪發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下，端電壓和負載功率因數(shù)不變時，勵磁電流與負載電流的關(guān)系曲線，如圖所示是汽輪發(fā)電機在不同功率因數(shù)時的調(diào)整特性曲線。五、發(fā)電機的調(diào)整特性

圖中曲線1和曲線2分別是感性負載和電阻性負載時的調(diào)整特性，為保持發(fā)電機端電壓不變，隨著負載電流的增加，必須相應(yīng)地增大勵磁電流，以補償負載電流所產(chǎn)生的電樞磁場的去磁作用。而容性負載時的調(diào)整特性如曲線3所示，保證電壓不變，隨負載的增加，需要相應(yīng)的減小勵磁電流，以抵消電樞磁場的助磁作用。

功角特性是指汽輪發(fā)電機接在電網(wǎng)上穩(wěn)態(tài)運行時，發(fā)電機的電磁功率PG與功角之間的關(guān)系特性。所謂功角是指發(fā)電機的空載電勢E0和端電壓U之間的相位角。由發(fā)電機的相量圖可得：

六、發(fā)電機的功角特性

上式表明，在發(fā)電機的端電壓U及勵磁電流不變（即E0不變）時，電磁功率PG的大小決定于功角的大小。所以稱角為功角。電磁功率隨著功角的變化曲線，稱為功角特性曲線，如圖所示。第四節(jié)發(fā)電機的啟、停操作和運行監(jiān)視

一、啟動前的準備

(1)電氣檢修工作結(jié)束后，拆除有關(guān)短接線、接地線及其他安全措施。

(2)檢查有關(guān)一、二次設(shè)備回路符合啟動要求，場地清潔。

(3)檢查發(fā)電機、主變壓器、高壓廠用變壓器、封閉母線及勵磁系統(tǒng)的一、二次回路無異常。

(4)測量發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)及各種輔助機電設(shè)備絕緣良好，符合要求。

(5)檢查主變壓器、高壓廠用變壓器的冷卻系統(tǒng)正常，各散熱器、冷油器進出油門全開。

(6)將發(fā)電機置換為氫氣運行，冷卻水系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)及氫氣系統(tǒng)投入正常運行。氫質(zhì)、油質(zhì)、水質(zhì)合格。二、啟動水氫氫發(fā)電機只有處于氫氣冷卻時，才允許投入運行，因此在轉(zhuǎn)子尚處于靜止和盤車狀態(tài)時就應(yīng)該充氫氣。充氫氣時應(yīng)保持軸密封的密封油壓力，以免氫氣泄漏。充氫后，當發(fā)電機內(nèi)的氫純度、定子內(nèi)冷卻水水質(zhì)、水溫、壓力、密封油壓等均符合規(guī)程規(guī)定，氣體冷卻器通水正常，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)電機開始轉(zhuǎn)動后，即應(yīng)認為發(fā)電機及其全部電氣設(shè)備均已帶電。發(fā)電機啟動過程是隨著原動機同時進行的，發(fā)電機檢查項目應(yīng)與原動機的檢查項目同時進行，在每一個預(yù)定目標轉(zhuǎn)速下，檢查下列項目。闖臨界并定速到3000r／min。

(1)沖轉(zhuǎn)前，檢查發(fā)電機自動準同期并列裝置具備并列條件。

(2)發(fā)電機密封油系統(tǒng)、定子冷卻水系統(tǒng)和氫氣冷卻系統(tǒng)運行正常。

(3)軸承振動及回油溫度正常。

(4)發(fā)電機各部溫度指示正常，表計指示正常。

(5)磁場開關(guān)和自動勵磁調(diào)節(jié)器按制造廠要求，在規(guī)定轉(zhuǎn)速下投入運行。三、升壓當汽輪發(fā)電機升速至規(guī)定轉(zhuǎn)速且定子繞組業(yè)已通水的情況下，就可以加勵磁升高發(fā)電機定子繞組電壓，簡稱升壓。發(fā)電機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)進行檢查。

(2)三相電壓應(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)當發(fā)電機定子電壓達到額定值，轉(zhuǎn)子電流達到空載值時，核對這個指示位置，以檢查轉(zhuǎn)子繞組是否有匝間短路，因為有匝間短路時，要達到定子額定電壓，轉(zhuǎn)子的勵磁電流必須增大，這時該指示位置就會超過上次升壓的標記位置。

(4)在定子電壓升壓過程正常，且三相電壓平衡、三相電流為零的基礎(chǔ)上，將發(fā)電機定子電壓緩慢升至額定值。四、并列當發(fā)電機電壓升到額定值后，可準備對電網(wǎng)并列，并列是一項非常重要的操作，必須小心謹慎，操作不當將產(chǎn)生很大的沖擊電流，嚴重時會使發(fā)電機遭到損壞。發(fā)電機的同期并列方法有兩種，即準同期并列與自同期并列，汽輪發(fā)電機都采用準同期并列。發(fā)電機準同期并列應(yīng)滿足下列五個條件：(1)待并發(fā)電機的電壓與系統(tǒng)電壓相等。(2)待并發(fā)電機的電壓頻率與系統(tǒng)電壓頻率相等。(3)待并發(fā)電機電壓的相位角與系統(tǒng)電壓的相位角相等。(4)待并發(fā)電機電壓的相序與系統(tǒng)電壓的相序相一致。(5)待并發(fā)電機電壓的波形與系統(tǒng)電壓的波形相同。五、負荷接帶

發(fā)電機并入電網(wǎng)后，即可按規(guī)程規(guī)定立即接帶5％負荷，其有功負荷的增加速度決定于汽輪機，一般增加至額定值的時間應(yīng)不小于1h。一般由汽機值班員進行加負荷與調(diào)整負荷的操作。有功負荷的調(diào)整是通過汽輪機的同步器電動機進行的，即調(diào)整汽輪機的進汽量，該操作可由汽機值班員或由自動調(diào)頻裝置協(xié)調(diào)控制。發(fā)電機在增加有功輸出的同時，應(yīng)增大發(fā)電機的勵磁電流，該操作可由電氣值班員或由自動調(diào)節(jié)勵磁裝置協(xié)調(diào)控制。

六、運行監(jiān)視

對運行中的發(fā)電機應(yīng)監(jiān)視其運行情況，并對其各部分進行系統(tǒng)的檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，及早消除。發(fā)電機的正常檢查項目應(yīng)包括：

(1)對發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)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，端蓋溫度應(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，觸點嚴密無過熱。

(6)檢查發(fā)電機空氣冷卻室的門應(yīng)關(guān)閉嚴密，冷卻閥門應(yīng)開度正常，如發(fā)現(xiàn)冷卻風溫度不正常時，可通知汽輪機副司機調(diào)節(jié)。

(7)檢查發(fā)電機各部溫度不應(yīng)超過規(guī)定值。發(fā)電機在運行中除進行上述檢查外，對勵磁回路的絕緣電阻應(yīng)進行監(jiān)視，規(guī)定每班要測量一次，測量結(jié)果不應(yīng)低于0.5MΩ。七、解列與停機

在接到電網(wǎng)調(diào)度員解列命令后，操作人員應(yīng)按照命令填寫操作票，經(jīng)審核批準后執(zhí)行。發(fā)電機出線上帶有廠用電，應(yīng)將廠用電切換后，拉開供廠用電的開關(guān)，隨后將本機組的有功及無功負荷轉(zhuǎn)移到其他發(fā)電機上。對于正常停機，應(yīng)在機組有功負荷降到某一數(shù)值后，停用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，然后將有功和無功降到零時，才能進行解列。在減有功負荷的同時，注意相應(yīng)減少無功負荷，保持功率因數(shù)約為0.9。

(1)當停用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置后，由于發(fā)電機無自動電壓調(diào)節(jié)功能，應(yīng)注意降低無功負荷至最低極限，并在主斷路器跳閘后及時調(diào)整發(fā)電機電壓在額定值以下，以防止發(fā)電機過電壓。

(2)發(fā)電機解列后，將機端電壓降至最小，并退出勵磁系統(tǒng)。

(3)最后減速盤車至停機，并做好停機后的各項檢查。一、發(fā)電機的安全運行極限在穩(wěn)定運行條件下，發(fā)電機的安全運行極限決定于下列四個條件：（1）原動機輸出功率極限，即原動機的額定功率一般要稍大于或等于發(fā)電機的額定功率，為了保證運行安全，發(fā)電機的輸出功率不能大于原動機的功率，這就是防止原動機過載的安全極限。（2）發(fā)電機的額定兆伏安數(shù)，即由定子繞組和定子鐵心發(fā)熱決定的安全運行極限，在一定電壓下，決定于定子電流的允許值。（3）發(fā)電機的磁場和勵磁繞組的最大勵磁電流，通常由轉(zhuǎn)子發(fā)熱決定。（4）進相運行時的穩(wěn)定度，當發(fā)電機功率因數(shù)角φ小于零而轉(zhuǎn)入進相運行時，E0和U之間的夾角δ不斷增大，此時，發(fā)電機有功功率輸出受到靜態(tài)穩(wěn)定條件的限制。

第五節(jié)汽輪發(fā)電機的正常運與調(diào)整行

發(fā)電機的安全運行極限（P-Q曲線）二、發(fā)電機的允許運行方式

1.允許各部溫度值(1)采用水氫氫冷卻的汽輪發(fā)電機正常運行時，氫氣冷卻器入口水溫不高于38℃。(2)發(fā)電機入口冷氫溫度不高于48℃。(3)定子繞組冷卻水進口水溫在45～50℃之間，出水溫度不高于85℃。(4)轉(zhuǎn)子繞組允許的極限溫度為110℃（實際溫度在夏季帶滿負荷不高于95℃）。(5)定子各線槽中熱電阻所測得的允許極限溫度為120℃（實際不高于95℃）。(6)滑環(huán)允許極限溫度為120℃（實際不高于90℃）。2．允許電壓的變動范圍在發(fā)電機各部分溫度沒有超過限額的情況下，定子電壓在額定值的±5％范圍內(nèi)變化時，其額定容量不變，但當發(fā)電機機端電壓在額定電壓95％運行時，其定子最大電流不允許超過額定定子電流的105％。發(fā)電機的機端電壓最高不得大于額定電壓的110％，最低值應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定運行的要求來確定，一般不應(yīng)低于額定值的90％。3．允許頻率的變動范圍發(fā)電機正常運行時頻率應(yīng)保持在50Hz，其變動范圍為49.5～50.5Hz。在發(fā)電機各部分溫度未超過限額和轉(zhuǎn)子電流不超過限額的情況下，發(fā)電機頻率變動時，額定容量不變。4．允許電壓和頻率的運行范圍發(fā)電機在額定功率因數(shù)、電壓變化范圍為±5%和頻率變化范圍-3%～

+2%時，能連續(xù)輸出額定功率。

(1)在圖中范圍Ⅱ內(nèi)，發(fā)電機允許連續(xù)輸出額定功率。

(2)在范圍Ⅰ、Ⅲ內(nèi)，也允許發(fā)電機輸出額定功率，但每年不超過10次，每次不超過8h。允許頻率f（Hz）變化范圍允許運行時間每次（sec）累計（min）51.0～51.5>30>3048.5～51.0連續(xù)運行48.0～48.5>300>30047.5～48.0>60>6047.0～47.5>20>1046.5～47.0>5>2

5．允許功率因數(shù)的變動范圍發(fā)電機的功率因數(shù)與電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性有關(guān)，一般不應(yīng)超過遲相0.95運行。在自動勵磁調(diào)節(jié)裝置投入運行的情況下，功率因數(shù)在0.85～1之間均可長時間帶額定有功負荷運行。雖然一般汽輪發(fā)電機都允許在cosφ=0.95(超前、進相)情況下運行，但進相運行時有兩個問題特別要注意：

(1)可導(dǎo)致發(fā)電機定子端部構(gòu)件發(fā)熱。

(2)可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性降低。

6．發(fā)電機絕緣電阻的允許值

(1)定子繞組在干燥狀態(tài)用2500V兆歐表測量，不小于3MΩ

。

(2)轉(zhuǎn)子繞組在室溫下用500V兆歐表測量,不小于1MΩ

。

(3)測溫元件室溫下用250V兆歐表測量不小于1MΩ。

(4)軸承和油密封(勵端)用1000V兆歐表測量對地絕緣電阻不小于1MΩ

。

(5)勵磁回路和勵磁變壓器絕緣電阻值不應(yīng)小于0.5MΩ。

(6)發(fā)電機中性點接地變壓器高壓側(cè)對地絕緣不應(yīng)小于300MΩ，低壓側(cè)對地絕緣不應(yīng)小于100MΩ。負荷年運行小時數(shù)年利用小時數(shù)100%額定出力3500350075%額定出力20001500≤50%額定出力20001000總計750060007.發(fā)電機的年運行模式

當功率因數(shù)與頻率為額定值時,電壓在其額定值的95％～105％范圍內(nèi)變動時,發(fā)電機視在功率與電壓和電流的關(guān)系（％）見下表：8.發(fā)電機視在功率與電壓、電流的關(guān)系定子電壓（額定定子電壓）10510095視在功率（額定視在功率）100100100定子電流（額定定子電流）95100105

三、發(fā)電機的有功調(diào)整增加發(fā)電機有功負荷，通常用加大汽輪機的調(diào)速汽門的開度，使原動機轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)子加速，功角因而增大。當原動機轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機轉(zhuǎn)矩相互平衡時，角才能穩(wěn)定；反之，當有功負荷減小時，角也相應(yīng)減小。

利用相量圖可以得到，在E0=常數(shù)時，有功負荷P、無功負荷Q、定子電流I、功率因數(shù)cos與功角的關(guān)系曲線如圖所示。

當發(fā)電機的勵磁電流降低時，電磁轉(zhuǎn)矩隨之下降，由于原動機轉(zhuǎn)矩未變（P=常數(shù)），所以發(fā)電機加速，此時功角由1增至2，如圖所示，是利用相量圖得到的無功功率Q、定子電流I、功率因數(shù)cos，功角和勵磁電流If的關(guān)系曲線

。

四、發(fā)電機的勵磁電流調(diào)整

發(fā)電機的V形曲線I=f（If）第六節(jié)汽輪發(fā)電機的進相運行一、發(fā)電機進相運行的目的隨著電力系統(tǒng)的擴大，電壓等級的提高，輸電線路的加長，線路上的電容電流也越來越大。在輕負荷時，可能會出現(xiàn)由充電電流引起的運行電壓升高甚至超過上限的情況，這不但破壞了電能質(zhì)量、影響電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，也威脅電氣設(shè)備特別是磁通密度叫高的大型變壓器的運行及用電安全。因此，適時將發(fā)電機進相運行，既能抑制和改善電網(wǎng)運行電壓過高的狀況，也能獲得顯著的經(jīng)濟效益。二、發(fā)電機進相運行時的相量圖-PP2

－Q2

QO三、發(fā)電機進相運行的特點①發(fā)電機端部的漏磁較遲相運行時增大，會造成定子端部鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件的溫度升高，甚至超過允許的溫度限值；②進相運行的發(fā)電機與電網(wǎng)之間并列運行的穩(wěn)定性較遲相運行時降低，可能在某一進相深度時達到穩(wěn)定極限而失步。因此，發(fā)電機進相運行時允許承擔的電網(wǎng)有功功率和相應(yīng)允許吸收的無功功率值是有限制的。四、發(fā)電機進相運行時的限制條件1.定子端部鐵心和金屬構(gòu)件的溫度限值部位允許溫度限值定子端部鐵心及壓指（1）有制造廠預(yù)埋測溫元件，以制造廠規(guī)定為準（2）后埋測溫元件，最高允許溫度130℃（3）若發(fā)電機使用的絕緣漆允許溫度低于130℃，則以絕緣漆允許溫度為準壓圈200℃電屏蔽磁屏蔽（1）以造廠規(guī)定溫度為準（2）以不危及絕緣及結(jié)構(gòu)件為準

2.發(fā)電機進相運行時靜穩(wěn)定限制條件：（1）功角δ≤70°;（2）靜穩(wěn)定儲備系數(shù)Kp≥10%。五、發(fā)電機進相運行的規(guī)定(1)進相運行時發(fā)電機端電壓不應(yīng)低于95%UN。(2)進相運行時，應(yīng)特別注意控制6kV母線電壓不低于5.7kV。(3)發(fā)電機進相運行時，為了防止發(fā)電機失步在增加有功負荷之前，應(yīng)首先增加發(fā)電機勵磁，使發(fā)電機功率因數(shù)cosφ≤0.95后再增加發(fā)電機有功功率。當有功功率穩(wěn)定后根據(jù)當時情況再調(diào)整發(fā)電機的進相深度。(4)進相運行時應(yīng)加強對發(fā)電機冷氫溫度以及發(fā)電機定子鐵心溫度、定子繞組溫度、定子冷卻水支路出水溫度的監(jiān)視，使其不超過極限值。(5)進相運行時應(yīng)加強對發(fā)電機功率因數(shù)的監(jiān)視調(diào)整，在滿足發(fā)電機端電壓及6kV母線電壓的前提下，隨著有功功率的減小，發(fā)電機吸收的無功功率可響應(yīng)增大。(6)發(fā)電機進相運行過程中如遇發(fā)電機失去同步應(yīng)立即增加發(fā)電機勵磁電流將發(fā)電機拉入同步，如仍不能拉入同步應(yīng)降低發(fā)電機有功負荷將發(fā)電機拉入同步。如經(jīng)上述處理仍不能拉入同步應(yīng)按發(fā)電機失去同步的故障處理。第七節(jié)汽輪發(fā)電機的異常運行和事故處理

一、發(fā)電機的過負荷運行發(fā)電機正常運行時，不允許過負荷。即發(fā)電機的定子電流和轉(zhuǎn)子電流均不能超過由額定值所限定的范圍。但是，當系統(tǒng)發(fā)生短路故障、發(fā)電機失步運行、成組電動機自啟動以及強行勵磁裝置動作等情況時，為保證連續(xù)供電，才允許發(fā)電機短時間過負荷運行。此時，發(fā)電機的電流超過額定值會使繞組溫度有超過允許限度的危險，嚴重時甚至還可能燒毀機組或造成機械損壞。很顯然，過負荷數(shù)值越大，持續(xù)時間越長，上述危險性越嚴重。允許發(fā)電機過負荷的數(shù)值不僅和持續(xù)時間有關(guān)，還和發(fā)電機的冷卻方式有關(guān)。發(fā)電機短時間過負荷時，對絕緣壽命影響不大。因為絕緣老化需要一定時間的變化過程，絕緣材料變脆、介質(zhì)損失角增大，擊穿電壓下降都需要一個高溫作用時間，高溫時間越短，損害程度越輕。發(fā)電機具有一定的短時過負荷能力。過負荷的允許數(shù)值和過負荷的持續(xù)時間應(yīng)由制造廠規(guī)定。大型發(fā)電機組的過負荷允許值也可參考下表，且要求每年此運行工況不得超過2次，時間間隔不少于30min。

當過負荷時間超過允許時間時，應(yīng)及時采取措施，立即將發(fā)電機定子電流及勵磁電壓降至正常允許值。

發(fā)電機過負荷允許時間（s）103060120允許定子電流過負荷倍數(shù)2.201.541.301.16允許勵磁電壓過負荷倍數(shù)2.081.461.251.12二、發(fā)電機的失磁異步運行

1．發(fā)電機失磁異步運行時出現(xiàn)的現(xiàn)象(1)轉(zhuǎn)子電流表指示值為零或接近于零。(2)定子電流表的指示值增大和擺動。(3)有功功率表的指示值減小和擺動。(4)無功功率表指示負值，發(fā)電機端電壓降低。(5)定子端部鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件溫度升高。

2．發(fā)電機失磁異步運行與同步進相運行的主要區(qū)別(1)發(fā)電機失磁異步運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n，高于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速n1。因此有轉(zhuǎn)差率存在；而發(fā)電機同步進相運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速相等，即n=n1，轉(zhuǎn)差率為零。(2)發(fā)電機失磁異步運行時，因有轉(zhuǎn)差，在轉(zhuǎn)子各部件要產(chǎn)生感應(yīng)電流；而同步進相運行時，因無轉(zhuǎn)差，故轉(zhuǎn)子各部件無感應(yīng)電流。

(3)發(fā)電機失磁異步運行時，轉(zhuǎn)子繞組中無直流勵磁電流，此時的勵磁電流為轉(zhuǎn)子中感應(yīng)的低頻交變電流；而發(fā)電機同步進相運行時轉(zhuǎn)子繞組中為直流勵磁電流。(4)發(fā)電機失磁異步運行時，向電力系統(tǒng)輸送有功功率，吸收的無功功率既供給定子建立電壓，又供給轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力矩；而發(fā)電機同步進相運行時向系統(tǒng)輸送有功功率，人為地按需要從系統(tǒng)吸收無功功率供給定子建立電壓。(5)發(fā)電機失磁異步運行時，定子和轉(zhuǎn)子的電氣量有周期性的擺動；而同步進相運行時定子和轉(zhuǎn)子的電氣量是穩(wěn)定。3．發(fā)電機失磁后的轉(zhuǎn)矩特性

發(fā)電機的平均異步轉(zhuǎn)矩特性對比1—汽輪發(fā)電機的異步轉(zhuǎn)矩特性；2—有阻尼繞組水輪發(fā)電機的異步轉(zhuǎn)矩特性；3—無阻尼繞組水輪發(fā)電機的異步轉(zhuǎn)矩特性；4—原動機調(diào)速器的轉(zhuǎn)矩特性Mm=f(s)；Mm0—原動機失磁前的轉(zhuǎn)矩4.發(fā)電機失磁后異步運行的限制條件在未進行應(yīng)有的試驗，并將試驗結(jié)果與制造廠商定之前，不規(guī)定發(fā)電機異步運行能力。但在事故條件下，發(fā)電機允許短時失磁異步運行。當勵磁系統(tǒng)故障，且電網(wǎng)條件允許時，失磁運行的持續(xù)時間不得超過15min，此時允許的負荷在額定值的40%以內(nèi)，而且發(fā)生失磁時，在最初的60s時間內(nèi)將負荷降至額定值的60%，在其后的90s時間內(nèi)降至額定值的40%。(1)發(fā)電機定子電流不得超過額定值；(2)發(fā)電機定子電壓不得低于0.9倍額定值；(3)定子端部鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件的溫度不超過130℃；(4)系統(tǒng)電壓不得低于運行電壓的下限值。三、發(fā)電機的不對稱運行1．引起不對稱運行的主要原因(1)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路故障。(2)輸電線路或其他電氣設(shè)備一次回路斷線。(3)并、解列操作后，斷路器個別相未拉開或未合上。(4)用戶端單相負荷（照明、電爐、電氣機車等）分配不平衡。2．不對稱運行對發(fā)電機的影響(1)不對稱運行時，負序電流一方面與正序電流疊加使定子繞組相電流可能超過額定值，使該相繞組發(fā)熱超過允許值;(2)定子三相繞組中的負序電流合成負序旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場以同步速度與轉(zhuǎn)子相反方向旋轉(zhuǎn)，在勵磁繞組、阻尼繞組及轉(zhuǎn)子本體中感應(yīng)出100Hz的電流，從而引起勵磁繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子其他部分的附加發(fā)熱;(3)定子負序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用，產(chǎn)生100Hz的交變電磁力矩，將同時作用在轉(zhuǎn)子軸和定子機座上，因而使機組產(chǎn)生100Hz的振動和噪聲，使發(fā)電機的各個部件產(chǎn)生附加的機械負荷，增加了額外的機械應(yīng)力。

發(fā)電機不對稱時轉(zhuǎn)子表面的感應(yīng)電流分布1—轉(zhuǎn)子本體；2—護環(huán)；3—芯環(huán)3.發(fā)電機不對稱運行時的限制條件（1）發(fā)電機負荷不對稱時，負序電流不得超過額定電流的10%,且每相電流不大于額定電流,允許發(fā)電機長期運行。（2）發(fā)電機發(fā)生不對稱短路時，負序電流標幺值的平方與事故時間的乘積不許大于10s，即（I2/IN）2t≤10s。事故負序電流允許值和相應(yīng)的時間見下表:允許時間t（s）2.54510（I2/IN）(％)200158141100（3）發(fā)電機不對稱運行時，轉(zhuǎn)子表面的溫度不得超過允許值，發(fā)電機軸承排油溫度不超過70℃，軸瓦金屬最高溫度不超過90℃，其它各部的最高溫度不得超過130℃

。（4）發(fā)電機不對稱運行時，各部的機械振動不得超過允許值，發(fā)電機軸系在額定轉(zhuǎn)速下運行時，軸承座在水平、垂直兩個坐標方向的允許振動限值<0.025mm(峰-峰值)，軸振相對位移限值<0.075mm(峰-峰值)。軸振絕對位移限值<0.1mm(峰-峰值)。四、定子繞組單相接地故障

1.發(fā)電機定子接地的危害定子繞組單相接地故障是發(fā)電機最常見的故障之一，通常因絕緣破壞使得繞組對鐵心短路而引起，故障時的接地電流引起的電弧一方面灼傷鐵心，另一方面會進一步破壞絕緣，導(dǎo)致嚴重的定子繞組兩點接地，造成匝間或相間短路。因此對于大型發(fā)電機都裝設(shè)利用基波零序電壓構(gòu)成的90%接地保護和利用三次諧波電壓構(gòu)成的能靈敏地反應(yīng)全部繞組接地故障的100％定子繞組接地保護。

2．發(fā)電機定子接地的現(xiàn)象與處理(1)發(fā)電機定子接地的現(xiàn)象。1）發(fā)電機控制盤上出現(xiàn)“定子接地”報警信號。2）發(fā)電機出口斷路器、滅磁開關(guān)和高壓廠用變壓器低壓側(cè)斷路器跳閘。(2)發(fā)電機定子接地的處理：1)測量發(fā)電機零序電壓及定子三相對地電壓，如果對地電壓沒有升高現(xiàn)象，可能由于電壓互感器熔絲熔斷引起，應(yīng)檢查更換。如有單相對地電壓升高，確定為接地，應(yīng)詳細檢查發(fā)電機一次回路。2)如確定接地點在發(fā)電機內(nèi)部，應(yīng)立即減荷停機，如接地點在發(fā)電機外部應(yīng)盡快安排停機消除。3)檢查廠用電切換情況，若廠用電未自動切換或切換未成功，應(yīng)手動切換一次。反應(yīng)零序電壓的匝間短路保護接線圖

五、發(fā)電機的匝間短路故障

定子繞組匝間短路故障可分為一分支匝間短路和同相異分支間短路，故障時會引起巨大短路電流而燒毀發(fā)電機。要求裝設(shè)利用零序電壓構(gòu)成的匝間短路保護。其原理是當發(fā)電機定子繞組發(fā)生匝間短路時，機端對中性點的三相電壓將不對稱，由電壓互感器的開口三角形可測出3U0，經(jīng)三次諧波過濾器濾除三次諧波電壓，然后啟動過電壓保護瞬時動作于跳閘。三次諧波過濾器

六、發(fā)電機振蕩與失步的事故處理1．發(fā)電機與系統(tǒng)間發(fā)生振蕩或失步時的現(xiàn)象(1)定子電流表的指針超出正常值來回劇烈擺動；(2)定子電壓表的指針周期性劇烈擺動，通常是電壓降低；(3)有功功率和無功功率表也發(fā)生大幅度擺動；(4)轉(zhuǎn)子電流表、電壓表指針在正常值附近擺動；(5)過負荷保護裝置可能動作并報警；(6)發(fā)電機發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲，其節(jié)奏與上述各表指針的擺動合拍；(7)勵磁系統(tǒng)的交直流電壓表及直流電流表來回擺動等。2．發(fā)電機振蕩或失步的原因(1)系統(tǒng)發(fā)生故障引起振蕩；(2)勵磁系統(tǒng)故障引起發(fā)電機失磁；(3)發(fā)電機功率因數(shù)過高或機端電壓過低。3．發(fā)電機振蕩或失步時的處理(1)當失步是由于功率因數(shù)過高或系統(tǒng)電壓過低引起時，可適當減少發(fā)電機有功負荷，增加勵磁電流，將發(fā)電機拖入同步，汽輪發(fā)電機的強勵動作時間不允許超過20s。(2)如失步是由系統(tǒng)故障引