电气专业资料课件

1、第一章 汽轮发电机第一节 概述同步发电机是生产电能的基本设备，是电网的心脏，它的运行可靠性直接影响电网运行及向用户安全、经济地供电。运行中的发电机，绕组和铁芯都要发热，所产生的热量和电机的输出功率有着密切的关系。电机的输出功率越大，其发热量也越多，当超过额定值时，便会使电机的温度过高而超过绝缘允许值。反之，人为地提高和增大冷却的效果，使冷却剂在相同时间内带走更多的热量，则发电机输出的功率就越大。由此可见，电机的冷却能力在一定程度上影响了发电机出力的大小。当今世界上大容量发电机组采用的冷却方式通常有三种：全氢冷方式、定子线圈水冷其余为氢冷（水氢氢）方式、双水内冷（水水空）方式。我国目前生产的30

2、0MW发电机多采用后两种；表3-1-1给出了目前我国三大电机厂所生产的300MW汽轮发电机的主要额定参数。该表表明，FSN-300-2型汽轮发电机都是水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁芯为氢表冷的冷却方式。FS-300-2型汽轮发电机采用的是双水内冷（水水空）方式，即定子绕组、转子绕组均为水内冷，定子铁芯为空冷的冷却方式。双水内冷发电机，为我国首创。水内冷技术的应用，为提高发电机容量开辟了一条新的道路。由于水的冷却能力比空气大50倍，因此发电机的定子和转子采用了水内冷后，可以大幅度地提高发电机的出力。但相对于全氢冷和水氢氢冷却的发电机来说，定、转子绝缘引水管漏水而导致

3、的故障较多；对全氢冷和水氢氢发电机来说，由于其转子采用氢内冷，不会发生因水内冷转子的绝缘引水管漏水而导致的故障，所以运行的可靠性较之水冷转子为高。因为目前新建和扩建的火电厂单机容量均采用300MW及以上的发电机组、尤其以300MW机组居多，所以，本篇以东方电机股份有限公司所设计制造的FSN-300-2-20型三相同步交流发电机为主，介绍300MW汽轮发电机组的结构、原理及运行维护知识，对其它机型做简要介绍。 表3-1-1 国产300MW汽轮发电机主要参数型号QFSN-300-2-20QFSN-300-2QFSN-300-2QFS-300-2QFSN-300-2生产厂家东方电机厂哈尔滨电机厂上海

4、电机厂上海电机厂上海电机厂额定功率300MW300MW300MW300MW300MW额定电压20KV20KV20KV18KV20KV额定电流10190A10190A10190A11320A10190A额定功率因数0.850.850.850.850.85额定转速3000r/m3000r/m3000r/m3000r/m3000r/m额定氢压0.3MPa0.3MPa0.31MPa0.2Mpa(水压)0.4Mpa效率98.898.8298.898.6198.6短路比0.5560.6560.50.470.5冷却方式水氢氢水氢氢水氢氢水水空氢氢氢第二节 汽轮发电机组的基本结构和主要参数一、同步发电机的基本

5、结构FSN-300-2-20型发电机通常采取卧式轴，轴系上带有三台同步发电机：发电机、主励磁机、副励磁机。发电机定子线圈及其连接线、出线采用水内冷，转子绕组、定子铁芯及端部采用氢冷，密封系统采用双环流式油密封。发电机的励磁采用同轴交流励磁机带静止硅整流的励磁方式；交流励磁机的励磁采用同轴交流励磁机静止可控硅整流励磁方式；副励磁机为稀土钴永磁交流发电机的副励磁机、主励磁机、发电机三机同轴有刷励磁系统。就发电机而言，其最基本的组成部件为定子和转子。定子主要由定子铁芯、定子绕组（也叫电枢绕组）、机座、端盖及挡风装置等部件组成；转子主要由转子铁芯、转子绕组（也叫励磁绕组）、滑环、转轴等部件组成。定子铁

6、芯是电机磁路的一部分，同时也嵌放定子绕组；定子绕组是定子的电路部分，是实现机电能量转换的重要部件。定子机座主要用于固定定子铁芯，并和其它部件一起形成密闭的冷却系统。转子铁芯是电机磁路的一部分，又是固定励磁绕组的部件，大型汽轮发电机的转子一般采用导磁性能好、机械强度高的合金锻成，并和轴锻成一个整体。转子绕组是转子的电路部分，直流励磁电流一般是通过电刷和集电环引入转子绕组，形成转子的直流电路。二、主要参数 发电机型号为FSN-300-2-20，其中表示汽轮，F表示发电机，S表示定子绕组水内冷，N表示转子绕组氢内冷，300表示发电机额定有功功率为300MW，2表示有2个磁极，20表示发电机额定端电压

7、为20KV。其主要参数有：额定容量： SN=353MVA （发电机连续运行时，所能输出的最大视在功率）额定功率： Pn=300MW （发电机正常运行时，所能输出的最大有功功率）额定定子电压： Un=20KV （发电机额定运行时，机端定子三相绕组的线电压）额定定子电流： In=10190A （发电机连续运行时，定子绕组允许通过的最大线电流）额定功率因数： cosn=0.85(滞后) （同步发电机的额定功率和额定容量的比值）额定频率： fn=50Hz额定转速： Nn=3000r/min定子线圈接线方式： 双Y（并联）额定励磁电压： UfN=463V额定励磁电流： IfN=2203A额定氢压： 0.

8、3MPa定子绕组直流电阻（15）：0.001917/相转子绕组直流电阻（15）：0.1561定子每相对地电容A、B、C三相各为：0.2242F直轴同步电抗Xd: 204.7%横轴同步电抗Xq： 193直轴瞬变电抗Xd：26.61横轴瞬变电抗Xq：37直轴超瞬变电抗Xd：16.18横轴超瞬变电抗Xq：17.50负序电抗X2: 19.74%零序电抗X0：7.37短路比SCR 0.552各参数之间关系：额定功率PN=1.732UNINcosN；额定转递：nN=60f/p （其中：f为电网频率，p为同步发电机磁极对数，本机磁极对数P为1）第三节 发电机的工作原理及工作特性一、同步发电机的工作原理、同步

9、发电机的工作原理是利用电磁感应原理将机械能转变为电能。按照电磁感应定律，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流流过，这就是发电机的基本工作原理。 图3-1-1所示为同步发电机的工作原理示意图。在同步发电机的定子铁芯内，对称地安放着AX、BY、CZ三相绕组。所谓对称三相绕组，就是每相绕组匝数相等，三相绕组的轴线在空间互差120O电角度。汽轮发电机转子直接与汽轮机转子连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动，在同步发电机的转子上装有励磁绕组，当直流电通过励磁绕组时会产生主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转，其磁通如图中虚线所示。自转子的一个极发出来，经过空气隙进入转子

10、、另一个极（S极）构成回路。发电机转子旋转一周在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，所以电动势每秒钟变化的次数恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。所以，当原动机带动转子旋转时，就得到一个在空间按正弦规律分布的旋转磁场。定子三相绕组在空间互差120O电角度。因此，三相感应电动势在时间上也互差120O电角度，发电机发出的就是对称三相交流电，即： 图3-1-1 同步发电机工作原理图 1定子铁芯；2转子；3集电环 eA=Emsint eB=Emsin(t-120O) （3-1-1） eC=Emsin(t-240O) 感应电动势的频率取决于发电机磁极对数p和转子转速n。发电机转子为一对磁极时，转子旋转一周，定

11、子绕组中的感应电动势正好交变一次，即一个周期；假如发电机转子有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势就交变了p个周期。设转子的转速为n（r/min）则感应电动势每秒钟交变pn/60次，即感应电动势的频率为 f=pn/60 (Hz) （3-1-2） 式（3-1-2）表明，当同步发电机的极对数p、转速n一定时，则定子绕组感应电动势的频率一定，即转速与频率保持不变的关系。 我国电力系统的标准频率规定为50Hz，因此，当n=3000r/min时，发电机应为一对极；当n=1500r/min时，发电机应为两对极，依次类推。 当同步发电机的三相绕组与负载接通时，对称三相绕组中流过对称三相电流，并产生一个旋转磁

12、场（定子磁场），定子旋转磁场的转速n1=60f/p。即定子磁场与转子磁场以相同的方向、相同的速度转速旋转，故称为同步发电机。二、同步发电机的工作特性 同步发电机带对称负载运行时，主要有负载电流I、功率因数cos、端电压励磁电流IL等几个互相影响的变量，这些物理量每两个量之间的关系，称为同步发电机的运行特性。1、 空载特性图3-1-2 步发电机的空载特性 ILE0 同步发电机的空载特性，是指发电机转速等于额定转速nN，定子绕组开路（I=0）时空载电动势E0与励磁电流IL的关系曲线，如图3-1-2示。 由图3-1-2可见，空载特性曲线与发电机磁路的磁化曲线相同。空载特性是发电机的基本特性之一，它表

13、征了发电机磁路的饱和情 况，利用它可以求得同步发电机的参数，在实际生产中还可利用该 曲线判断发电机的一些故障情况。例如，励磁绕组有无匝间短路故 障情况。例如，励磁绕组有无匝间短路故障，如果励磁绕组有匝间短路，在相同的励磁电流下，励磁磁通势减小，曲线下降。2、短路特性所谓短路特性，是指发电机在额定转速下，定子三相绕组短路时，定子稳态短路电流I与励磁电流IL的关系曲线，即I=f(IL)如图3-1-3。图3-1-3 同步发电机 短路特性曲线 ILI在做短路特性试验时，要先将发电机三相绕组的出线端短路。然后，维持转速不变，增加励磁，读取励磁电流及相应的定子电流值，直到定子电流I达到额定电流值时为止，在

14、试验过程中，调整励磁电流时不要往返调整。 在做短路特性试验时，要先将发电机三相绕组的出线端短路。然后，维持转速不变，增加励磁，读取励磁电流及相应的定子电流值，直到定子电流达到额定电流值时为止，在试验过程中，调整励磁电流时不要往返调整。 短路试验测得的短路特性曲线，不但可以用来求取同步发电机的重要参数：饱和的同步电抗与短路比。在实际工作中，也常用它来判断励磁绕组有无匝间短路等故障。显然，励磁绕组存在匝间短路时，因安匝数的减少，短路特性曲线是会降低的。3、负载特性123UNU图3-1-5 同步发电机的外特性曲线1感性负载；2电阻性负载；3容性负载 负载特性是当转速、定子电流为额定值，功率因数cos

15、=常数时，发电机电压与励磁电流之间的曲线，即U=f(IL)。如图3-1-4所示为不同功率因数时的负载特性曲线。图3-1-4 同步发电机的负载特性曲线cos=0; 0cos=0.8; 0cos=1.0; 0cos=0.8；0E0=f(IL)cos=0；180O时，电磁功率由正变负，说明发电机不再向电网输送有功功率，而从电网吸收有功功率，即电机从发电机运行状态变成电动机或调相机运行状态。功角是同步发电机运行的一个重要变量。它不仅决定了发电机输出功率的大小，而且能表明电机的运行状态。第四节 同步发电机的正常运行方式和调整操作一、同步发电机的正常情况下的运行 同步发电机的正常运行方式属于允许长期连续的

16、工作状态。它的特点是：发电机的有功功率、无功功率、电压、电流等都在允许范围以内，因而它是一种稳定的、对称的工作状态。在正常情况下，300MW汽轮发电机组由于热力参数高、能源消耗小,大部分时间都在额定负荷运行，也就是按机组的铭牌值运行。此时，发电机具有损耗小、效率高、转矩均匀等性能。但是，由于电力系统的特点是连续供电和供需平衡，因而不可能所有机组在所有时段全部按额定工况运行。因此，当要求发电机的运行工况不符合额定要求时，电气运行人员仍应保证机组的连续正常运行。 运行中的发电机工况通常发生如下的变化：1、功率因数不在额定值运行因为运行中发电机的有功、无功负荷是不可能始终不变的，所以功率因数也相应发

17、生变化。功率因数的大小由运行的有功和无功负荷决定，即式中P-有功功率； Q一无功功率；S-视在功率。图3-1-9示出了发电机的有功功率P、无功功率Q和功率因数cos之间的关系 Q 0.85 Qe COS=0.7 0.9 P Pe 图3-1-9 发电机有功P、无功Q和功率因数cos关系曲线由图3-1-9可见，无功负荷越小，功率因数越高。发电机的额定功率因数一般为滞后085。最低值不作限制，但最高值则取决于机组和系统运行的稳定性。在AVR投入且情况良好的情况下，一般可允许升高至迟相0.90.95(在经过高功率因数专门试验证实且系统允许时，还可再适当提高)。在低功率因数运行时，应注意控制发电机的定、

18、转子电流不超过当时冷却条件下所允许的数值。在高功率因数运行时，由于发电机的电势低，发电机的端电压及静态稳定性下降，因此，必须加强监视以避免发电机失步。2、发电机定子电流不在额定值 即使发电机运行在额定有功功率和功率因数情况下，由于电网电压的不断变化，发电机的定子电流也要发生变化。当定子电压运行在额定值的95-105范围内时，只要发电机各部位的温度不超限，发电机可以按额定容量运行。例如当定子电压为95额定值时，定子电流可升至105额定值。反之，定子电压达额定值的105时，定子电流应相应降为额定值的95。但是如定子电压低于额定值的95时， 则定子电流不允许超过额定值的105。也就是必须降低发电机的

19、容量。因为发电机的额定容量为在容量不变的前提下，定子电流随电压的降低而相应升高，电压降低越多，电流也升高越大，实际上，在电压降低5而电流升高5时，发电机的视在功率S已经略低于额定值，不难理解，定子绕组的承载能力不可能满足电压继续下降时的电流相应升高。它理所当然地受到限制，也就是说，105额定定子电流值就是正常运行时允许的最高值。 事故情况下，允许发电机的定子绕组在短时间内过负荷运行。同时也允许转子绕组相应过负荷。300MW机组的定子绝缘一般采用B级绝缘。其最高容许温度为130，但具体应遵照制造厂的规定来执行决定。发电机事故过负荷允许的时间应按制造厂规定执行，无规定时，可参照表3-1-2所列值。

20、表3-1-2 发电机事故过负荷允许的时间事故过负荷电流值/额定电流值1.151.281.52.2事故过负荷允许时间（秒）120603010 事故过负荷运行时，应密切注意发电机各部位的温度不超过规定值，否则应降低发电机负荷3、发电机定子电压不在额定值 电力系统和发电机的端电压因外界因素的变化而经常变化。如前所述，当发电机电压在额定值的5%范围变化时，允许按额定容量长期运行。 当电压过高时，可能引起转子绕组温度升高，如超过允许值则易造成绝缘损坏，使转子端部绕组变形；也可能引起铁芯温度升高，使定子的结构部件产生局部高温；甚至引起绕组匝间绝缘受损。当电压过低时，降低了并列运行机组和电压调节的稳定性，同

21、时，在同样的功率下由于定干电流升高而引起定子绕组温度升高；对厂用电动机也有影响，如因过负荷发热和机械力矩降低等。因此，发电机连续运行的最高电压允许为额定值的105，最低电压一般不得低于额定值的90，否则应考虑改变主变压器分接头的档数，对厂用电压也应采取措施，维持其正常运行。4、频率偏离额定值由于汽轮机对频率的要求较高，在频率过低时，还要影响发电机本身的正常运行，如因通风效果降低使绕组和铁芯温度升高，因感应电势下降而导致电流增加等。因此对频率变动的规定为一般不超过0.2赫兹，在频率变动时，各发电厂应按系统要求和规定适当调整机组出力。如频率过高或过低时，则应按事故处理规定进行处理。5、 同步发电机

22、的进相运行 随着电力系统的不断发展，输电线路的电压也越来越高，输电线路越来越长，因此，线路对地电容越来越大，从而引起系统的电容电流及容性无功功率也越来越大。如果不能有效地吸收剩余的无功功率，就会使电力系统的电压上升，甚至超过容许范围。采用并联电抗器和同步调相机来吸收剩余的无功功率，一是有一定的限度，二是增加了设备投资。因此，最好利用部分发电机进相运行以吸收过剩的无功功率并断电压调整。 发电机进相运行，从理论上分析是可行的，实际中一般要通过研究和运行试验来决定，进相运行对发电机造成的影响主要有以下几方面： 1.静态稳定性的降低:由于功角=90O时所对应的电磁功率是静态稳定理论上的最大值，也即静态

23、稳定极限。当进相运行时，在输出有功功率一定的条件下，随着励磁电流的减少，角就要增大，向90O方向逐渐靠近，从而使静态稳定性降低。 2、端部漏磁的发热：发电机端部的漏磁是由定子端部与转子端部漏磁迭加而成的合成磁通。当发电机进相运行时，定子端部铁芯、端部压板以及转子护环等部分，通过相当大的端部漏磁。由于转子端部漏磁对定子有相对运动，所以在定子端部铁芯齿部、压板、压指等部件中感应涡流，引起涡流损耗和磁滞损耗，从而使发电机端部发热。 3、厂用电电压的降低：厂用电通常引自发电机出口。发电机进相运行时，随着发电机励磁电流的降低，发电机无功功率的倒流，发电机端电压降低，厂用电电压会随之降低。 发电机从迟相转

24、为进相运行时，静态稳定储备下降，端部发热严重、厂用电电压下降。这些影响都和发电机的出力密切相关。发电机在进相运行时，出力越大，静态稳定性能越差。在一定功率因数下，端部漏磁通约与发电机的出力成正比。因此，欲保持一定的静态稳定储备和端部发热为一定值，随着进相程度的增大，出力应相应降低。发电机正常运行时，端电压允许在额定值的正负5%范围内变动，此时欲保持额定出力不变，定子电流可在额定值的正负5%范围内变动，在这样的范围内变化，发电机定子和转子温度不会超过允许值。二、发电机运行中的调节 发电机运行中的调节对象包括有功负荷和无功负荷，目前机组采用的多是机炉电集中控制方式，即一台锅炉、一台汽轮机、一台发电

25、机为一个独立的系统，有功负荷的调节由机炉协调完成，无功负荷的调节则由电气部分完成。1.发电机运行中的调节原则（1）有功负荷：正常运行时，值长根据上级调度命令，通知运行人员相应调整燃料量、给水量、风量和汽机汽门开度。这一过程中运行人员要严密监视电气仪表，以保证发电机的正常运行。事故时，运行人员可根据具体情况直接进行有功负荷的调整。（2）无功负荷：正常情况下，运行人员根据电网给定的电压曲线要求，通过改变AVR的工作点进行调节。事故时，根据事故处理要求进行调整。例如，发电机失步时应增加无功负荷，三相定子电流不平衡超过规定时降无功负荷等。2. 调节过程中的注意事项（1）调节过程中必须严密监视表计的变化

26、情况，要注意各参数不能超过允许值。（2）调节幅度应控制得小一些，要注意被调参数的升降速度不能太大。三.发电机的起、停和运行中的维护 （一）发电机起动前的准备发电机安装或检修完毕，就可将其起动并投入运行。为了保证发电机的安全可靠，在起动前必须对有关设备和系统进行系列的检查和试验，只有当这些检查、测量和试验都合格时，方可起动机组。 1需要检查的项目 (1)发电机、变压器组及励磁系统的一、二次回路的安装或检修工作终结后，在起动前应将工作票全部收回，详细检查各部分及其周围清洁情况，各有关设备和仪表必须完好，短路线和接地线必须撤除，工作人员已撤离现场。 (2)检查发电机组各部件之间是否安装连接可靠，有无

27、松动及不牢固的现象。 (3)检查汇流管位于机座下部进出水管法兰处的接地片可靠接地。 (4)发电机通水前检查水系统设备是否完好，水质的导电率、硬度、pH值是否达到要求。 (5)定子充水情况良好，压力正常，无泄漏 (6)检查主变压器一切良好，符合起动条件 2需要测量的项目(1)在冷态下测量转子绕组直流电阻和交流阻抗。 (2)测量定子绕组和转子绕组的绝缘电阻，定子绕组绝缘电阻5M (2500V兆欧表)，转子绕组绝缘电阻l M(500V兆欧表) (3)各有关一次设备绝缘测量均合格。 3需进行的试验 (1)试验发电机系统的所有信号正确。 (2)安装、大修后，应检查励磁系统有关动、静态试验合格。 (3)做

28、主断路器、灭磁开关、励磁系统各开关、6KV厂用分支断路器的跳、合闸试验、联动试验及保护传动试验，均应合格。 (4)励磁系统联锁试验合格。 (5)定子水泵联锁试验及断水保护试验合格。(6)安装、大修后的发电机，应做水压、定子水反冲洗及气密试验。4启动前应完成的有关操作 (1)发电机氢、油、水系统投入，参数正常。在充氢过程中，应严格遵循中间气体置换法。充氢的过程是：先用二氧化碳充满气体系统，以驱出空气；再用氢气充满气体系统，以驱出二氧化碳，从而将发电机转换至氢气冷却状态运行。反之，停机后，置换程序为氢气一二氧化碳一空气。采用中间气体置换法可以防止在系统管道和机内氢气与空气直接接触，从而保证了置换过

29、程的安全。 (2)依据规程投退有关保护压板及熔断器 (二)汽轮发电机的起动与升压 1启动 充氢后，当发电机内的氢纯度和内冷凝结水水质、水温、压力及密封油压等均符合规程规定，气体冷却器通水正常，高压顶轴油压大于规定值时，即可起动转子，在转速超过1200rmin时，可以停止顶轴。发电机开始转动后，即应认为发电机及其全部设备均已带电。 对安装和检修后第一次起动的机组，应缓慢升速并监听发电机的声音，检查轴承给油及振动情况，在确认无摩擦、碰撞之后，迅速增加转速。在通过临界转速时，应注意轴承振动及集电环上碳刷是否有跳动、卡涩或接触不良现象， 如无异常即可升至额定转速3000rmin。 2升压 当汽轮发电机

30、升速至额定转速且冷却系统已投运的情况下，就可以加励磁升高发电机定子绕组电压，升压过程应平稳缓慢进行。注意事项有： 1)升压操作应缓慢、谨慎，并密切注视三相定子电流为零；此外，转子电流、电压及定子电压应均匀上升。当定子电压升至额定值后，应核对并记录转子额定空载励磁电流、电压值，这一数据在每次升压至额定定子电压时，通过对空载励磁电流、电压的核对分析比较，可以判断发电机转子绕组有无匝间短路现象。正常情况下，历次数值相近，但如果发现空载电流升高，励磁电压下降时，必须查明原因。 2)及时测量发电机转子励磁回路有无接地现象。 待发电机升压至额定值，并检查一切正常后，即可进行并列操作 (三)发电机的并列并列

31、操作是电力系统中很经常、很重要的一项操作，必须认真对待，以便在并列操作以后，能很快达到同步运行的目的；如操作不正常或发生误操作，将会对电力系统带来极其严重的后果，可能发生巨大的冲击电流，甚至比机端短路电流还大得多，会引起系统电压严重下降，使电力系统发生振荡甚至瓦解。为了使并列操作后发电机迅速进入同步运行，一般采用准同期并列。 在实际操作过程中应符合下列规定： 1)发电机电压与系统电压差不大于10额定电压。 2)发电机频率与系统频率差小于0.2Hz。 3)发电机与系统相位相同。 4)安装或大修后的发电机还应检查与系统的相序一致。 5)同步表转动太快、跳动、停滞时禁止合闸。 6)同步表连续运行时间

32、不应超过15min。 7)禁止其他同期回路的操作。 (四)机组带负荷 机组并网后，自动带上15MW的负荷，之后负荷的升降依值长命令执行。在变更机组有功负荷的时候，同时调整机组无功负荷，以控制发电机功率因数，增加有功由机炉协调装置或DEH控制，电气值班人员负责监视有功、调整无功，以维持机端电压。当负荷增至规定值时，且运行稳定，应按值长命令倒厂用电。发电机增加负荷时，必须监视发电机氢气温升、定子水温、铁芯温度、绕组温度及电刷励磁装置工作情况。当发电机加满负荷时，应对发电机及二次回路作一次详细检查、接头无发热，电刷无跳动、冒火，引水管无抖动、无渗水及振动过大等现象。 (五)发电机解列停机在接到电力系

33、统调度员命令以后，操作人员应按照值长命令填写操作票，经审核批准后执行。在停机之前，应逐步降负荷，待负荷降至规定值时，将厂用电倒换至由起备变供电，在减有功负荷的同时，注意相应减少无功负荷，保持功率因数大于085(滞相)。对于正常停机，应在机组负荷降至15MW、无功降到接近零时，才能进行解列操作。解列后，拉开发电机出线隔离开关，停运主变及冷却装置，拉开主变中性点接地刀闸。在解列与机组停止转动这一惰走时间内，定子的冷却水系统应继续运行，直到汽轮机完全停止转动为止。对停用时间较长的发电机，应将定子绕组和定子端部冷却元件中的存水全部放掉、吹干，冷却水系统管道内的积水也应放掉，并注意使发电机各部分的温度不

34、低于+5，以防止冻坏设备。 停机之后，若要将机内氢气置换为空气，应采用中间气体置换法，以保证安全。若短时停机，机内仍有氢气压力，则应保持密封油系统继续运行；对于发电机已运行两个月以上的停机，应对发电机的水回路进行反冲洗，以确保水回路通畅。 解列之后，还应根据操作票做好相应的安全措施。 (六)汽轮发电机运行中的检查和维护 1.对发电机的一般检查与维护： 1)发电机正常运行时，定子冷却水质、进水压力温度、氢压必须符合参数规定值；其振动值，在额定转速时，轴承座三方面(水平、轴向、垂直)允许值小于0.025mm。 2)发电机绝缘电阻应符合规定值，定子绕组在无存水且干燥后接近工作温度时，其对地和相间绝缘

35、电阻应5 M(2500V兆欧表测量)；转子绕组冷却状态绝缘电阻应1M (500V兆欧表测量)，各电阻检愠计冷态绝缘电阻应5M(2500V兆欧表测量)；定子汇流管及定子出线进水管绝缘电阻，无存水时100k(1000V兆欧表测量),通水时30k(用1000V兆欧表测量)；励端轴承油密封，内外挡油盖绝缘电阻应)1M(用1000V兆欧表测量)。 3)严密监视运行中发电机的各种表计，如电压、电流、周波、各种温升等不得超过规定值，每小时应记录一次发电机的工况参数，如有计算机打印值，可与之对照。如果发现个别温度测点显示异常，应对这个部位温度加强监视，缩短其记录间隔时间。 4)察看发电机各部，应无异状、异音、

36、无焦味、放电、火星、臭味、渗水、漏水及结露等，用手拭触发电机无异常振动、过热等。 5)监视发电机严格按规定负荷运行。 2.对发电机水冷系统的检查与维护： 1)定期检查定子冷却水系统的水箱水位、水质导电率。例如：在运行中发现定子绕组漏水，应尽快停机检查；若发现冷却水量减少，要密切监视定子绕组的温升是否超过允许值，如未超过则仍可继续运行。 1)氢气冷却器进水温度应在2033度之间，出水温度38，进水压力在0.10.2MPa之间。一台氢气冷却器停用时，发电机可带80%额定负荷。 3)应密切监视定子冷却水的流量，进出水温度、压力和进出水温差等，如有异常，应立即检查进出水温度，不得超过允许值。 3.对供

37、气系统的检查和维护： 1)对气体质量进行经常性的监视，应以氢气纯度指示仪和差压表的指示为根据，要求机内氢气纯度97，低于此值时，应进行排污和补氢，以恢复氢气纯度。在一定的转速下，氢冷发电机风扇前后的压差与冷却气体的密度成正比。如果冷却气体的压力和温度不变，则当气体的含氢量降低时，气体的密度就会增加，此时差压表所指示的压差亦增加。 2)运行中应维持氢压在额定值，若发现运行中氢压有所降低，应查明原因，必要时手动补氢。 3)保持冷氢温度在3046之间。 4.对轴密封的检查与维护： 1)当发电机充满氢气时，应监视密封瓦中的供油连续不中断。 2)油密封压力表指示正常，油的流量正常，回油温度70。 3)主

38、油箱上的排烟风机必须经常投入运行，定期检查出油管和主油箱中氢气含量，氢气含量大于2时，应查明原因，加以消除。 5.对集电环和电刷的检查与维护：集电环与电刷的检查与维护由运行人员负责，其内容主要有以下几项： 1)检查电刷在刷框内有无摇动或卡涩现象，接触是否良好，有无发热和冒火情况。 2)各电刷的电流分但是否均匀，电刷和连线是否过热。 3)按照电刷的磨损程度，调整电刷的压力。 4)发电机停车后，必须清理集电环的通风孔，因为这些孔会逐渐被灰尘阻塞而失去通风作用。 5)应定期用干布擦拭集电环及其周围零件，因为如果碳粉弄脏了集电环表面会降低转子的绝缘电阻。 6)检查集电环时，可顺序将其由刷框内抽出。一般

39、情况下更换电刷时，在同一时间内，每个刷架上只许换一个电刷，换上的电剧需先研磨良好，且新旧牌号应一致。 7)为了使滑环磨损均匀，在23个月内必须更换一次集电环的极性。 发电机运行中，在励磁回路上进行调整工作时，工作人员应站在绝缘垫上，并应穿绝缘靴，将衣袖扎紧，切不可戴手套，工作时应有专人在场监护。 6发电机正常运行时的一些技术要求： 1).氢气湿度4g/m3(额定氢压下)；冷却器进水温度33，出风温度为3046。 2)定子绕组冷却水水质要求：导电率(20)为0.51.5Scm，酸碱度为6.58，硬度2gNl允许攒量氨(NH3)，定子绕组进水温度453。 3)发电机不允许用空气冷却运行。在油密封和

40、氢气冷却器投入运行的情况下，允许短时间空气冷却无励磁空转，作机械检查 4)最大连续出力时：氢压o，3Mpa（表压）；氢气冷却器进水温度20，厂房环境温度30以下。第二章 发电机励磁系统第一节 概 述同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，如图所示： 图3-2-1 励磁原理图励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。因此，励磁

41、控制系统的任务主要有以下几个方面：1在正常运行条件下，供给同步发电机的励磁电流，并根据发电机所带负荷的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机机端电压在给定水平上；2使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理地分配；3增加并入电网运行的同步电机的阻尼转矩，以提高电力系统静态稳定性及输电线路的有功功率传输能力；4在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，进行强励，将励磁电流迅速增到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性；5在同步发电机突然解列，甩掉负荷时，进行强减，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电机电压的过分升高；6在发电机内部发生短路故障时，进行快速灭磁，将励磁电流迅速

42、减到零值以减小故障损坏程度；.在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励磁限制和欠励磁限制，以确保同步发电机组的安全稳定运行。为了很好地完成上述各项任务，励磁系统应满足以下基本要求： （一） 对功能方面的要求： 1. 应具备能稳定和调节机端电压的功能； 2. 应具备能合理分配或转移机组间的无功功率的功能； 3. 能迅速反映本系统故障，并有必要的励磁限制、灭磁及自我保护功能； 4. 能迅速反应电力系统故障，具备强励等控制功能以提高电力系统稳定性和改善电力系统运行条件。（二） 对性能方面的要求： 1.具有足够的调节容量，以满足各种运行工况要求。 2.具有足够的励磁顶值电压、励磁顶值电流及电压上升速

43、度。励磁顶值电压和励磁顶值电流是指励磁功率单元在强行励磁时，可能提供的最高输出电压值和电流值，该值与额定工况下的励磁电压、励磁电流之比为强励倍数；将强励动作后励磁电压在最初0.5S内上升的平均速率定义为励磁电压响应比，它是衡量励磁单元动态行为的一项指标，运行要求励磁系统应有较高的强励倍数和快速的响应能力，以满足电力系统稳定和改善系统运行条件的需要。3.应运行稳定、调节平滑及有足够的电压调节精度。 4.反应灵敏、迅速，时间常数小，无失灵区。 5.运行可靠，维护方便。第二节 同步发电机组主要励磁方式对300MW火电机组励磁方式通常采用他励交流励磁机系统、自励或自复励静止式励磁系统。 一、他励交流励

44、磁机系统他励交流励磁机系统通常称为三机励磁方式，其励磁功率电源取自发电机以外的独立的并与其同轴旋转的交流励磁机，故称之为他励。他励交流励磁机系统按功率整流器是静止还是旋转可分为他励交流励磁机静止整流器励磁方式（有刷）和他励交流励磁机旋转整流器励磁方式（无刷），如图所示。 图3-2-2 交流励磁机静止硅整流器励磁系统原理图图3-2-3 交流励磁机旋转整流器励磁系统原理图在他励交流励磁机静止整流器励磁方式中，交流副励磁机（永磁机）输出电压经可控硅整流后给主励磁机励磁，而交流主励磁机输出电压经静止的硅整桥整流后通过电刷和滑环给发电机励磁。随着发电机运行参量的变化励磁调节器（AVR）自动地改变交流励磁

45、机励磁回路中可控硅的控制角，以改变交流励磁机的磁场电流，改变交流励磁机的输出电压，达到调节发电机电压的目的。为减少励磁系统时间常数，加快系统的响应，通常将交流励磁机和副励磁机的频率设计得高些，以减小其励磁绕组的电感及时间常数，交流励磁机频率一般为100HZ，副励磁机的频率一般为400500HZ。 该励磁方式励磁电源可靠，不受电力系统和发电机端短路故障的影响，且励磁机的容量不受限制。但同步发电机的励磁电流必须通过转子滑环和电刷引入转子励磁绕组，目前由于炭刷材料和压力的影响，当励磁电流超过800010000A时，就要取消滑环和电刷，即采用无刷励磁系统。 无刷励磁系统中交流励磁机的交流绕组和整流设备

46、随同主轴旋转，而其直流绕组（励磁绕组）则是静止的，亦即他励交流励磁机旋转整流器励磁系统，其优点是省去了炭刷的维护工作，此系统适用于不同容量的发电机，但也存在旋转部分整流器设备强度要求高，转子电流、电压、温度和绝缘不便测量，控制以及灭磁不便的缺点。 值得注意的是三机励磁系统存在以下主要问题： 1.旋转部件多，出故障的几率高。 2.机组轴系长，轴承座多，运行时轴振和瓦振值较大甚至超标，对轴系稳定和机组安全运行不利。 3.机械设备多，时间常数大。4.厂房占地大，造价高。二、自励或自复励励磁系统（静止励磁）自励系统的基本特点是励磁电源取自发电机自身，经励磁变压器（或励磁变流器）供给静止整流装置，整个励

47、磁装置没有旋转部分，因此又称为静态励磁，静态励磁方式根据励磁电源单独取发电机电压或电流或同时取发电机电压和电流不同分为自并励、自串励和自复励。如图所示为三种典型的静态励磁方式。 图3-2-4 自并励静止可控硅励磁系统 图3-2-5 交流侧串联自复励静态励磁系统图3-2-6 直流侧并联自复励静态励磁系统静态励磁方式中最具代表最简单的是自并励励磁方式，其励磁电源取自发电机电压，经静止的励磁变压器及静止的可控整流器供给发电机转子绕组励磁，该励磁方式由于没有旋转部件，减小了机组轴系长度，因而结构简单，可靠性高，轴系稳定性好，励磁响应快，机组占地少，但也存在机组短路时不能提供强励，影响继电保护的正确动作

48、和暂态稳定性的缺点。但近年来由于继电保护的完善和发展，动作速度加快，因此自并励励磁方式与继电保护的配合方面除发电机后备保护需改进外，已不影响继电保护的正确动作，也由于短路时间短，发电机端电压恢复较快，以及电力系统稳定器（PSS）的广泛应用，使得自并励励磁系统的暂、静态稳定性已相当于或高于强励倍数相同的他励交流励励磁方式励磁系统。因此静态励磁方式已趋成熟，并开始广泛应用，八、九十年代我国主力火电机组励磁方式基本上是三机励磁系统，而近年来则大量采用静态励磁方式。本章我们将以襄樊电厂300MW机组励磁系统（三机励磁系统）和益阳电厂300MW机组励磁系统（静态励磁方式）为例，对三机励磁系统和静态励磁系

49、统进行详细介绍。第三节 整流电路 在发电机励磁系统中通常采用不可控桥式整流回路和可控晶闸管组成的桥式整流回路，在三机励磁系统中整流回路将主励磁机（或副励磁机）输出的交流电转换为直流电，作为发电机（或励磁机）励磁电流，在静态励磁系统中将励磁变压器（或变流器）输出的交流电转换为直流电，作为发电机励磁电流。 （一）不可控桥式整流回路具体接线及工作原理不可控整流桥具体接线如图3-2-7，A、B、C三相输入正弦交流电，经整流回路后，从4、5两端输出直流电，直流输入输出电压波形如图3-2-8所示，输出直流电压均值为： （E1为交流侧线电压有效值）。（二）可控桥式整流回路具体接线及工作原理 利用晶闸管的可控单向导电特性构成的三相桥式全控整流电路如图3-2-9。晶闸管（可控硅）在承受正向电压，且具有控制角为的正向脉冲触发时才会导通，在同一交流输入电压作用下，通过改变施加正向脉冲的时机来改变输出直流平均电压的大小和方向，起到可控直流电源的作用。触发脉冲的顺序是T1-T2-T3-T4-T5-T6，相距60，且要求为宽脉冲，如图3-2-8、9、10分别为=0，=