发电机的运行

发电机的运行第一页，共三十一页，2022年，8月28日一、发电机的基本知识第二页，共三十一页，2022年，8月28日NS１、发电机原理原始型,采用永磁磁场,转子线圈上感应出电流经滑环碳刷送出第三页，共三十一页，2022年，8月28日NS随发电机容量增大,改造为定子线圈发电,仍采用永磁磁场.第四页，共三十一页，2022年，8月28日后来,为了进一步提高发电机容量,和为了发电机负荷和电压调整方便,便把转子磁场由永磁改造为电磁场第五页，共三十一页，2022年，8月28日２、发电机的分类３、铭牌额定电流、额定电压、额定容量、COSΦ

412410.5KV60MW、75MVA0.8思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用三角形连接？第六页，共三十一页，2022年，8月28日二同步发电机的运行特性第七页，共三十一页，2022年，8月28日1.同步同步电机和异步电机的区别?同步发电机:定子磁场与转子磁场以同方向、同转速旋转。２.空载特性概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只加励磁，不并网时的特性。空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特性曲线。第八页，共三十一页，2022年，8月28日空载特性曲线EoI作用：和继保有关，用来求电压变化率，不饱和电抗值增加励磁过程降低励磁过程,磁滞现象第九页，共三十一页，2022年，8月28日3、发电机的短路特性定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电流之间的关系作用：求发电机的同步电抗、断路比，判断转子绕组的匝间短路４、发电机的外特性指COSΦ、励磁电流、转速恒定时，发电机定子电流与端电压的变化关系

第十页，共三十一页，2022年，8月28日1.5U1I1.00.5COSΦ=0.8COSΦ=1COS（-Φ）=0.8在滞后的COSΦ下，当定子电流增加时，电压降较大，此时是去磁作用。在超前的COSΦ下，当定子电流增加时，电压反而升高，此时是助磁作用。第十一页，共三十一页，2022年，8月28日5、发电机的调整特性---指电压、转速、COSΦ恒定，改变定子电流时的励磁电流的变化曲线。第十二页，共三十一页，2022年，8月28日COSΦ=0COSΦ=0.8COSΦ=1COS(-Φ)=0.801励磁电流定子电流1发电机调整特性曲线第十三页，共三十一页，2022年，8月28日

在滞后的COSΦ下,负荷增加,励磁电流也必然增加.----此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加转子磁势.在超前的COSΦ下,负荷增加,励磁电流一般要降低.----这是因为电枢反应有助磁作用.第十四页，共三十一页，2022年，8月28日三、同步发电机的能量输出第十五页，共三十一页，2022年，8月28日1.有关发电机的损耗摩擦损失+风阻

铁芯磁滞+涡流

定子绕组本身的损失机械损失铁损铜损（<1%可以忽略）汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的作为有功功率输出空载损耗第十六页，共三十一页，2022年，8月28日2、同步发电机有功输出当发电机带纯阻性负荷时出现定子电流产生定子磁场(电枢反应磁场)阻碍转子磁场前进汽机转速降低汽机增加进汽维持额定转速使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场对于主磁场来说,逆着转向偏了一个δ角第十七页，共三十一页，2022年，8月28日NSF0发电机转向发电机空载,δ=0第十八页，共三十一页，2022年，8月28日NSF0发电机转向δ角FFR发电机带负荷时,δ的大小负荷大小性质有关第十九页，共三十一页，2022年，8月28日纯感性负荷去磁端电压纯容性负荷助磁端电压上两种负荷只会使磁场削弱或加强,但不会扭曲但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲,又有去磁作用.第二十页，共三十一页，2022年，8月28日故,在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关.当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入的有功功率增大,δ角也随着增大.δ角也叫做功率角.一般汽轮发电机额定负荷运行,δ角约为250---300第二十一页，共三十一页，2022年，8月28日四、发电机的功角特性第二十二页，共三十一页，2022年，8月28日1、发电机的功角特性发电机和无穷大电网并联运行时，发电机的输出功率为：Pde=(UE0/Xd)sinδ------其中δ—发电机端电压与空载电势的夹角（功率角）U—发电机端电压

E0

—发电机空载电势

Xd—发电机同步电抗式中U、E0、

Xd都可以认为是常数，这样Pde的大小仅仅与δ有关，它们之间是正弦函数关系，Pde与之间的关系曲线为功角特性第二十三页，共三十一页，2022年，8月28日2.功角特性对运行的影响1.）发电机的功率极限：当δ角从0—900时，有功随δ增大而增大，当δ=900时，有功最大。PMAX=UE0/Xd发电机的功率极限当δ=900时，有功随δ增大而减小当δ=1800时，有功为0第二十四页，共三十一页，2022年，8月28日静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的作用下，δ角发生微小变化，如果原来的工作点在δ角0—900之间，则发电机会通过若干个摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区非稳定区：如果δ角在900—1800之间，则不会稳定，为非稳定区如果δ角超过1800，则为逆功率运行第二十五页，共三十一页，2022年，8月28日一、发电机的额定运行方式发电机按照制造厂铭牌额定参数运行的方式，称为额定运行方式二、发电机的允许运行方式允许偏离额定值但在一定范围内（一）允许温度和温升超过额定允许运行温度6oC长期运行寿命减半。温升：发电机与周围环境温度之差（二）冷却介质的质量、温度、压力变化范围冷却水的水质、温度和压力空气的温度四、发电机的运行方式第二十六页，共三十一页，2022年，8月28日（三）发电机电压允许变化范围1.电压低于额定值对发电机的影响（1）降低并列运行的稳定性和电压调节的稳定性。例如：容易失步。（2）定子绕组温度升高由于出力不变，电压降低，电流必然增大，定子温度升高（3）影响厂用电动机及整个电力系统的安全运行2.电压高于额定值对发电机的影响（1）.转子温度可能超过允许值保持出力不变，需提高电压，励磁电流增加，转子温度升高达到额定值1.3－1.4倍时，就有可能超过允许值（2)定子铁心温度升高定子绕组发热传递；定子铁心温度升高。定子电压升高，使定子铁心磁通密度增加，铁心损耗明显增加，使定子铁心温度大大增高。第二十七页，共三十一页，2022年，8月28日（4）可能使定子结构部件出现局部温度升高定子铁心过度饱和，使磁通通过其他部件例如：机座、支撑筋、齿压板。4.发电机频率允许变化范围正常运行，应保持50HZ。变化范围应在额定值±0.2HZ，最大不应超过额定值的±0.5HZ。频率超过±2.5HZ应立即停机。频率变化较大将对发电机造成较大影响(1)频率降低对发电机的影响。

1)频率降低，转子风扇转速下降，通风减少，冷却变坏，绕组和铁心温度上升。

2)频率降低时，若增加转子电流来位置机端电压不变，定子铁心磁通增加，饱和，机座上某些部件温度局部高温。

3)频率降低时，定子电动势下降，若保持出力不变，定子电流增加，定子温度升高，若增加转子电流保持出力，则增加转子励磁电流，转子温度增加。

4）频率降低时，厂用电动机转速下降，出力降低，发电机出力也会降低。恶性循环，将影响系统稳定。第二十八页，共三十一页，2022年，8月28日5）频率过低，可能引起汽轮机叶片断裂，频率降低，出力不变，则转矩增加，叶片过负荷而引起震动。（2）频率过高发电机转速增加，转子离心力增加，转子部件损坏，当频率高至汽轮机危急保安器动作，使主气门关闭，机组停止运行。5.发电机功率因数允许变化范围

发电机运行时，定子电流滞后于定子电压一个角度，同时向系统输出有功和无功，称为发电机迟相运行，此时功率因数称为迟相功率因数发电机运行时，定子电流超前于定子电压一个角度，同时向系统吸收无功，用以建立磁场，并向系统输出有功，称为发电机进相运行，此时功率因数称为进相功率因数。第二十九页，共三十一页，2022年，8月28日发电机一般运行在迟相状态，向系统发出无功，功率因数一般为0.8－0.9。一般不得超过迟相0.95。也可运行与或进相运行，只可短时运行。但此时发电机静态稳定性能差，容易引起振荡和失步。发电机的有功无功出力范围取决于以下四个方面：（1）原动机的额定功率（2）定子发热温度（3）转子发热温度（4）发电机进相运行时的静态稳定极限6.定子不平衡电流允许范围不平衡电流的影响：（1）.使转子温度升高或局部损坏负序产生倍频电流在转子表面流通，温度升高（2）引起发电机振动第三十页，共三十一页，2022年，8月28日发电机的三相不平衡电流的允许范围（1