同步发电机运行

同步发电机运行1一、发电机启动前的准备二、发电机启动、并列和解列三、发电机运行中的调节四、发电机的额定允许运行方式五、发电机特殊运行方式六、发电机的运行检查七、发电机的运行特性曲线3－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（1）机组大小修后启动前应检查有关设备、系统竣工报告齐全。（2）确认机组检修工作全部结束，工作票已终结；机组及各系统设备完整，具备启动条件；现场卫生符合标准。临时安全措施已拆除，恢复正常安全措施。（3）机组设备系统连锁保护试验合格，传动试验良好（4）厂房内各处的照明良好，事故照明系统正常。（5）厂房内通信系统正常。（6）消防水系统正常、消防设施齐全。（7）所有电气设备绝缘良好。（8）所有电气设备按预防性试验规程规定的试验已完成，结果正常。（一）机组启动前应具备的条件23－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（1）励磁系统电压调整器调节不稳定；（2）发电机空载或短路特性曲线与上次大修比较变化较大；（3）发电机转子交流阻抗试验不合格；（4）准同期装置故障；（5）自动灭磁装置故障。（二）机组存在下列情况之一时，禁止冲转或并网33－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容

电气设备检修后，应按DL/T596—1996《电力设备预防性试验规程》试验并合格。详细检査各部分及其周围的淸洁情况，各有关设备必须完好，一、二次设备及回路工作均结束，短路线和接地线必须拆除，工作票已终结，恢复常设安全措施。检修人员必须在终结工作票时将上述回路的绝缘数据、试验结果等填写在检修记录簿内，并附上设备异动报告及启动试验方案，完成启动前的试验（开关拉合、联动、闭锁等）。

43－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容1.发电机系统的检查2.检查发电机氢水油系统良好3.母线的检査4.继电保护和自动装置的检查5.励磁系统的检查（微机励磁系统）6.厂用系统的检查7.直流系统的检查53－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容

电气设备检修后的检查内容1.发电机系统的检查（1）发电机上端盖前检査定子绕组引水管和绕组绑扎的情况，应无引水管渗水、漏水、

折瘪，绑线断裂、垫块松动、存在异物等异常情况；（2）投入发电机氢水油系统；（3）发电机额定压力下的气密试验合格后，将发电机置换为氢气运行；（4）核对定子、转子、铁心温度指示正常；（5）检查校验氢气检漏装置、湿度仪、绝缘过热监测仪、氢水油工况柜等发电机附属设备正常；（6）检查转子绝缘电阻并给上发电机电刷。63－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容2.检查发电机氢水油系统良好3.母线的检査

母线大修后，检査母线、外壳、绝缘子、密封件应完整、清洁、无积尘、污物，内部无凝露，其设备上及母线走廊应无妨碍母线运行的物品。封闭母线进行微正压母线气密试验、淋雨试验合格。4.继电保护和自动装置的检查（1）所有保护装置经检査、试验，性能良好，整定值与装置实际位置相符，二次回路传动正确，具备投入条件；（2）投入所有保护交直流电源，待装置指示正确后，再投入保护压板。73－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容

电气设备检修后的检查内容5.励磁系统的检查（微机励磁系统）（1）检査励磁变压器及励磁柜内检修工作结束，接地线已拆除；（2）检查励磁系统的220V交流起励电源、380V交流辅助电源及110V直流电源已送电，电源指示正常；（3）在励磁柜内合上各开关，给上各保险，关好柜门并上锁；（4）在励磁系统就地检查无报警及故障信号；（5）检査自动、手动励磁调节器的电压给定是否在最低位置；（6）将励磁系统切换到自动方式；（7）切换励磁通道。83－1同步发电机运行电气设备检修后的检查内容6.厂用系统的检查（1）拆除所有临时安全措施，恢复固定安全措施；（2）测量母线绝缘合格；（3）厂用电系统的保护、自动装置按规定全部投入，运行正常；（4）试验柴油发电机自动投入正常；（5）除6KV厂用电系统外，其他厂用电源系统恢复正常运行方式。（三）机组启动前的检查内容一、电机启动前的准备93－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（三）机组启动前的检查内容

电气设备检修后的检查内容7.直流系统的检查（1）蓄电池、充电装置投入正常；（2）直流母线电压及蓄电池浮充电流保持在规定的范围内；（3）直流系统绝缘监测装置投入正常，直流系统绝缘良好；（4）集中监控器、蓄电池巡检仪投入正常；（5）对直流系统绝缘监测装置进行接地模拟试验，任何一支路及母线模拟接地时都能监测、显示和报警。103－1同步发电机运行一、发电机启动前的准备（四）绕组绝缘电阻的测量及允许值1.定子绕组的绝缘电阻

定子绕组绝缘电阻的安全值，原则上是每千伏不低于1MΩ。判断绝缘电阻是否合格，是将所测得的绝缘电阻换算到75℃后,与上次所测得的数值相比较，不应低于前次测量的1/5～1/3，同时吸收比(R60/R15)大于1.3。若低于上述要求则认为绝缘电阻不合格，应查明原因并设法消除。2.转子绕组及励磁回路的绝缘电阻

转子绕组及励磁回路测量时，使用500～1000V兆欧表进行，发电机测量全部励磁回路的绝缘电阻，其值不得小于0.5MΩ123－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(一）同步发电机的启动

值长命令汽机司机开启主汽门，汽机冲动汽轮机转子，这时汽轮机开始冲动转子慢慢到

达额定转速。当汽轮机带动发电机一经启动，即认为发电机及其所连接的各种装置已带有电

压，此时，未经领导特殊批准，不准在回路上进行任何工作。

当发电机升速接近50%额定转速时，应进行下列各项检查：（1）检査发电机及励磁系统各部声音是否正常。（2）检査轴承油温、轴承振动及其他转动部分应正常。（3）整流子或滑环上的电刷是否因振动而出现接触不良、跳动和卡死现象，如发现应立

即处理。（4）发电机各部分有无异常。

133－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(一）同步发电机的启动（5）发电机冷却器的各种水门、风门是否在规定的开、关位置。氢压、水压正常。发电

机经以上检査一切正常后，可继续升速。（6）投入发电机出口的各个电压互感器和励磁系统各刀闸。（7）按顺序合上发电机出口隔离开关和母线隔离开关以及主变压器中性点接地刀闸。143－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列（二）同步发电机升压

（1）待汽轮机转速升到3000/min并稳定后，合上发电机的灭磁开关，调节励磁输出将发电机电压升到额定值。

（2）在升压过程及电压升至额定值后，应检査发电机及励磁系统的工作状态，如有无振动，电刷接触及出口风温是否正常，同时还应注意下列问题：

1)三相定子电流应等于零。因为这时断路器未合闸发电机没有接带负荷，定子内若有电流，则说明定子回路中有短路故障，应立即切除励磁、拉开灭磁开关进行检査；

2）三相电压平衡，以此检查发电机引出线及电压互感器回路有无开路情况；

3）核对空载励磁电流，以检查发电机转子绕组有无层间短路。153－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列（三）同步发电机的并列

上述升压操作正常，发电机的电压、频率已达额定值后，即可进行并列操作。发电机正常并列时，一般都采用自动准同期并列，只有在特殊情况下才允许采用手动准同期并列。

手动准同期并列工作要求具有并列权的运行人员担任，163－1同步发电机运行（三）同步发电机的并列手动准同期并列步骤发电机升压正常后，检查同期闭锁开关在“闭锁”位置，即可合上发电机控制盘上的同期开关，将同期表转换开关调至“粗调”侧，同期表上的压差表和频差表就有指示。

如表计指示有压差或频差时，通过调整励磁或调整汽门开度将发电机与系统的电压、频率调整到基本一致。然后将同期表转换开关投到“细调”位置，同步表便开始旋转。当同步表旋转正常且缓慢地接近红线即零位时，就可准备并列操作。这时先将发电机主断路器的操作开关投入“预合”位置，绿灯闪光，这时应注意同步表的指针接近同步点时，

应提前一定时间将发电机断路器合闸，此时红灯亮、绿灯灭，同步表指示同步位置，说明发电机与系统已并列。

173－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列（三）同步发电机的并列

为了防止发电机非同期并列，在下列情况不准合闸。（1）同步表指针停在零位不动，可能是表内断线或其他原因所致，不能合闸。

同步表指针已指到零位，虽然是最理想的同期合闸点，但断路器需要一定的合闸时间，待断路器触头接通时，发电机与系统已偏离同期点，故不准合闸。（2）同步表指针向零位移动过快时，表明待并发电机与系统频率相差较大，不易掌握断路器合闸的操作时间，容易造成非同期并列，故不准合闸。（3）同步表指针经过零位不平稳而有跳动现象时，可能是因为同步继电器的内部触点有卡住现象。183－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(四）发电机增加负荷速度的规定

发电机并入电力系统后，应逐渐带满有功负荷，有功负荷增加的速度，主要决定于汽轮机的特性及锅炉供应蒸汽的情况，应避免有功负荷增加过快，使调节流量突然增大，汽轮机各部受热膨胀不一致而引起振动，或锅炉蒸汽来不及冷却蒸汽而引起真空下降。

对发电机负荷的增加速度，应根据其容量大小、冷热状态和运行情况而定。若定子绕组和定子铁心温度超过额定温度的50%时，则可以认为发电机处于热状态；

定子绕组和定子铁心温度低于额定温度的50%时，则可以认为发电机处于冷状态。

汽轮发电机由冷状态并入电力系统后，定子可立即带50%额定电流，然后在30min内以均匀的速度升至额定值。193－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(五）同步发电机解列、停机

在接到值长准备解列发电机的命令后，先将厂用系统倒由备用变压器带。调整发电机的有功负荷和无功负荷将其逐渐转移到其他并列运行的机组上。

降低机组的有功负荷时要注意，随着有功负荷的降低，无功负荷和定子电压将相应升高。运行人员应严密监视表计，根据定子电压和无功负荷的上升情况逐步降低励磁电流，降低负荷时要缓慢进行，注意各机组的负荷分配，不得使功率因数超过规定值。

待有功和无功负荷降到零。检査发电机定子电流表指示为零，断开发电机断路器，使发电机与系统解列。1.

同步发电机解列213－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(五）同步发电机解列、停机(2)拉开主变压器高压侧断路器

断路器拉闸后，应从断路器的位置信号和发电机的三相定子电流表确证三相断路器都已经拉开。降低发电机转子电流至零后，停用调节器并拉开直流开关（注意：不是灭磁开关）。

2.

具体解列操作步骤233－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(五）同步发电机解列、停机2.

具体解列操作步骤（3）拉开发电机灭磁开关

国产大容量机组使用的灭磁开关多为旋转磁吹灭弧方式。实

践运行情况表明:当切断较小电流时，由于电动力不能使电弧吹入灭弧室，可能引起意外情况的发生。因此，拉开灭磁开关的操作应控制在励磁系统直流开关拉开约1min后进行。

243－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(五）同步发电机解列、停机（4）拉开主变压器高压侧断路器二侧隔离开关。

发电机解列后，仍处于热备用状态，发电机与主系统仅以高压侧断路器作为断开点，长期处于这种状态是不安全的。拉开隔离开关并隔绝其操作能源后才能保证解列后机组的安全性。2.

具体解列操作步骤253－1同步发电机运行二、发电机启动、并列和解列(五）同步发电机解列、停机2.

具体解列操作步骤（5）当发电机完全停止转动后，还要做下列工作:

1）应立即测量定子绕组和全部励磁回路的绝缘电阻，若测量不合格，应安排处理。

2）检査励磁机励磁回路和灭磁开关的各触点，如有发热或熔化等现象，必须设法消除。

3）检査发电机冷却系统，按规程进行操作调整。双水内冷机组的解列和停机如果是在冬季进行，为防止冻坏设备，应维持发电机本体各部分温度在5℃以上。

263－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节

我国大的电力系统容量均超过20GW，一台发电机并联到如此大的系统中，可以近似视为发电机与无限大容量的电力系统并列运行。因此无论怎样调节所并列的单个发电机的有功功率和无功功率，都不会影响电力系统的电压和频率。在分析过程中将发电机的端电压U=常数，频率fG=常数，即可作出图3-1(a)所示的简单电力系统接线图。273－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节发电机的端电压U=常数，频率fG=常数。283－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节

若假定发电机处于不饱和状态，且忽略定子绕组电阻，

图中感应电动势

与端电压

之间的夹角δ称为功角，它由交轴电枢反应形成，其值随有功负荷的大小而变化。

293－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节图中感应电动势

与端电压

之间的夹角δ称为功角，它由交轴电枢反应形成，其值随有功负荷的大小而变化。

当同步发电机作为发电机运行时，相量F0永远超前于F

规定此超前的δ角为正值。30功角的双重物理意义1、是电动势

和电压

间的时间相位角;2、是产生感应电动势

的主磁通

和产生电压

的电枢等效磁通之间的夹角。或称是励磁磁势

和合成磁势

间的空间夹角。功角与功角特性3－1同步发电机运行31

转子因有原动机的驱动转矩克服定子合成磁极的制动转矩而作功,实现机电能量转换,将由原动机输入的机械能转变为电能输出。3－1同步发电机运行323－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节

要增加发电机的输出的有功功率Pdc，就必须增大发电机的功角δ，即必须增加汽轮机的输入功率。使驱动转矩大于制动的电磁转矩，δ加大。

在负载变化的过程中，由于发电机本身有静态稳定性，转子的瞬时速度虽然稍有变化，但随后发电机的转速仍将保持为同步速度不变。333－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(一)同步发电机功角特性及有功调节

值得注意的是，发电机稳态定运行的条件为ΔP/Δδ>0。在同一P时，Eq小，则δ就大，而Eq大，则对应的δ小。

为了保证发电机的稳定，在减少发电机励磁电流If(相应Eq)的同时，必须相应的减少有功功率P。343－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节1.

在有功功率为定值时调无功功率

汽轮发电机与电网并联运行时，调节发电机的励磁电流，即可调节其输出的无功功率。

假设调节发电机励磁时汽轮机输入功率不变，根据功率平衡关系可知由于电网电压U和发电机的同步电抗Xd均为定值，所以

353－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节在有功功率为定值时调无功功率E02为发电机在功率因数等于1，的电动势。在cosφ=1时，发电机的输出仅为有功功率，此时的励磁称为正常励磁。

正常励磁正常励磁36(二)同步发电机无功功率的调节1.

在有功功率为定值时调无功功率若发电机的励磁电流大于正常励磁电流，这种情况称过励，此时励磁电动势将从E02变为E01，E01>E02,而其端点仍在铅垂线AAˊ上，相应地，电枢电流将从I2变为I1。此时，电枢电流将滞后于电网电压。换言之，发电机除发送有功功率外，还将向电网送出一定的滞后无功功率（感性）。过励磁过励磁38三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节在有功功率为定值时

调无功功率过励磁正常励磁欠励磁如果减小发电机的励磁电流，使其小于正常励磁，这种情况称为欠励，此时励磁电动势

将从E02变为E03。相应地，电枢电流将从I2变为I3此时电枢电流将超前于电网电压。换言之，除有功功率外，发电机还将向电网送出一定的超前无功功率（容性）。

过励磁393－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节在有功功率为定值时

调无功功率过励磁正常励磁欠励磁与无限大容量电网并联的发电机，调节其励磁电流的大小，则可改变发电机输出的无功功率的大小及性质。当过励时，电枢电流是滞后电流，发电

机输出感性无功功率；当欠励时，电枢电流是超前电流，

发电机输出容性无功功率。

过励磁403－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节2.V形曲线发电机在向电网输送一定的有功功率时，电枢电流I与励磁电流If之间的关系I=F(If)曲线被称为发电机的V形曲线。输出不同有功功率时，电流的有功分量不同,则V形曲线就不同，于是形成一族曲线

413－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节在该族曲线中，每一曲线都有一个最小电流值，此时cosφ=1。把曲线中所有最低点连起来，就得到与cosφ=1对应的线，这条线微向右倾，即说明输出有功功率增大时必须相应增加

一些励磁电流才能保持cosφ不变。

(二)同步发电机无功功率的调节2.V形曲线423－1同步发电机运行三、发电机运行中的调节(二)同步发电机无功功率的调节2.V形曲线运行人员利用V形曲线了解电枢电流与励磁电流之间的关系，从而控制发电机的运行状况。根据负荷大小，给定励磁电流，就可以得知电枢电流的大小，以及功率因数的数值，

反之，也可以在励磁电流不变时，了解负荷变化对电枢电流和功率因数的影响，若要维持功率因数不变，当负荷变化后，可根据V形曲线正确地调节发电机的励磁电流。433－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式（一）发电机的允许温度及温升发电机在运行中将产生铜损和铁损，这些损耗的能量全部转化为热能，使发电机各部分的温度升高。而发电机的连续工作容量主要决定于转子绕组、定子绕组和定子铁心的温度，

这些部分的长期最髙允许温度又取决于所采用的绝缘材料的等级和降温方法。发电机在运行中由于温度升高而使绝缘逐渐老化，其老化的速度直接受温度影响。绝缘材料受热温度越高，老化速度越快，使用寿命越短，尤其是当温度超过某一极限值时，其老化的速度更快。

采用不同绝缘材料的发电机都规定了它的允许温度和温升，发电机的各部温度温升应以发电机制造厂规定参数为准，以保证设计的使用寿命。如厂家没有规定温度时，发电机运行中各主要部分的允许温度和允许温升，可参考表3-1进行监视。443－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式（一）发电机的允许温度及温升表3-1. 发电机各主要部分的允许温度和允许温升项目温度测量方法冷却空气温度(℃)温度(℃）+40十30+25定子绕组电阻温度计法允许温升限度105657580转子绕组电阻法90100105130定子铁心电阻温度计法657580105轴承及油温度计65453－1同步发电机运行（一）发电机的允许温度及温升发电机的部件或冷却介质温度测量位置和测量方法冷却方法允许温度限值（℃）B

级

绝

缘F

级绝缘①在直接冷却有效部分出口处的冷却介质检温计法水氢气8511085130定子绕组槽内上、下层线圈间埋置检温汁法

120140转子绕组温度计法（出口处）水8585电阻法氢气在转子全长上径向出风区的数目

1~21001153〜41051205〜71101258及以上115130定子铁心埋置检温计法

120

温度计法③

140463－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式

(二）发电机出入口温度变化时的运行1.发电机冷却方式

发电机有空气冷却、氢气冷却、水冷却以及水氢共用等几种冷却方式。

2.氢气温度变化的影响

在制造厂规定的温度范围内，发电机可以按额定出力运行。当冷端氢温降低时，也不允许提高出力。

3.氢气压力变化的影响

氢气压力变化影响氢气的传热能力。随着氢气压力的提高，氢气的传热能力增强，氢冷发电机的最大允许负荷也可以增加。

但对水氢氢冷型发电机的负荷不允许增加，这是因为定子绕组的热量是被定子线棒内的冷却水带走的。

4.氢气纯度变化的影响

纯净的氢气不会燃烧，然而当混入空气时，它将变成危险的爆炸物。注意对安全的影响。473－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式

(二）发电机出入口温度变化时的运行5.定子绕组进水量和进水温度变化的影响

一般规定绕组进出口的水温差不超过35℃，以便当入口水温度等于45℃时，相当于出口水温等于80℃，以防止出口处产生汽化。

如果定子绕组冷却水完全停止循环，从绕组的温升条件来看是危险的，若除盐水的电阻值过低，可能沿水管内壁发生闪络。

如果绕组冷却水停止循环以前，它的电阻率小于200kΩ·cm，在定子绕组的冷却水停止循环后，应在3min内将发电机与电网解列。

如果绕组冷却水停止循环之前，它的电阻率大于200kΩ·cm，容许发电机带不超过30%额定负荷，运行1h。可以在机组不停的情况下，采取措施恢复绕组冷却水的循环。但是，这就要求在正常运行过程中保持除盐水有较高的电阻值。

483－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式（三）发电机电压的允许变动范围1.发电机电压高于额定值运行

发电机连续运行时最高工作电压不得超过额定值的10%，因为当发电机电压过高运行时，会产生以下不良影响。

（1）会使转子绕组的温度升高将加速其绝缘老化。当发电机容量保持不变且电压升高时，势必要增加发电机的励磁，转子电流增大，转子绕组温度升高。

（2）定子铁心温度升高。当电压升高时，定子铁心的磁通密度增大，铁损增高。

（3）定子的结构部件可能出现局部髙温。铁心饱和程度加剧，使很多的磁通逸出轭部而穿过某些部件，如机座、支持筋、齿压板等形成闭合磁路，并在这些结构部件中产生涡流，甚至可能产生局部的髙温。（4）过电压运行时，定子绕组的绝缘有被击穿的危险。

493－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式（三）发电机电压的允许变动范围2.发电机电压低于额定值运行

发电机的最低运行电压应根据系统稳定运行的条件来决定，一般不低于额定电压的90%，电压过低运行时，将产生以下不良影响。

（1）降低发电机的运行稳定性，容易造成振荡或失步。

低于额定电压的90%运行时，发电机定子铁心可能处在不饱和运行，使发电机电压不能稳定，

励磁稍有变化，电压就会有较大的变化，甚至可能破坏并列运行的稳定性，引起振荡或失步。

（2）降低发电厂厂用电系统运行的稳定电压过低时，使发电厂厂用电动机运行情况恶化。这时电动机的转矩降低，使其所带动的厂用机械（如水泵、风机等）转速下降、出力降低，对汽轮机的运行都会带来不利的影响。这样又可能造成发电机出力进一步降低，引起恶性循环。

503－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式

（四）发电机频率允许变化范围

频率是衡量电能质量的重要标准之一，在发电机运行中必须保持额定频率状态下运行。

因为电力系统负荷增减频繁，频率的调整不易及时，规定了频率允许变化范围为额定频率的±1％,即±0.5HZ。在此范围内发电机可按额定容量运行。

运行频率比额定值偏髙较多时，由于转速升髙，转子离心力增大，可能使转子的某些部件损坏，因此频率增高主要受转子机械强度的限制。同时，频率增髙，转速增大时，通风摩擦损耗也要增多，虽然在一定电压下，磁通可以小些，铁耗损也可能有所降低，但总的来说，此吋发电机的效率是下降的。

523－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(五）允许过负荷

发电机在正常运行时是不允许过负荷的。若电力系统发生事故，为了维持电力系统的稳定运行和对重要用户的供电，则允许发电机在短时间内过负荷运行。但转子和定子绕组的温度不得超过其绝缘等级所允许的最高温度。发电机允许短时间过负荷的规定，如表3-3所示。表3-3

发电机短时间过负荷倍数及允许时间注：I为发电机定子绕组的短时过负荷电流；

Ie为发电机定子额定电流.

543－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线

在电力系统中运行的发电机，必须根据系统情况，调节有功功率和无功功率，

发电机的P-Q曲线图就是表示其在各种功率因数下，容许的有功功率P和无功功率Q的关系曲线，又称为发电机的安全运行极限。发电机的P-Q曲线，是在发电机端电压和冷却介质温度一定,不同氢压条件下绘制的。

553－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线绘制P-Q曲线的基本步骤如下：①以0点为圆

心，以定子额定电流IN(即图中OC线段）为半径画出圆弧；②在横轴0点左侧，取线段OM等于Ux/Xd，它近似等于发电机的短路比Kc,正比于空载励磁电流；P563－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线绘制P-Q曲线的基本步骤如下：③以M点为圆心，以Eq/Xd为半径(即图中MC线段，它正比于额定励磁电流)画出圆弧；④以汽轮机额定功率画一平行于横坐标的水平线HBG，表示原动机输出限制；P573－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线⑤从M点画一垂直于横坐标

的直线相应δ=90°，表示理论上的静态稳定极限；⑥考虑到发电机有突然过负荷的可能，实际静态稳定限制应留有适当储备，以便在不改变励磁电流的情况下，能承受突然性的过负荷。图中的BFP583－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线图中的BF曲线的画法是：在理论静态稳定边界线上先取一些点，然后以M点为圆心至所取点的距离(Eq/Xd)为半径作弧，找出实际功率比理论功率低0.1PN的

一些新点，就构成了BF曲线，也可采用δ=75°画一斜直线作为静稳定限制线。P593－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线

DCGBFD区域，就称为汽轮发电机的安全运行范围或安全运行区。发电机的运行点处于这区域或边界上，均能长期安全稳定运行。P603－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线汽轮发电机的P-Q曲线，表明了发电机运行受定子长期允许发热（决定了定子额定电流IN)转子绕组长期允许发热(决定了额定励磁电流)、原动机功率、稳定极限等几方面的限制。P613－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线在两个圆弧的交点C处，定子电流和转子电流同时达到额定值，一般就是发电机的额定运行工作点（IN,IFN，cosφN)。它在纵轴上的投影OE线段代表发电机的额定有功功率PN,相应的功率因数为額定功率因数cosφN。CPC623－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线当cosφ降低(φ角增大)，由于转子发热（相应IF）限制，相量端点只能在CD弧线移动，此时定子电流未达额定值。P633－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线当cosφ>cosφN(φ<φN)时，由于受定子容许电流IN限制，相量端点只能在弧线上CG移动，转子电流未达最大值。P643－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线过G点后cosφ继续增大时，由于发电机出力受原动机出力限制，励磁电流需相应减小，发电机输出的无功功率减小。P653－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线当工作点在纵轴上时，发电机只送出有功功率，不能输出无功功率，此时的励磁电流已比额定值小很多，发电机的静态稳定极限功率巳比额定工作点运行时显著降低。

P663－1同步发电机运行四、发电机的额定允许运行方式(六）发电机的P-Q曲线当cosφ<1,转入欠励磁运行（也称为进相运行）时，发电机不但不向系统送出无功功率，而且还吸收系统感性无功功率，静态稳定储备进一步降低，大型内冷汽轮发电机能否在此区域运行，需要进行稳定计算分析后才能确定。P673－1同步发电机运行3－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(一）汽轮发电机进相运行

励磁电流越小，从系统吸收的无功功率越大，功角δ也越大，所以在进相运行时，静态稳定的极限角是限制条件之一。

此外，发电机进相运行时，端部铁心、端部压板以及转子护环等部分，通过相当大的端部漏磁通，使发电机端部发热增加，因此，定子端部允许发热也是进相运行时允许出力的限制条件之一。

693－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(一）汽轮发电机进相运行

当发电机由迟相转为进相运行时，随着功率因数的降低，发电机允许的出力急剧下降。从分析可知，发电机由迟相转入进相运行时，静态稳定储备下降，端部发热严重。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。因此要保持一定的静态稳定储备，使端部发热为一定值，就要随着进相程度的增大，相应降低发电机的出力。703－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(一）汽轮发电机进相运行―旦发生进相运行应严密监视发电机各部件的温度变化，同时汇报上级和有关技术人员，必要时适当降低机组的有功负荷。

实际运行时，应尽量避免进相运行。713－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(二）发电机不对称运行1.发电机不对称运行

汽轮发电机的设计是基于平衡负荷。在平衡的三相负荷下三相电流是对称的，但由于种种原因，可能使发电机的三相定子电流失去平衡，形成不对称运行，发电机不对称运行是一种非正常工作状态。造成的原因可能是负荷不对称（如系统中有大容量单相负荷电炉、电气机车等，也可能是由于一相断线、某一相因故障切除后采用两相运行)或系统发生不对称短路故障等。当同步发电机不对称运行时，三相电压和电流均不对称。由对称分量法可知，定子绕组中除了正序电流外，还有负序电流。不对称的程度通常用负序电流I2对额定电流IN的百分数表示或直接用比值I2/IN表示。723－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(二）发电机不对称运行2.负序电流对发电机的危害

在不平衡负荷下，三相定子绕组中流过三相负序电流时，产生负序旋转磁场。负序旋转磁场与转子转速相等、转向相反。该负序旋转磁场切割转子，在励磁绕组、阻尼绕组及转子本体中感应出两倍频率的电流，从而引起转子附加发热。由于这个感应电流频率较髙集肤效应较大，所以这些电流主要集中在转子表面的薄层中流动，造成的附加发热集中于表面薄层中。

此外，负序旋转磁场还在转子上产生两倍频率的脉动转矩，使发电机组产生频率为100HZ的振动，并使轴系产生扭振。

负序电流产生的转子附加发热和振动会对发电机产生危害，应避免出现极度不平衡负荷运行情况。

73同步发电机的非正常运行75发电机不对称运行长时间运行短时间运行长时间容许负荷决定于三条件负荷最重相定子电流不超过发电机额定电流转子最热点温度不超过容许温度不对称运行时的机械振动不超过容许范围短时间容许负荷决定于短路中负序电流所引起的温升3－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(二）发电机不对称运行3.汽轮发电机不对称负荷的容许范围

取决于下列三个条件：

（1）负荷最重相的定子电流，不应超过发电机的额定电流；

（2）转子最热点的温度不应超过容许温度；

（3）不对称运行时的机械振动不应超过容许范围。

当最大相电流及实际负序电流均超过其最大允许值时，必须采取措施：

①减小不平衡负荷；

②增大功率因数；

③减小无功负荷。763－1同步发电机运行五、发电机特殊运行方式(二）发电机不对称运行4.装设阻尼绕组减轻负序电流的影响

不对称运行发电机产生不良影响的主要原因是负序电流产生的反转磁场，因此就必须尽量地削弱这个磁场，所以在发电机的转子上安装了阻尼绕组。当反向磁场切割转子时，阻尼绕组由于电阻和漏电抗很小而又安装在极靴表面，将产生较大的感应电流而显著地削弱反向磁场。不对称运行时，由于有阻尼绕组可降低转子的损耗和发热，并缩小了转子直轴与交轴的差异，减小了交变转矩，从而可以提髙发电机承受负序电流的能力。实际的发电机设计成在不平衡负荷下可以短时运行，其前提是不平衡负荷不能对发电机转子造成危害。773－1同步发电机运行六、发电机的运行检查1.

发电机运行中的冷却系统的检查2.继电保护及自动装置的检查3.励磁系统运行中的检查发电机及其回路的检查5.发电机滑环电刷维护规定783－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（1）氢气纯度正常时应不低于96%，气体混合物的含氧量不得超过1.2%，否则应排污补氢。（2）控制发电机内氢气湿度折算到大气压下的露点温度应小于0℃且不低于−25℃，氢罐的湿度在常压下不得髙于−50℃露点。（3）控制密封油含水量在500mg/dm3以下。（4）氢气干燥装置应经常投入使用，当机内氢气湿度大于露点温度0℃时，应立即检查干燥装置是否失效。（5）应按时检测发电机油系统、主油箱内、封闭母线内氢气体积含量，超过1%时，应停机査漏消缺。1.发电机运行中的冷却系统的检查793－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（6）当内冷水箱内含氢量达到3%时报警，在120h内缺陷未能消除，或含氢量升至20%时，应停机处理。（7）维持氢压髙于水压，水温髙于氢温，氢侧密封油压微大于空侧密封油压。（8）发电机运行中，应尽量保持氢气压力的稳定，避免发电机在低氢压下运行，控制好

氢油压差。（9）监视发电机运行情况，及时调整和严格控制发电机定子电压、电流以及励磁电压、电流等不超过规定值。(10)正常运行时，每小时应打印发电机的温度参数，并进行分析，若发现异常，应根据具体情况作出处理，并加强该部位的监视，立即向值长汇报。

1.发电机运行中的冷却系统的检查803－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（1）继电保护柜内各元件无过热、焦味、冒烟等现象。装置投入正确，无异常报警，并与实际运行情况相符。（2）柜面仪表指示正常，柜门关闭良好。（3）室内空调投运正常，温度正常，柜内冷却风扇运行正常。（4）音响报警装置与信号灯工作正常。2.继电保护及自动装置的检查823－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（1）检查就地励磁柜内无异音，无报警信号，柜门锁好。（2）检査整流柜风扇运行正常。（3）检查整流柜快速保险是否熔断，柜间均流系数≧0.85。（4）微机励磁调节系统指示正常。3.励磁系统运行中的检查833－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（1）发电机（包括出口引线处风扇）声音正常，无金属摩擦或撞击声，无异常振动现象。（2）发电机大轴接地电刷接触良好，无放电火花。（3）发电机的氢、油、水系统无漏氢、漏油、漏水现象。（4）发电机出口PT无异常音响及放电火花，接头、保险接触良好，无过热。（5）查励磁变正常。（6）发电机封闭母线外壳无发热、变形。（7）发电机充氢期间，如必须在发电机或氢管道附近进行明火作业，应事先测量作业地点的空气含氢量小于3%，并经总工程师批准后方可工作。（8）发电机本体内进行检修维护时，应采取拆下供氢管道上的阀门，加装堵板的彻底隔离措施，并用轴流风机加强通风。4.发电机及其回路的检查843－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（1）发电机解列停机后，应仔细检查滑环电刷有否过短（低于3cm），边缘是否有剥落

的情况，刷辫是否完整，以便及时更换。预计发电机停机超过48h以上时，在发电机停机后，要将发电机全部电刷取出。（2）清除滑环、刷握、刷架上的碳粉和灰尘，先用吸尘器吸，后用压缩空气（压力不超过0.3MPa，无水分和油）吹，最后用干帆布擦干净。5.发电机滑环电刷维护规定853－1同步发电机运行六、发电机的运行检查（3）运行中每班要检查滑环上电刷的冒火情况；电刷在刷握内有无跳动、卡涩，弹簧压力是否正常；每周测试各电刷电流一次，判断电流是否分配均勻。

（4）调换电刷时尽可能降低转子电流。（5）调换电刷时，一极上只允许一次换一块新电刷。（6）换上去的新电刷必须与原电刷同型号，禁止不同型号电刷混合使用。（7）在滑环电刷上进行维护工作时，应遵守规程中的有关规定。5.发电机滑环电刷维护规定863－1同步发电机运行七、发电机的运行特性曲线

同步发电机在转速保持恒定、负载功率因数不变的条件下，有三个主要变量：定子端电压U、定子电流I、励磁电流IF

。三个量之中保持一个量为常数，求其它两个量之间的函数关系就是同步发电机的运行特性。1、空载特性：当I=0时，U0