發(fā)電機(jī)的運(yùn)行

發(fā)電機(jī)的運(yùn)行第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日一、發(fā)電機(jī)的基本知識第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日NS１、發(fā)電機(jī)原理原始型,采用永磁磁場,轉(zhuǎn)子線圈上感應(yīng)出電流經(jīng)滑環(huán)碳刷送出第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日NS隨發(fā)電機(jī)容量增大,改造為定子線圈發(fā)電,仍采用永磁磁場.第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日后來,為了進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)容量,和為了發(fā)電機(jī)負(fù)荷和電壓調(diào)整方便,便把轉(zhuǎn)子磁場由永磁改造為電磁場第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日２、發(fā)電機(jī)的分類３、銘牌額定電流、額定電壓、額定容量、COSΦ

412410.5KV60MW、75MVA0.8思考題：發(fā)電機(jī)為什么采用星形連接而不采用三角形連接？第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日二同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日1.同步同步電機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別?同步發(fā)電機(jī):定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場以同方向、同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。２.空載特性概念：額定轉(zhuǎn)速下，發(fā)電機(jī)不帶負(fù)荷，即只加勵磁，不并網(wǎng)時的特性。空載特性試驗(yàn)：定速后，逐漸增加勵磁，到端電壓130%，后逐漸降低勵磁，會得到空載特性曲線。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日空載特性曲線EoI作用：和繼保有關(guān)，用來求電壓變化率，不飽和電抗值增加勵磁過程降低勵磁過程,磁滯現(xiàn)象第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日3、發(fā)電機(jī)的短路特性定子繞組短路，定子繞組電流與勵磁電流之間的關(guān)系作用：求發(fā)電機(jī)的同步電抗、斷路比，判斷轉(zhuǎn)子繞組的匝間短路４、發(fā)電機(jī)的外特性指COSΦ、勵磁電流、轉(zhuǎn)速恒定時，發(fā)電機(jī)定子電流與端電壓的變化關(guān)系

第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日1.5U1I1.00.5COSΦ=0.8COSΦ=1COS（-Φ）=0.8在滯后的COSΦ下，當(dāng)定子電流增加時，電壓降較大，此時是去磁作用。在超前的COSΦ下，當(dāng)定子電流增加時，電壓反而升高，此時是助磁作用。第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日5、發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性---指電壓、轉(zhuǎn)速、COSΦ恒定，改變定子電流時的勵磁電流的變化曲線。第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日COSΦ=0COSΦ=0.8COSΦ=1COS(-Φ)=0.801勵磁電流定子電流1發(fā)電機(jī)調(diào)整特性曲線第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日

在滯后的COSΦ下,負(fù)荷增加,勵磁電流也必然增加.----此時去磁作用加強(qiáng),要維持氣隙磁通,必須增加轉(zhuǎn)子磁勢.在超前的COSΦ下,負(fù)荷增加,勵磁電流一般要降低.----這是因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)有助磁作用.第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日三、同步發(fā)電機(jī)的能量輸出第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日1.有關(guān)發(fā)電機(jī)的損耗摩擦損失+風(fēng)阻

鐵芯磁滯+渦流

定子繞組本身的損失機(jī)械損失鐵損銅損（<1%可以忽略）汽輪機(jī)輸入的功率減去以上損失,剩下的作為有功功率輸出空載損耗第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日2、同步發(fā)電機(jī)有功輸出當(dāng)發(fā)電機(jī)帶純阻性負(fù)荷時出現(xiàn)定子電流產(chǎn)生定子磁場(電樞反應(yīng)磁場)阻礙轉(zhuǎn)子磁場前進(jìn)汽機(jī)轉(zhuǎn)速降低汽機(jī)增加進(jìn)汽維持額定轉(zhuǎn)速使氣隙磁場發(fā)生歪曲或畸變,即氣隙磁場對于主磁場來說,逆著轉(zhuǎn)向偏了一個δ角第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日NSF0發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向發(fā)電機(jī)空載,δ=0第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日NSF0發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向δ角FFR發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷時,δ的大小負(fù)荷大小性質(zhì)有關(guān)第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日純感性負(fù)荷去磁端電壓純?nèi)菪载?fù)荷助磁端電壓上兩種負(fù)荷只會使磁場削弱或加強(qiáng),但不會扭曲但是,實(shí)際負(fù)荷都是感性的,相當(dāng)于純阻性和純感性的疊加,所以它既有使主磁場的扭曲,又有去磁作用.第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日故,在同步發(fā)電機(jī)中,氣隙磁場軸線和主磁場軸線之間的夾角與發(fā)電機(jī)輸出的有功功率的大小有關(guān).當(dāng)同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率增大時,原動機(jī)輸入的有功功率增大,δ角也隨著增大.δ角也叫做功率角.一般汽輪發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷運(yùn)行,δ角約為250---300第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日四、發(fā)電機(jī)的功角特性第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日1、發(fā)電機(jī)的功角特性發(fā)電機(jī)和無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)的輸出功率為：Pde=(UE0/Xd)sinδ------其中δ—發(fā)電機(jī)端電壓與空載電勢的夾角（功率角）U—發(fā)電機(jī)端電壓

E0

—發(fā)電機(jī)空載電勢

Xd—發(fā)電機(jī)同步電抗式中U、E0、

Xd都可以認(rèn)為是常數(shù)，這樣Pde的大小僅僅與δ有關(guān)，它們之間是正弦函數(shù)關(guān)系，Pde與之間的關(guān)系曲線為功角特性第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日2.功角特性對運(yùn)行的影響1.）發(fā)電機(jī)的功率極限：當(dāng)δ角從0—900時，有功隨δ增大而增大，當(dāng)δ=900時，有功最大。PMAX=UE0/Xd發(fā)電機(jī)的功率極限當(dāng)δ=900時，有功隨δ增大而減小當(dāng)δ=1800時，有功為0第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：汽輪機(jī)功率不變，轉(zhuǎn)子在外力的作用下，δ角發(fā)生微小變化，如果原來的工作點(diǎn)在δ角0—900之間，則發(fā)電機(jī)會通過若干個擺動回到原來的工作點(diǎn)，此區(qū)間為靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)非穩(wěn)定區(qū)：如果δ角在900—1800之間，則不會穩(wěn)定，為非穩(wěn)定區(qū)如果δ角超過1800，則為逆功率運(yùn)行第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日一、發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行方式發(fā)電機(jī)按照制造廠銘牌額定參數(shù)運(yùn)行的方式，稱為額定運(yùn)行方式二、發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行方式允許偏離額定值但在一定范圍內(nèi)（一）允許溫度和溫升超過額定允許運(yùn)行溫度6oC長期運(yùn)行壽命減半。溫升：發(fā)電機(jī)與周圍環(huán)境溫度之差（二）冷卻介質(zhì)的質(zhì)量、溫度、壓力變化范圍冷卻水的水質(zhì)、溫度和壓力空氣的溫度四、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日（三）發(fā)電機(jī)電壓允許變化范圍1.電壓低于額定值對發(fā)電機(jī)的影響（1）降低并列運(yùn)行的穩(wěn)定性和電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。例如：容易失步。（2）定子繞組溫度升高由于出力不變，電壓降低，電流必然增大，定子溫度升高（3）影響廠用電動機(jī)及整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行2.電壓高于額定值對發(fā)電機(jī)的影響（1）.轉(zhuǎn)子溫度可能超過允許值保持出力不變，需提高電壓，勵磁電流增加，轉(zhuǎn)子溫度升高達(dá)到額定值1.3－1.4倍時，就有可能超過允許值（2)定子鐵心溫度升高定子繞組發(fā)熱傳遞；定子鐵心溫度升高。定子電壓升高，使定子鐵心磁通密度增加，鐵心損耗明顯增加，使定子鐵心溫度大大增高。第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日（4）可能使定子結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)局部溫度升高定子鐵心過度飽和，使磁通通過其他部件例如：機(jī)座、支撐筋、齒壓板。4.發(fā)電機(jī)頻率允許變化范圍正常運(yùn)行，應(yīng)保持50HZ。變化范圍應(yīng)在額定值±0.2HZ，最大不應(yīng)超過額定值的±0.5HZ。頻率超過±2.5HZ應(yīng)立即停機(jī)。頻率變化較大將對發(fā)電機(jī)造成較大影響(1)頻率降低對發(fā)電機(jī)的影響。

1)頻率降低，轉(zhuǎn)子風(fēng)扇轉(zhuǎn)速下降，通風(fēng)減少，冷卻變壞，繞組和鐵心溫度上升。

2)頻率降低時，若增加轉(zhuǎn)子電流來位置機(jī)端電壓不變，定子鐵心磁通增加，飽和，機(jī)座上某些部件溫度局部高溫。

3)頻率降低時，定子電動勢下降，若保持出力不變，定子電流增加，定子溫度升高，若增加轉(zhuǎn)子電流保持出力，則增加轉(zhuǎn)子勵磁電流，轉(zhuǎn)子溫度增加。

4）頻率降低時，廠用電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，出力降低，發(fā)電機(jī)出力也會降低。惡性循環(huán)，將影響系統(tǒng)穩(wěn)定。第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日5）頻率過低，可能引起汽輪機(jī)葉片斷裂，頻率降低，出力不變，則轉(zhuǎn)矩增加，葉片過負(fù)荷而引起震動。（2）頻率過高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子離心力增加，轉(zhuǎn)子部件損壞，當(dāng)頻率高至汽輪機(jī)危急保安器動作，使主氣門關(guān)閉，機(jī)組停止運(yùn)行。5.發(fā)電機(jī)功率因數(shù)允許變化范圍

發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，定子電流滯后于定子電壓一個角度，同時向系統(tǒng)輸出有功和無功，稱為發(fā)電機(jī)遲相運(yùn)行，此時功率因數(shù)稱為遲相功率因數(shù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，定子電流超前于定子電壓一個角度，同時向系統(tǒng)吸收無功，用以建立磁場，并向系統(tǒng)輸出有功，稱為發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，此時功率因數(shù)稱為進(jìn)相功率因數(shù)。第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日發(fā)電機(jī)一般運(yùn)行在遲相狀態(tài)，向系統(tǒng)發(fā)出無功，功率因數(shù)一般為0.8－0.9。一般不得超過遲相0.95。也可運(yùn)行與0.95-1.0或進(jìn)相運(yùn)行，只可短時運(yùn)行。但此時發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性能差，容易引起振蕩和失步。發(fā)電機(jī)的有功無功出力范圍取決于以下四個方面：（1）原動機(jī)的額定功率（2）定子發(fā)熱溫度（3）轉(zhuǎn)子發(fā)熱溫度（4）發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時的靜態(tài)穩(wěn)定極限6.定子不平衡電流允許范圍不平衡電流的影響：（1）.使轉(zhuǎn)子溫度升高或局部損壞負(fù)序產(chǎn)生倍頻電流在轉(zhuǎn)子表面流通，溫度升高（2）引起發(fā)電機(jī)振動第三十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期日發(fā)電機(jī)的三相不平衡電流的允許范圍（1