第二部分发电机的使用和维护

第二部分发电机的使用与维护
表2-1 常用发电机技术参数
第一章1FC6发电机原理、结构、技术特点
一、1FC6发电机的基本工作原理
1FC6发电机主要有三部分组成，即：主机、励磁机、励磁系统。

主机部分为典型的旋转磁极式的隐机同步发电机。

当转子通以直流电流时产生磁场，原动机拖动转子旋转时，定子上即产生三相电势。

励磁机为旋转电枢式的凸极同步发电机，定子上有主磁板，并安装有主磁极线圈，当线圈通以直流电流时即产生固定的磁场，转子上嵌有交流电枢线圈，当转子旋转时，电枢绕组因切割磁力线而感应出交流电势，将该交流电势通过同轴的旋转整流器，变为直流，通入主机转子绕组中，为主机励磁。

励磁系统是将主机输出的三相交流电的一部分，经过整流变为直流电。

通入直流励磁机定子线圈中，为励磁机励磁。

起动时，依靠电机中的剩磁建立端电压，端电压的建立又加强了电机的磁场，使之成为正反馈。

使端电压逐渐升高，最终稳定在额定电压下。

二、基本机构
简要介绍几个主要零部件：
1、机座：1FC6发电机机座外型采用六面箱体结构，上面加以“背包”用来安装励磁部分，机座各壁板开有各种功能窗口。

35#机座以上采用钢板焊接，35#机座以下采用铸铁结构。

根据用户的不同要求，35#机座进行铸改焊改进设计。

提高了结构强度和钢度。

2、主机定转子铁芯：采用0.5mm厚的冷轧硅钢片，经冲制迭压而成，具有优良的导磁性能和低损耗性能。

35#机座以上的电机定子，转子铁芯开有径向通风道，以加强冷却。

为改善输出电压波形，定子铁芯采用了斜槽设计。

3、主机电枢绕组：这是电机的心脏，较小容量的电机采用了优质耐高温漆包线，经绕制后，嵌于定子槽中。

较大容量的电机，采用裸铜扁线。

经特殊的加工工艺，包覆一层高强度绝缘层，直接穿入定子槽中。

绕组嵌装完毕后，采用独特的绝缘工艺进行处理，可在潮湿霉菌、盐雾、油雾以及冲击振动、高温等恶劣环境下正常运行。

4、主机转子绕组：有两种线圈形式，较小容量的电机采用的是软线圈。

较大容量采用塔式硬线结构。

绕组端部采用了高强度玻璃钢预制环加以机械保护，提高了可靠性。

5、励磁系统：由两大部分组成，即励磁装置和自动电压调节器等器件。

励磁装置主要有：电流互感器、电抗器、整流变压器、电容器等器件构成相复励系统。

A VR主要由一块面积为200cm2的印刷线路板组成。

它可使电机在任何负载下保持电压恒定，提高了输出电压的品质。

A VR板上设有五个可调的电位器，主要用来整定电压，调整下垂补偿及调整电机运行
的稳定性。

6、轴：采用特制的优质合金钢加工而成，各项性能指标均达到了西门子标准，具有优异的抗冲击性能。

第二章1FC6发电机励磁系统
1FC6发电机选用了THYRIPAPT励磁系统，该励磁系统由两部分组成：励磁系统装置和可控硅电压调节器。

一、1FC6发电机励磁装置
1、1FC6发电机励磁装置的作用是提供给励磁机定子一定的励磁电流，使主发电机在空载时（f=52.5Hz或f=51.5Hz）其电压在1.08～1.14倍的额定电压范围内（432V～456V）。

主发电机在额定负载时（f=50H Z）其电压在1.06～1.10倍的额定电压范围
所示。

分量（İE1）矢量迭加而成。

如图2-4所示。

3、励磁装置方框图：见图2-5。

4、励磁装置的工作原理：
一个三相整流变压器（18～28号机座）2-6所示：
原理简述：空载励磁分量由L1、C1谐振在某一频率，使剩磁电压在该频率点上1U处电压降最大，感应在2U处的电压最高，经V1整流提供给励磁绕组，然后经励磁机旋转产生三相交流电。

经旋转整流模块V2整流供主机转子绕组以励磁电流，在主机定子绕组上产生三相交流电压。

该电压进一步增加，正反馈产生出更高的电压。

这样很快建立起空载电压。

加载后，随负载电流的增加，在2U处感应出随负载电流增加的负载励磁电流分量，并在2U处同空载励磁电流进行矢量迭加，供给励磁机定子复励电流。

三个单相整流变压器（35～40号机座）如图2-7所示：
三相
原理简述：空载励磁分量由L1C 同T6初级绕组共同产生，并在T6次级绕组感应出空载励磁电流分量，负载励磁电流分量用T1-T3产生，在T6次级同空载励磁电流分量进行矢量迭加，其它原理同1。

5、励磁装置的调节
调节应在电机运转稳定后进行，并将A VR 插头X1拔掉，在额定转速下，由于剩磁作用会产生一定的电枢电压。

如果此时没有电枢电压，可能是剩磁太弱或无剩磁，这时可用外接电源的方法使电机产生自励过程。

外加直流电一般为4～8V ，F1接正极，F2接负极，短时接通一下开关即可。

电压正常后插上X1插头。

（1）、空载电压的调节：
在转速n=103～105%以下，调节电抗器气隙使空载电压为1.08～1.14UN ，(对28号机座以上气隙不可调，范围为1.08～1.1UN)，并注意气隙最大调节量为5mm 。

如果气隙调节达不到要求，可调节同电抗器连接的绕组匝数，匝数增加，电压上升，匝数减少，电压下降。

（2）、负载电压的调节：
在额定转速下，在额定电流和额定功率因数下，通过调节整流变压器抽头使负载电压在1.06～1.10UN 范围内。

对18～28号机座，绕组匝数增加则电枢电压下降很多，匝数减少则电压上升很多。

对35～40号机座T1-T3中同A1相连绕组匝数增加，则电枢电压下降，匝数减少则电压上升。

图2-8 图2-9
对45～56号机座，T1-T3匝数减少电压上升，匝数增加，电压下降。

T6：同A VR相连的（双头）变化，2UVW1→2UVW3电压上升。

同T1-T3相连的（单头）变化，2UVW1→2UVW3电压下降。

二、1FC6发电机可控硅电压调节器（A VR）
自动调节器的工作原理是通过控制可控硅的导通角来改变分流电阻Rabs的分流电流，从而达到控制励磁电流的目的。

（见图2-10）
图2-10
通过A VR的调整，1FC6发电机就成为真正的恒压发电机，其电压精度高，从空载到额定负载，其稳定电压调整率为±0.5%，发电机在并联运行时，通过调整电位器S使稳态电压调整率达到±0.5%～2.5%范围内可调。

1FC6发电机电压调节器分为两种，28号机座以下不带功率组件，只有一块A VR板；另一种为A VR板同功率组件组合而成，功率组件俗称弯板，主要区别在于随着机组号的增加，所需分流电流增大，原A VR板上的可控硅不能满足要求，所以增加一级可控硅分流回路来满足整机要求。

电气原理图见附图带用功率组件6GA2492-1A电压调节器，见图2-11。

1、A VR板的工作原理：
A VR的输入信号由电压回路T1（X1，X3）和电流回路T4(X2/5，X2/9)向量和
图2-11
组成，其中电流分量只有在需要并联运行时加入。

电源变压器T1降压后，经开关S1/1，电位器S（若不并联S=0，并联运行T4次级电压在S上产生的压降则迭加在信号电压上），经V1-V4整流，再经过S1/2一路，经稳压回路产生基准电压，并供整块板直流电源。

另一路经S1/3在电位器U上产生取样电压，若将开关S1/3打开，需外接整定电位器，取样电压可以通过内设或外设电位器进行人为调整。

从而改变取样值，调整发电机的输出电压。

在U值设定后，若发电机随着负载的增加，或者转速的变化，其输出电压会发生一些变化。

这个变化会引起与标准电压差值的变化，对这种微小信号进行放大，使之能够控制可控硅的导通角，从而控制励磁电流的大小，达到调节发电机输出电压的目的。

在电机由正常稳定电压输出的情况下，可控硅始终有分流作用存在。

每次的调节仅仅是改变导通角，从而控制分流电流的大小。

信号电压经过滤波回路滤波，同反馈量迭加一起送入放大器，其中K、T用来调节放大器参数，并经由脉冲单元转换成脉冲，触发可控硅V22的导通角。

等可调元件，发电机的额定电压已在制造厂用电位器U调整完毕，其动态已由电位器K.T.R47调整好。

电位器K用来调整放大器的放大倍数，电位器T用来调节积分反应时间，电位器R47则用来调节放大器的输入端引入偏差信号以改善动态性能，将旋钮K朝着数字减小的方向，以及将T朝着数字增大的方向旋转，能使控制系统趋于稳定，减弱调节作用的强度。

在需要时，断开跨接线BK1可将电位器K所调节的调节器放大系数近似地减少四分之一，电压调节器的稳定性亦可利用增加分流回路内的电阻得到改善，但此时调节器在下限的电压整定范围将变得减少。

电位器各位置见2-13。

3、A VR调整
若使用外附整定电位器，必须将调节器上开关S1/3打开，一般情况下应将内部整定值先调整为50（中间）然后调节外附整定电位器，调节范围大于±5%额定电压，若范围不够需将内部整定电位器U仔细调整，以达到目的。

三、调差装置
同步发电机要并联运行，有功功率的分配要靠原动机的转速降来分配，但无功功率的分配需要靠电机来保证，这就需要发电机有一个随功率电流大小变化的量，1FC6发电机采用U相电流同V-W相电压相迭加的方式，即当无功电流增加时（假定U相无功电流增加），COSφ=0，φ=90°，此时U相电流增加造成电压下降，类似于V-W相上电压下降，但电压调节器只对无功电流起作用。

当无功电流增加时，电压下降，若两台相同的发电机并联运行时，其无功电流分配差度将依靠这个调差装置来保证。

发电机在UN时，加上COSφ=0.8，I=I N的负载，调节电位器S，使发电机在额定电压基础上下降3.6%，S增加，电压下降。

调整好S后，将负载变为COS φ=1，I=0.8I N，此时发电机电压为UN。

调节时，U、S两电位器应配合调整。

见图2-14。

发电机单机运行时，用不着调差装置，可将调差装置的次级互感器的次级短路，或调差电位器S为最小(S=0)，这样，调差装置就不起作用。

第三章同步发电机的并联运行
一、并联运行的必要条件
二台同步发电机投入并联运行的必要条件：
（1）发电机的频率与待并机组或电网频率相同，即FⅡ=FⅠ
（2）发电机和电网的波形相同即三相正弦交流电
（3）发电机和电网的电压大小及相位相同。

（4）发电机和电网的相序一致.
一般情况下，条件(2)有设计制造年时来保证，不会出现问题。

条件（4）是最关键的最重要的条件，若条件（4）不满足是绝对不允许投入并联运行的，否则，将造成重大设备事故。

具体并联操作时，条件（2）可不考虑，条件（4）是电机出厂前由厂家对转向和相序作了标定。

只要接线时不搞错，一般不会出现问题。

当然，在没有完全把握时，可在并网前确认一下相序为好，以保万无一失。

于是，并网只要注意条件（1）和（3）就可以了。

二、投入并联运行的方法
投入并联运行的方法很多，主要有自同步法和准确同步法，即同步表法。

主要由操作人员将电机的电压频率整定到符合并联运行的条件，为了判断该条件，常采用一种专门的同步指示装置（同步表MZ－10，100V）。

最简单的同步指示装置是灯光法，采用三组同步指示灯来检验合闸条件。

同步指示灯有两种接线方法：1.直接法（灯光明灭法）；2.交叉灯光法。

1
注意：当控制回路电源缺相时，同期表指针将大幅度偏摆。

调整电压整定电位器使同期表上的电压指示在中间位置。

调整转速微调电位器，使频率指示在中间位置。

同期表S指示顺时针转动最慢，当指针指示在12点时为同步点。

并联运行的操作：
a.并联时，先将控制屏同步检测转换开关置于“并”位置，调节电压整定
电位器和转速微调电位器，使待并机组的电压、频率与电网或另一机机
组的电压、频率相同，将并车方式开关置于“自动”位置，按自动并车
按钮并保持一段时间，直到待并机组并车成功。

如自动并车功能失灵，
可将并车方式开关置于“手动”位置，并观察同步表，当其指针逆时针
转动最慢到垂直向上位置时，即可按合闸按钮，使待并机组与电网或另
一机组并联。

b.当机组与电网并联运行时，并联成功后，调节转速调节电位器和电压整
定电位器，使机组在功率因数0.8-0.9（滞后），有功功率在一定值下运
行。

将同步检测转换开关置于断位置。

c.当两台机组并联运行且两台机组都运行于有差工作方式，并联成功后，
机组带一定负荷运行。

如果机组频率偏离额定频率，同时微调两台机组
的转速电位器，使并联后的两台机组频率都为额定频率。

d.当两台机组并联运行且两台机组都运行于无差工作方式，每台机组都带
有负荷分配器。

机组带一定负荷后，如果两台机组所带有功负荷分配不
均匀，可微调两台机组电子调速器上的负荷增益电位器(LOAD GAIN)，
使两台机组均分负荷。

e.解列时，调整机组功率因数到1，调节转速调整电位器，待发电机负荷
降至40kW以下时，按分闸按钮，机组即与并联机组解列。

f.机组解列后，按正常程序停机。

注意：
①反复调整待并机组，并观察同步表相位差指示“S”指针，使其缓慢逆时针旋转。

当指针旋转接近垂直向上位置时，扳动转换开关，使主开关合闸；
②电机及控制屏分别按照各自的说明书进行维护保养；
③机组每运转500小时，应检查发动机与发电机之间的弹性联接胶圈，如有损坏应予更换；
④机组使用中应经常检查风扇皮带轮松紧情况，必要时调节张紧结构，使
风扇皮带张紧。

（闭式机组）
2、灯光明灭法
发电机的电压与电网电压相等，观察同步指示灯的情况，若相序正确，则发电机的频率与电网的频率有差别时，加在各相同步指示类上的电压△U忽大忽小，而三组指示灯同时忽明忽暗，其亮暗变化频率就是发电机与电网相差的频率，调节发电机的转速(n2)，使灯光亮暗频率很低时，就准备合闸，这时应掌握好时机，在三组全暗时，说明开关二侧的电位差很小，即发电机与电网瞬时值△U≈
0，迅速合闸，完成并网操作。

见图4-2。

3、旋转灯光法
起动待并发电机后，调节励磁电压使发电机电压与电网电压相等，注意同步指示灯的情况，若发电机频率f2＞电网频率f1时，三组指示灯按Ⅰ，Ⅱ，ⅡI，Ⅰ的次序轮番亮暗，其旋转速度为发电机与电网的频率之差，若f2＜f1灯光按Ⅰ，IⅡ，Ⅱ，Ⅰ的次序轮流亮暗（逆时针旋转），根据灯光旋转方向，调节原动机转速的高低，当发电机频率与电网频率接近时，灯光旋转速度变慢，此时准备合闸，当Ⅰ灯熄灭，Ⅱ，Ⅲ灯亮度相同的迅速合闸，完成并网操作。

见图4-3。

三、并网运行的功率分配及调节
1、并网运行的含义：（1）单台电机及多台电机与无穷大电网并联运行。

（2）二台电机及多台电机容量相近的电机并联运行。

2、并网运行时的功率调节
发电机与无穷大电网并联时，发电机端电压U及频率f均恒定。

要想增加有功功率，就必须增大来自原动机的输入功率，调节原动机阀门；要想调节发电机的无功功率，则需要调节发电机的励磁电流，增大励磁时，输出的感性无功功率增大，反之，减小励磁时，输出的感性无功功率将减小，cos∮提高。

在调节有功功率时，并不能无限地增大来自原动机的输入功率，对一特定的发电机，当励磁一定时，发电机有一个限值，若超过该值，发电机的转速将连续上升而失步。

在原动机输入功率不变时，改变励磁电流的大小，可改变发电机输出的无功功率，随之定子电流也将改变，励磁电流较大时，将有较大的感性（负载）无功功率，此时称为发电机运行于过励状态；随着励磁电流的减小，感性无功
功率将减小，定子电流也随之减小，当励磁电流减小到一特定值时，无功功率为0，此时发电机只输出有功功率，定子电流最小，此时称为发电机运行于正常励磁电流状态，若进一步减小励磁，发电机随之输出容性的无功功率，定子电流又将增大，此时称为欠励磁状态。

因此，当励磁电流为一特定值时，定子电流又将出现最小值，小于或大于该励磁电流时，定子电流都将会增大，以此绘出有功功率一定时I=f(If)的曲线。

曲线形类似V形，称为发电机的V形曲线，通常同步机运行时过励状态，电机运行较稳定，欠励时电机运行稳定性较差，若励磁电流太小，将造成失步。

3、数台发电机并联运行。

数台发电机并联运行时，最理想的情况是总的有功功率和无功功率按各自的负载容量成比例的进行分配，体现“能者多劳，各尽所用”，容量较大的电机应该承担较大的功率实现合理分配。

有功功率的合理分配，必须使各台发电机具有相同的调速特性。

各台电机的原动机随着负载的增加，转速下降的斜率应相同，这样当某台电机承担的有功功率相对较多时，转速应自动下降，从而减小了其输出有功功率，反之，将自动增加有功功率，实现有功功率接比例分配。

无功功率的分配是否合理，取决于发电机的调压特性。

即各台发电机随着无功功率电流的增加，电压下降的斜率应相同，这样，当某台电机承担的无功功率较多时，将自动减小励磁电流，以减小其无功功率，反之，将自动增大其无功功率，直至无功功率分配合理。

4、发电机并联运行的注意事项
（1）投入并联运行前，注意各台发电机相序是否一致，否则强行并车将造成电气及机件损坏。

（2）待并机组投入并联运行时，转速要略高于被并机组（或电网）否则将造成功率倒流，逆功率继电器动作，造成并车失败，如果转速略
高就可使功率顺利转移。

（3）机组的有功功率分配不均匀会影响到无功功率的分配，因此在并车前，要将原动机的调速调整好，在调整无功分配不够理想时，可反
复微调几次，效果就会好一些，如果实在调整不好，那就要怀疑原
动机的调速器是否有问题。

（4）各台并联机组的输出电缆截面积不能太小，至控制屏的长度也要差不多长，因为电缆截面积和长度会引起电压降，若二台机组的电压
降不同，则会造成无功功率分配不均，在低负载时分配差度小一些，
负载大时，电压降明显不同，分配差度也大，若调整调差电位器，
能改善一些分配差度，但不能根本解决。

（5）数台发电机并联运行时注意中性线的联接，由于三次谐波的作用，
当若干台发电机的中性点是互相联接在一起，或直接与变压器的中
性点相连接，就会产生三次谐波电流，应在各种可能发生的负载下
测量发电机的中线电流，以便检测其三次谐波电流的大小，为了避
免发电机过热，中性电流的大小不超过发电机额定电流的50％，过
大的中性电流应加设中性电抗器，或用类似的措施加以限制。

四、TG2型相序表结构、原理及使用方法。

1、结构原理：TG2型相序表的结构有三个星形联结的线圈，在三个线圈上面用轴支持一个能自由转动的轻铝盘，三个线圈接入三相交流电源后即产生旋转磁场。

类似异步电动机工作原理，该铝盘在旋转磁场驱动下转动，而旋转磁场的转向取决于接入仪表的三相电源的相序
2、适应范围：TG2型相序表适用于电压为100V到500V的三相正弦交流电网。

电源频率范围适用于40Hz到60Hz。

3、使用方法：
（1）将电缆连接的接线夹接入被测三相电源，黄接A相，绿线接B相，红线接C相。

（2）按下开关，观察指示灯，如果三只灯全部点亮，则说明三相电源完好，若三只灯有一只不亮，则相对应的相线已开路。

开关的接压是短时的，在电压为500V的为半分钟，电压为220V时为5分钟。

电压为110V以及以下时为10分钟。

（3）通过观察孔观察铝盘转向，若铝盘按箭头所示方向顺时针转动则三相电源相序与接线夹所示相序相同为顺时相序，反之，则为逆相序。

（4）检查结束即松开按钮。

第四章发电机组电缆的选用
发电机组所用电缆型号的选择，主要考虑用户的使用环境和使用范围。

电缆的规格根据机组容量和电压等级来选择。

一、电缆型号的选择
1、若机组使用环境温度较低，且没有油污，则宜选用YC型通用橡套电缆。

2、若电缆为固定敷设，不受机械损伤，可选用VV型1KV聚氯乙烯绝缘及护套电缆。

3、机组使用环境是气候多变的野外，且经常移动，则宜选用YCW型重型通用橡套电缆。

4、若电缆容易受机械损伤或直接埋入地下，则宜选用VV29或VV30型1KV 聚氯乙烯绝缘及护套铠装电缆。

二、电缆规格的选择要求
1、电力电缆的额定电压应大于或等于所有发电机的额定电压，接在电力电缆上的额定电压值不应超过其额定电压的15％。

2、电力电缆截面应该满足长期允许载流量大于或等于机组负载最大持续电流。

三、发电机组的电缆及电线的选择
1. 发电机组用电缆主要有发电机至控制屏主开关之间的主电缆，原动机至控制屏之间控制电缆，驱动器，转速传感器至控制屏之间控制电缆及屏蔽信号电缆，热电偶至测温仪之间的电线，蓄电池或直流起动电缆至电动马达之间的电缆。

规格如表4-2。

表4-2
机组起动电源线长度不得大于10m，以防造成压降过大，影响起动。

传感器信号线，执行器信号线，驱动器电源线，不得大于30m，以防止信号衰减，影响机组正常运行。

若必须加长则应加大导线截面。

发电机用主电缆选用型号规格如表所示（导线工作温度65℃，环境温度25℃）。

四、电缆技术要求：
1.发电机组输出接线方式均为三相四线制，使用电缆应为四芯，一般不要
采用三芯另加一根单芯电缆，或用电缆金属护套做中性线，以免三相电
流不平衡时，引起工频干扰，出现金属护套发热，导致事故发生。

2.使用四芯电缆连接时，不要将四芯同时接在一相上，以免因交变磁场的
作用，使电缆的金属防护层产生感应涡流引起发热，影响电缆的使用寿
命，应将电缆的四芯分别连接在发电机的U，V，W，N相上并联输电，
且二端应相互对应。

3.如果若干台发电机的中性点是互相连接在一起或直接与变压器和负载
的中性点相连接，那就会产生三次谐波电流，应该在各种可能发生的负
载情况下测量发电机的中性电流，以检测其三次谐波电流的大小，为了
避免发电机过热，中性电流的大小不得超过发电机额定电流的50％大左
右，过大的中线电流应加中性电抗器或用类似措施加以限制。

如果若干
台发电机是通过变压器将电能输往大网（并网）建议发电机的输出电缆
只接U，V，W ，N不与电缆的中性线相连；并将电缆的中线头包好上
悬空，这样可以避免因三次谐波造成电缆发热。

4.敷设在地下的电缆深度不应小于0.7M
5.电缆与其它地方管道交叉或接近时，以及电缆转弯，都有严格要求，应
按照有关规定执行，严禁将电缆直接敷设在管道上
6.机组运行中，应经常检查电缆端子是否松动，电缆表面有无过热现象，
地下埋设的电缆有无挖掘现象，进出入电缆沟口处是否堵塞，有无小动
物进入或漏水等外界干扰。

7.当发生短路故障时，应该查清故障原因，排除故障后，方可输电。

8.电缆二端头名相的相序应与机组相序符合。

电缆型号选择见表4-3
表4-3。