TG发电机设备说明

T/G同步发电机设备说明
1.同步发电机Synchronous Generator构造：
乃是转子旋转速度与定子旋转磁场同步者，而同步发电机是将机械功率转换成交流电功率之同步机。

本厂使用之交流同步发电机为三相转磁式(电枢绕于定子，磁场绕于转子)，水冷却密闭循环方式，由蒸汽推动汽轮机，带动同步发电机发电。

同步发电机转磁式，将磁场绕阻臵于转子，因高速大容量的关系，使用圆筒转子型，而磁场绕阻的直流激磁电流，则由外部激磁机，经由轴上三相整流器整流后，再送至主直流磁场回路，控制激磁机之直流场电流，即可调整发电主机之场电流。

因使用激磁机Exciter，不需滑环和碳刷，故可减少维修的工作。

2. 使用转磁式之优点：1. 同步机不必换向。

2. 因电枢绕阻是感应电压部分，臵于定子空间大，绝缘容易，不需
滑环和碳刷装臵，免去保养困难。

3. 电枢绕阻臵于定部，即使电压高绝缘厚，因空间大，散热容易，
不受离心力及振动之影响。

4. 定部有较大之空间，可臵放较多线圈，产生高电压。

3. 同步发电机转速：
同步机之同步，即产生电气频率和发电机旋转速率同步，同步发电机转子有直流供应产生
之电磁场，转子与磁场一致，所以，磁场旋转速率和定子电气频
率由下式表示。

Fe = ( Nm ＊P )/120 式中Fe：电气频率Nm：磁场之机械转速P：极数4. #3Kiln T/G同步发电机铭牌数据：
1.PROTECTION：JP40 9. COOLING：JC8
2.TYPE：TC-AFT 10.RATING：CONT.
3.OUTPUT：14750 KV A 11. PHASE：3
4.R.P.M：1800 rpm 12. POLES：4
5.HERTZ：60 HZ 13. POWER FACTOR：80 %
6.VOLTS：3450 V 14. AMP.S：2468 A
7.EX.VOLT：255V 15. FIELD AMP.S：430 A
8.INSULATION CLASS：电枢F级/磁场F级16. COOLING TEMP.：40 ℃
发电机
5. #3Kiln T/G激磁机铭牌资料：
1.PROTECTION：JP40 9. COOLING：JC8
2.TYPE：TC-AFP 10.RATING：CONT.
3.OUTPUT：1.5 KV A 11. PHASE：3
4.R.P.M：1800 rpm 12. POLES：8
5.HERTZ：120 HZ 13. POWER FACTOR：
6.VOLTS：11 0 V 14. AMP.S：
7.87 A
7.INSULATION CLASS：F级15. COOLING TEMP.：40 ℃
激磁机
6.同步发电机内部产生之电势：
E A= k
F ψ= K ω ψ 式中K：电机构造常数ω：角频率
内部产生之电势E A和磁通及转速成正比，而磁通直接和磁场电流成比例，图8.1＆8.2。

7.一般而言，负载的变化，会有一些情形产生：
1.若是落后性(电感)负载加至发电机，端电压V和Vψ明显降低。

2.若是单位功因加至发电机，则端电压V和Vψ减少。

3.若是超前性(电容)负载加至发电机，端电压V和Vψ会明显升高。

电压调整率：VR = (V N-V F) / V F*100%
由此可知，同步发电机在落后功因有正的较大电压调整率，单位功因有正的较小电压调整率，而在超前功因其电压调整率为负值。

负载的变化，希望保持电压恒定，而端电压是如此调整呢? 就是改变E A的大小来补偿负载的变化，由于E A= K ω ψ，系统之频率不变，唯有改变磁通来控制E A。

例如当发电机供给超前性(电容)负载，则端电压会上升，要回复原有电压大小，须增大场电阻R F，因R F增加，场电流下降，而使磁通降低，即E A减少，而使端电压也随之降低。

若当发电机供给落后性(电感)负载，减低场电阻R F，终可增加增加端电压大小，所以只要借着调整场电流就可以调整发电机，因负载改变而变动之端电压。

8.短路比特性(SCR)：
就发电机的额定速度，发生无负载额定电压必要的激磁电流，与三相短路时，发生等于额定电流的激磁电流之比值。

SCR＝I f’/ I f＝1/Z S.1PU
Z S.PU饱和同步电抗标么值＝I f / I f’＝Z S / (Vψ/I a)＝I a/ I a’＝1/SCR
Z S＝(Vψ/√3)/ I a’---Y接线
式中Z S：饱和同步电抗Vψ：额定电压I a：电枢电流
I a’：产生额定电压之场电流I f所对应短路特性曲线之电枢电流
短路比大小和电压调整率有关，若比值越大，同步阻抗越小，电压调整率也越小，一般水轮发电机，其短路比在0.8~1.2，汽轮发电机，短路比在0.6~1.0之间。

短路比大的发电机，转子与定子间的空隙大，机械结构变大，效率低下，造价高，但相对电压调整率小，稳定度较佳。

9.交流发电机的并联运转：
提供联机性服务，且投资及运转成本都较经济，优点如下：
1.多机比单机供应更大负载。

2.多机能提高电力系统的可靠性，因其中一部故障，也不会使整个负载功率丧失。

3.多机并联运转可允许其中一部(或多部)，移开停机保养。

4.若单机使用未接近满载，则效率低，若多台小容量并联，而每部都接近满载运转，则
效率较高。

10.交流发电机并联运转的条件：
1.两部发电机之电压大小相等。

2.电压的相位角相等。

3.电压的相序相同。

4.电压的频率相同。

如上述之条件未成立，则发电机间产生环流，导致电机温升及效率降低，若频率不同，两部发电机之间产生极大环流，而且比电压不相等更严重。

11.原动机应具备的条件：
1.角速度一样：
角速度一致，发电机产生的频率才会一致，且原动机的转速不可忽快忽慢，使发电机输出电压大小和相位有所变动，无法顺利并联运转。

2.须有相同转速-负载下垂特性：
各原动机须具有依负载增加，而转速下降之特性。

否则，各发电机无法依容量的比例来分担负载。

12.同步仪：
测量两机之相位相同与否，可用来测量两机之相角差。

刻度用来表示相位角，0度在上面，180度在下面，若两机频率差很少，则仪表上的相角改变很慢。

若欲并联之发电机比运转中系统快，相角超前，同步仪指针顺时间方向旋转。

反之，欲并联之发电机比运转中系统慢，相角落后，同步仪指针逆时间方向旋转。

当同步仪指针在垂直中央位臵，表示电压同相位。

注意，同步仪只检查一相的相位和相序无关。

两个灯泡检查并联运转情形：
1.若两者各别产生之电压、相位、相序、频率均一样，则两个灯泡不亮。

2.若两机之频率稍有不同，则环路内之合成电压波形会忽大忽小的循环期，则
回路内的两灯，将以固定频率闪烁。

13.瞬时：
当发电机的输出负载突然变动或机械转矩突然加在发电机上，会使发电机产生瞬时。

例如发电机要和运转的系统并联，则发电机之频率要稍为高些，以使发电机在稳定之前有一阵子的瞬时，然后发电机才能以线路频率运转，同时输出一小部份功率给负载。

若同步发电机之三线端突然短路，则会发生严重的瞬时，属于电力系统故障的一种，在负载切换时，也会有瞬时发生，但它和短路相比显然轻微很多。

14.绝缘等级：
机器最大温升，依绕阻之绝缘等级而定，有4种绝缘等级，A`B`F和H，容许温度有时随机械特殊结构和温度测量方法有所不同，以上4极分别比室温高出
60℃`80℃`105℃和125℃。

一部发电机之绝缘等级越高，其所输出功率就越大，且不使绕阻过热。

15.轴承温度保护设备：为PT100，HI SET 78℃，循环油润滑方式。

轴承温度开关轴承温度PT100
轴承润滑油管
16.电机温升：
电机绕阻如过热是很严重的问题，依经验绕阻超过额定温度，每温升10℃，使用寿命将减半，基于此，若非必要，电机不要超载。

因此，一般电机有服务因子，其定义为实际最大功率和铭牌额定功率之比值，若服务因子为1.15，则它可以运转在额定负载之115%而不会损坏，服务因子提供对负载预估的误差范围。

17.水冷却密闭循环方式：
下左图大水管为冷却水进出口，小水管为冷却水排气阀，右图为Air Cooler Water
Leakage。

18.发电机和大电力系统操作：
如果一部同步发电机并联至大电力系统上(理想为无限总线)，不会因发电机调整，而影响该电力系统，改变整个电力网的频率。

假设，发电机刚和大电力系统并联，则发电机浮接在线路上，且供给很小之实功率和虚功率，如图8.35所示。

现假设和系统并联之发电机，其频率略低于系统频率，在这种情形下，如图8.36所示，此时，发电机无载频率低于系统操作频率，发电机供应负的功率，亦即发电机会消耗电源功率，如同电动机一样，为确保并联至系统的发电机是供应功率而非消耗功率，所以欲并联至系统的发电机之频率要略高于系统的频率。

并联后之发电机，若调速器Governor提高，会使无载频率向上移，因系统频率不变(无限总线频率不变)，所以发电机供应较多之功率。

19.发电机设备检查维护说明：
(1)运转中检查：
a.音测发电机二端轴承。

b.检查发电机轴承润滑油流动情形与润滑油压力。

c.检查发电机震动值是否正常。

d.检查发电机线圈温度是否正常。

e.检查发电机出口电缆线外部温度。

f.检查发电机功率因子。

(2)平时保养工作：
a.激磁机滤网清理。

b.发电机二端轴承滤网清理。

(3)定期维护工作：
a.发电机激磁机本体位移校正。

b.发电机内部检查。

c.发电机二端轴承检查与保养。

d.检查发电机出口端接线螺丝是否松动。

e.检查激磁机内部情形及吹尘。

20.3TG发电机现场仪表说明：
21. GENERATOR EMERGENCY STOPPING：
1. 86-1涡轮机闭锁LOCK-OUT RELAY条件：
a.87发电机差动电驿DR。

b.351.06主蒸汽紧急停止阀E.S.V。

c.40发电机失磁电驿LFR。

d.ZCT；64发电机接地电驿SG。

e.81L 频率电驿FR8。

(频率不能＜56HZ)
f.59 交流过电压电驿OVR。

2.86-3发电机闭锁LOCK-OUT RELAY条件：
a.50/51 过电流电驿COR。

b.91F A VR 电压调整装臵。

c.32 逆电力电驿DCOR。