发电厂电气运行检修培训项目2同步发电机运行

•2.同步发电机运行参数 发电机额定参数
300MW同步发电机的主要技术参数
额定功率（MW） 300
额定定子电压（kV） 20
额定定子电流（A） 1018 9
额定功率因数
0.85
效率（%） 绝缘等级 接线方式
励磁方式
>98.8 F YY
机端自并励
额定转速（r/min） 3000 冷却方式
水氢氢
额定频率（Hz）
• 发电机在额定参数下可长期运行，也可以在各 个运行参数不同于额定值时运行
•发电机运行规程的原则：在运行中不要发生电气损 坏、机械故障和缩短寿命，即定子绕组、转子绕组、 铁心温度都不超过允许值，各部分产生的应力都不超 过允许限度。
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3.同步发电机正常运行
发电厂电气运行检修培 训_项目2_同步发电机运
行
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2020/11/14
发电厂电气运行检修培训项目2同步 发电机运行
一、发电机工作原理及基本结构
1.交流电机的结构 2.同步发电机类型 3.同步发电机原理及结构 4.同步发电机励磁系统
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50 定子线圈冷却水平均温升（℃）
额定励磁电压（V） 302 额定氢压（Mpa)
0.31
额定励磁电流（A） 2510 短路比
0.55
定子线圈温度（℃）
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•2.同步发电机运行参数 发电机额定参数
• 电压、电流、功率、功率因数、转速、励磁电 流、励磁电压、长期允许温度、冷却介质温度等。
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•4.同步发电机励磁系统
励磁系统任务
❖在正常情况下，供给发电机励磁电流，并根据发 电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励 磁电流，以维持发电机端电压为规定的水平。 ❖合理分配并列运行发电机间的无功负荷。 ❖发电机电压急剧降低时，迅速加大励磁电流，以 改善系统的运行条件，提高系统的稳定性和可靠性。
过额定电压的70％时，起励回路断路器在电流为零的
条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控
制下，提供磁场电流，从而精确的调节同步发电机的
电压和无功功率。
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•4.同步发电机励磁系统
励磁调节器
过电压保护
发电机端出现故障，如短路、错误的同步或异步运 行，会引起反向的感应磁场电流，该电流在转子回 路中会产生过电压。
3.同步电机的结构
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3.同步电机的结构
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•4.同步发电机励磁系统
什么是励磁？
导体切割磁力线感生电动势e 励磁就是提供一个磁场B
E=4.44fN Φ
❖对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
冷却介质不同于额定值时对额定容量的影响
•冷却介质温度 不同于额定值
• 允许负荷变化
•定子绕组和转子绕组 温度不超过容许值
冷却介质温度低于额定值，发电机按转子电流允许 增大的倍数提高出力
冷却介质温度高于额定值，发电机按定子电流限制来 减少出力
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交流静止整流器励磁方式（三机同轴励磁）
•主励磁机 100Hz
•～副励 磁机500Hz
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•同步发电
•～ 机50Hz
•TA
•TV
•励磁调节器
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•4.同步发电机励磁系统
交流旋转整流器励磁方式（无刷励磁）
•中频副 励磁机
•n =••6p0f
•例: n =••6p0 f
•=
•60×50 •1
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•= 3000 (r/min)
•p
n
•1
3000
•2
1500
•3
1000
•……
• 50
60
发电厂电气运行检修培训项目2同步
发电机运行
2.同步电机的类型
按运行方式分
•发电机 —— 将机械能转换成电能输出
•汽轮发电机 —— 原动机为汽轮机 •水轮发电机 —— 原动机为水轮机 •其他发电机 —— 原子能、风力、柴油发电机等。
静止励磁方式（自并励系统）
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•4.同步发电机励磁系统
励磁调节器
励磁调节器主要作用
在正常运行时，能按照负荷电流和电压的变化， 自动地改变励磁电流，以维持电压在给定值水平， 并能稳定分配机组间的无功负荷；
应有足够的功率输出，在电力系统发生事故，电 压降低时，能迅速地将发电机的励磁加大到最大值， 以实现强行励磁的作用；
❖水-氢-氢冷却方式:即发电机定子绕组及引线 是水内冷，发电机的转子绕组是氢内冷，转子 本体及定子铁芯是氢气表面冷却。为此，发电 机还设有定子水冷系统，发电机氢冷系统和为 防止氢气从轴封漏出的密封油系统。
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•5.发电机冷却方式
发电机定子冷却水系统的主要作用：用以保证 向线圈不间断的供水，使定子线圈得到冷却，使 定子线圈温度保持在允许范围内。应监视进出水 温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设 有自动水温调节器，以调节定子线圈进水温度， 使之保持基本稳定，另外，系统还设置了离子交 换器，用以提高和保持冷却水的水质。
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•4.同步发电机励磁系统
励磁系统组成
励磁功率单元：一部分用于向发电机的磁场绕 组提供直流电流，以建立直流磁场。 励磁控制部分：用于在正常运行或发生事故时 调节励磁电流，以满足运行的需要。包括励磁调 节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等。
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•5.发电机冷却方式
系统的主要设备:定子冷却水箱、定子冷却水泵、 定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度 仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。
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•5.发电机冷却方式
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•电动机 —— 将电能转换成机械能输出 •调相机 —— 不带有功负荷的同步电动机，专门 用来发出无功功率，又称为补偿机。
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2.同步电机的类型
按转子结构形式分
•隐极式 •高速电机，卧式 •用于汽轮发电机
•凸极式 •低速电机，立式， •用于水轮发电机。
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•4.同步发电机励磁系统
励磁调节器 发电机起励
发电机通过闭合磁场断路器，然后闭合起励回路中 的电源断路器，使发电机励磁。最初的励磁电流能使 发电机的电压上升到额定电压的15~30％。
当达到额定电压的10％的时候，整流单元就可以运
行，并且参与建立发电机电压过程；当发电机电压超
过电压保护采用跨接器电路，转子回路出现过电压 时，与灭磁电阻器相连的晶闸管被触发，立即将灭 磁电阻器并联连接到转子回路上，同时发出跳闸命 令使磁场断路器立即断开。
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•4.同步发电机励磁系统
励磁调节器
灭磁方式 正常停机时采用逆变灭磁，事故停机时跳开磁场断 路器，投灭磁电阻灭磁。 ABB的标准解决方案是交流灭磁，包括安装于整流 桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器、灭磁电阻以 及脉冲截止回路等。
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•2.同步发电机运行参数 发电机冷却方式
定子/转子绕组/定子铁芯 全氢冷 水氢氢 水水空 水水氢 全水冷
最大单机容量 880MV·A 1200MW 600MW 1700MV·A 1200MW
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自同步并列:将待并发电机转速升至接近同步转速 时，并入电网运行，然后加励磁由系统拖入同步。
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•1.同步发电机启动
•准同步并列理想条件
（1）待并发电机的电压与电网电压大小相等。 （2）待并发电机的频率与电网频率相同。 （3）待并发电机的电压与电网电压相位相同。 （4）待并发电机的电压相序与电网电压相序相同。
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•隐极机转 子
•凸极机转
子
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3.同步电机的结构
定子：定子铁心+定子绕组
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3.同步电机的结构
转子部分：主要包括转子铁心和励磁绕组
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•1.交流电机的结构
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•异步电动机
•同步电动机
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发电机运行
2.同步发电机原理
❖主磁场的产生：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性
相间的励磁磁场，即产生主磁场。
❖载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感
应电势或者感应电流的载体。
❖感应电动势：原动机拖动转子旋转，主磁场随转轴一起
500Hz
•主励磁机 • 100Hz
•同步发电 机50Hz
•~
•～
•～
•
灭 磁 开 关
•励磁调节器
•无刷励磁系统主要由主励磁机、副励磁机、旋转整流器、自动
电压调节器（AVR）、灭磁开关与转子过电压保护装置等组成
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•4.同步发电机励磁系统
当收到来自发电机保护或者内部的励磁保护跳闸 命令，在断开交流磁场断路器的同时截止脉冲并触 发晶闸管跨接器以接通灭磁电阻。
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•5.发电机冷却方式
发电机的发热部件:主要是定子绕组、定子 铁芯（磁滞与涡流损耗）和转子绕组。必须 采用高效的冷却措施，使这些部件所发出的 热量散发除去，以使发电机各部分温度不超 过允许值。
3.同步发电机正常运行
端电压不同于额定值时发电机运行
• 发电机端电压在额定电压±5%变化时，发电机 保持额定出力不变。
•定子电压降低 5%
•定子电流增加5%
•定子电压增加 5%
•定子电压低于 95%
•定子电压高于 105%
•定子电流降低5% •定子电流不超过额定值的5%
•发电机降低出力
•端电压最高和最低限值为额定值的110%-90%
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•4.同步发电机励磁系统
励磁方式
•直流励磁 •励 机 磁 方 •交流励磁机 式
•交流励磁机静止整流器励 磁方式（有刷）
•交流励磁机旋转整流器励 磁方式（无刷）
•静止励磁方式
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•4.同步发电机励磁系统
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•二、发电机启动与正常运行
1.同步发电机启动 2.同步发电机运行参数 3.同步发电机正常运行
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•1.同步发电机启动
同步并列方法
准同步并列:将待并发电机加励磁，转速升至接近同 步转速，调整到符合并列条件时并入电网同步运行。
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•5.发电机冷却方式
发电机氢冷系统的功能:用于冷却发电机的定子铁芯 和转子，并采用二氧化碳作为置换介质。发电机氢冷 系统采用闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气 冷却器由冷却水冷却。运行经验表明，发电机通风损 耗的大小取决于冷却介质的质量，质量越轻，损耗越 小，氢气在气体中密度最小，有利于降低损耗；另外 氢气的传热系数是空气的5倍，换热能力好；氢气的 绝缘性能好，控制技术相对较为成熟。但是最大的缺 点是一旦于空气混合后在一定比例内（4%～74%） 具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都设计成防爆 型，气体置换采用CO2作为中间介质。
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3.同步发电机正常运行
频率和功率因数不同于额定值时发电机运行
•运行频率在±0.5HZ变 化
旋转并依次切割定子各相绕组，电枢绕组中将会感应出大
小和方向按周期性变化的三相对称交变发电电厂电势气运。行检修培训项目2同步
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发电机运行
1.同步发电机原理
感应电动势的频率
•f
=
•pn •60
•其中 •p •___•极对数 •n •___•同步转速(转/分)
•频率与转速间有严格不变的关系