发电机基础知识讲解

1 直流励磁机励磁
直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。
2 静止整流器励磁
同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。
定子绕组起晕试验：目测无明显白光点。
定子绕组端部固有频率测定：防止线帮固有频率落入倍频自激振荡区。
电位外移试验：机端加额定电压，在端部手包绝缘处测感应电压要小于500V。
交直流耐压试验：加4万伏直流电压，维持1分钟，读取各阶段泄漏电流。加1.5倍交流电压，维持1分钟，读取各阶段泄漏电流。
发电机功率圆特性曲线：
发电机静稳定特性曲线：
发电机保护：
双套设置，完全独立。每套有三个M-3425继电器。
发变组保护01（和04）柜M-3425-1
保护名称
定值
时限
（周波）
动作结果
闭锁输入
信号
备 注
主开关
灭磁开关
主汽门
减出力
启动失灵
87发电机差动
0.77
1
√
√
√
启动0.77A,延时1周波,比率20%
2、无功功率的调节：
发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。
√
√
√
II段
110％
√
√
√√反时限√√√√
启动110%,反时限曲线#1,时间刻度1
频率
I段
51.5
250
√
√
√
√
II段
51
25
√
III段
48
25
√
IV段
47.4
50
√
√
√
√
失磁
I段
√
√
√
√
圆直径30.3,偏移－2.3，延时100周波,电压控制85V,FL闭锁
II段
√
圆直径36,偏移3.3，延时100周波,FL闭锁
在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下：
3、无功负荷的分配：
并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
断路器失灵
4．42
15
√
√
√
√
频率
I段
51.5
250
√
√
√
√
剩余电流1.0
II段
51
25
√
III段
48
25
√
IV段
47.4
50
√
√
√
√
发电机试验：
气密性试验：0.5MPA压力，维持24小时测量泄漏量，注意维持发电机内其他温度保持不变。
空载特性试验：发电机机端电压与励磁电流的关系曲线。
短路特性试验：发电机短路电流与励磁电流的关系曲线。
为何发动机定子绕组采用双Y接线：
发电机Y接线能消除三次谐波（三次谐波环流均消耗于），电枢磁场是无法做到完全正玄波形，产生三次谐波电势不可避免。（双Y型接线，比单Y接线其磁势及电势的波形更优，双Y接线可以装设横差保护。）
345号机发动机装设出口开关优劣：
机端装设开关，断开后主变低压侧无接地点，理论上的低压侧零序等值阻抗开路，发生一点接地后无零序电流，当然三次谐波电势还是存在的，但其数值很小，保护灵敏度不高。另一个原因，还有一个作用是，在发生单相接地时，限制非故障相电压不至于升至1.732倍（限制故障过电压不大于2.6倍，这是初设人给的解释）。
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
发电机获得励磁电流的几种方式：
1、直流发电机供电的励磁方式：
这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10mw以上的机组中很少采用。
感应电势E＝4.44fNΦ（N：匝数）
频率f＝Pn/60
交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。
发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。
失步
√
√
√
圆直径15,偏移－9.2,阻抗角85°,延时14周波,FL（振荡）闭锁
逆功率
I段
-0.5％
750
II段
-0.5％
6000
定子接地
基波I段
20
25
√
√
√
√
剩余电流1.0
基波II段
5
500
√
三次谐波I段
1.5
25
√
三次谐波II段
0.3
25
√
过电压
I段
130
25
√
√
√
√
II段
110
25
√
误上电
1
生产培训教案
培训题目：发电机知识讲解
培训目的：了解发电机及励磁系统基本知识，发电机保护，运行定期检修试验项目。
内容摘要：
1、发电机工作原理。
2、发电机获得励磁电流的几种方式。
3、发电机保护
4、发电机试验：
培训内容：
发电机基本原理：
三相同步发电机由原动机拖动直流励磁的同步发电机转子，以转速n(rpm)旋转，根据电磁应原理，三相定子绕阻就会感应（产生）交流电势。定子绕阻若接入用电负载，电机就有交流电能输出。发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。
25
√
II段
-0.5％
75
√
√
√
√
发电机阻抗
√
√
√
圆直径4.12,偏移﹣3.1,阻抗角85°,延时125周波,FL闭锁
定子接地
基波I段
20
25
√
√
√
√
剩余电流1.0
基波II段
5
500
√
三次谐波I段
1.5
25
√
三次谐波II段
0.3
25
√
过电压
I段
130
25
√
√
√
√
II段
110
25
√
过激磁
I段
125％
√
零起升压同期回路检查：主要是校验发电机同期装置及其二次回路接线的正确性。
假同期试验：隔离刀闸断开，经同期合闸，用录波仪测量开关合闸时间与相位角是否一致，是否符合同期条件。
交流阻抗测试：要求在不同转速下测量交流阻抗值，偏差不大于10％。
铁损试验：加入1.4T（特斯拉）的磁密，测铁心损耗及铁心局部温升。
发电机与励磁电流的有关特性
1、电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
电流闭锁失步保护作用
发电机失步进入异步运行状态后，在机端与系统电压相位差接近180°是，发动机与主变间环流非常大，此时跳开发动机出口开关将使其断开很大的故障电流，对开关寿命及安全构成极大损伤，为保护发电机出口开关，当电流大于14万安培时闭锁失步功能，一个指令闭锁开关跳闸，同时发指令闭锁另柜失步保护跳闸。
发变组保护01（和04）柜M-3425-3
保护名称
定值
时限
（周波）
动作结果
闭锁输入
信号
备 注
主开关
灭磁开关
主汽门
减出力
启动失灵
过负荷
4.49
450
√
√
√
√
发电机CT变比：25000/5
反时限过流
4.72
35