发电机的运行

四、发电机的运行方式
• 一、发电机的额定运行方式 发电机按照制造厂铭牌额定参数运行的方式，称为额定运行 方式 • 二、发电机的允许运行方式 允许偏离额定值但在一定范围内 （一）允许温度和温升 超过额定允许运行温度6oC长期运行寿命减半。 温升：发电机与周围环境温度之差 （二）冷却介质的质量、温度、压力变化范围 冷却水的水质、温度和压力 空气的温度
使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场 对于主磁场来说,逆着转向偏了一个 δ角
维持额定转速
汽机增加进汽
汽机转速降低
F0
N
发 电 机 转 向
S
发电机空载,δ=0
δ角
F0
N
FR
发 电 机 转 向
F S
发电机带负荷时,δ的大小负荷大小性质有关
纯感性负荷 去磁 纯容性负荷 助磁
端电压 端电压
上两种负荷只会使磁场 削弱或加强,但不会扭曲
思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用 三角形连接？
二 同步发电机的运行特性
1.同步
同步电机和异步电机的区别? 同步发电机:定子磁场与转子磁场以同 方向、同转速旋转。
２.空载特性 概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只 加励磁，不并网时的特性。 空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到 端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特 性曲线。
但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和 纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲, 又有去磁作用.
故,在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线 之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关. 当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入 的有功功率增大,δ角也随着增大. δ角也叫做功 率角.一般汽轮发电机额定负荷运行, δ角约为 250---300
（4）可能使定子结构部件出现局部温度升高 定子铁心过度饱和，使磁通通过其他部件 例如：机座、支撑筋、齿压板。
4.发电机频率允许变化范围
正常运行，应保持50HZ。变化范围应在额定值±0.2HZ，最大不应超过 额定值的±0.5HZ。频率超过±2.5HZ应立即停机。频率变化较大将 对发电机造成较大影响 (1)频率降低对发电机的影响。 1)频率降低，转子风扇转速下降，通风减少，冷却变坏，绕组和铁心 温度上升。 2)频率降低时，若增加转子电流来位置机端电压不变，定子铁心磁通 增加，饱和，机座上某些部件温度局部高温。 3)频率降低时，定子电动势下降，若保持出力不变 ，定子电流增加， 定子温度升高，若增加转子电流保持出力，则增加转子励磁电流，转 子温度增加。 4）频率降低时，厂用电动机转速下降，出力降低，发电机出力也会降 低。恶性循环，将影响系统稳定。
一、发电机的基本知识
１、发电机原理
N
原始型,采用永磁磁场,转子线 圈上感应出电流经滑环碳刷送出
S
N
S
随发电机容量增大,改造为定子线圈发电,仍采用永磁磁场.
把为后 转了来 子发为 磁电了 场机进 由负一 永荷步 磁和提 改电高 造压发 为调电 电整机 磁方容 场便量 便和 , ,
,
２、发电机的分类 ３、铭牌 额定电流、额定电压、额定容量、 COSΦ 4124 10.5 KV 60MW、75MVA 0.8
三、同步发电机的能量输出
• 1.有关发电机的损耗
• 摩擦损失+风阻 铁芯磁滞+涡流 定子绕组本身的损失
机械损失
铁损
铜损（<1%可以忽略）
空载损耗 汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的 作为有功功率输出
• 2、同步发电机有功输出 当发电机带纯阻性负荷时
出现定子电流 产生定子磁场 (电枢反应磁场) 阻碍转子磁场前进
空载特性曲线
Eo 作用：和继保有关，用来求电压 变化率，不饱和电抗值
降低励磁过程,磁滞现象
பைடு நூலகம்
增加励磁过程
I
3、发电机的短路特性 定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电 流之间的关系 作用：求发电机的同步电抗、断路比，判 断转子绕组的匝间短路 ４、发电机的外特性 指COSΦ、励磁电流、转速恒定时，发 电机定子电流与端电压的变化关系
1.5U
COSΦ=1
COSΦ=0.8 1
在滞后的COSΦ下，当 定子电流增加时，电压 降较大，此时是去磁作 用。 在超前的COSΦ下，当 定子电流增加时，电压 反而升高，此时是助磁 作用。
COS（- Φ）=0.8
0.5
1.0
I
5、发电机的调整特性 ---指电压、转速、COSΦ恒定，改变定子电 流时的励磁电流的变化曲线 。
励 磁 电 流
COSΦ=0
COSΦ=0.8 COSΦ=1
1
COS (-Φ)=0.8
0
1
定子电流
发电机调整特性曲线
在滞后的COSΦ下,负荷增加,励磁电流也必然 增加. ----此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加 转子磁势. 在超前的COSΦ下,负荷增加,励磁电流一般要 降低. ----这是因为电枢反应有助磁作用.
四、发电机的功角特性
• 1、发电机的功角特性 • 发电机和无穷大电网并联运行时，发电机的 输出功率为： • Pde=(UE0/Xd)sinδ • ------其中δ—发电机端电压与空载电势的夹角（功率角）
• U —发电机端电压 • E0 —发电机空载电势 • Xd —发电机同步电抗 • 式中U、E0、 Xd都可以认为是常数，这样Pde的大小仅仅与δ 有关，它们之间是正弦函数关系， Pde与之间的关系曲线为 功角特性
2.功角特性对运行的影响 1.）发电机的功率极限：当δ角从0—900时，有 功随δ增大而增大，当δ=900时，有功最大。 PMAX=UE0/Xd
发电机的功率极限
当δ=900时，有功随δ增大而减小 当δ=1800时，有功为0
静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的 作用下，δ角发生微小变化，如果原来的工作 点在δ角0—900之间，则发电机会通过若干个 摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区 非稳定区：如果δ角在900—1800之间，则不 会稳定，为非稳定区 如果δ角超过1800，则为逆功率运行
• （三）发电机电压允许变化范围 • 1.电压低于额定值对发电机的影响
• （1）降低并列运行的稳定性和电压调节的稳定性。 例如：容易失步。 （2）定子绕组温度升高 由于出力不变，电压降低，电流必然增大，定子温度升高 （3）影响厂用电动机及整个电力系统的安全运行
2.电压高于额定值对发电机的影响
（1）.转子温度可能超过允许值 保持出力不变，需提高电压，励磁电流增加，转子温度升高 达到额定值1.3－1.4倍时，就有可能超过允许值 （2)定子铁心温度升高 定子绕组发热传递；定子铁心温度升高。 定子电压升高，使定子铁心磁通密度增加，铁心损耗明显增加，使定子 铁心温度大大增高。