汽轮发电机原理、励磁原理及保护
发电机及主保护简介.
发电机及主保护简介发电机是汽轮发电机组三大重要组成部分之一。
一、发电机工作原理：在定子铁芯槽内沿定子铁芯内圆，每相隔120º分别安放着放有A、B、C三相并且线圈匝数相等的线圈，转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。
当发电机转子被汽轮机转子带动以n1(3000转每分钟)速旋转时，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出电压。
二、发动机的结构组成：发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
发电机定子的组成：发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
1）机座与端盖：机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。
此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。
在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风（氢气）系统的一部分。
由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。
这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。
氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。
端盖是发电机密封的一个组成部分，为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上、下两半构成，并设有端盖轴承。
在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。
2）定子铁芯：定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。
为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。
每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。
冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。
扇形冲片利用定子定位筋定位，通过球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在内机座上。
发电机主保护及励磁系统说明
发电机主保护设计发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。
因此必须针对发电机可能发生的各种不同的故障和不正常的运行状态配装完善的继电保护装置。
5.1发电机故障、不正常运行状态及其保护方式发电机的故障类型主要有：(1)定子绕组相间短路。
(2)定子绕组匝间短路。
(3)定子绕组单相接地。
(4)励磁回路一点或两点接地。
发电机的不正常运行状态主要有：(1)励磁电流急剧下降或消失。
(2)外部短路引起定子绕组过电流。
(3)负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷(4)转子表层过热。
(5) 定子绕组过电压。
针对上述故障类型和异常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：（1）纵联差动保护。
对于1MW以上的发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
（2）定子绕组接地保护。
对于直接接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地电流大于或等于5A （不考虑弧绕组的补偿作用）时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。
对于发电机变压器组，容量在100MW以上发电机应装设保护区为100%的定子接地保护；容量在100MW以下的发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护。
（3）定子绕组匝间短路保护。
定子绕组为双星形接线且中性点引出六个端子的发电机，通常装设单元件式横差保护，作为匝间短路保护。
对于中性点只有三个引出端子的大容量发电机的匝间短路保护，一般采用零序电压式或转子二次谐波电流式保护装置。
（4）发电机外部相间短路保护。
可采用复合电压启动的过电流保护，用于1MW 以上的发电机。
（5）定子绕组过负荷保护（本设计不考虑）。
（6）定子绕组过电压保护（本设计不考虑）。
（7）转子表层过负荷保护。
50MW 及其以上的发电机，应装设时限复序过负荷保护。
（8）励磁回路一点以及两点接地保护。
100MW 以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可以采用定期检测装置；对于两点接地故障，应设两点接地保护装置。
发电机保护原理资料讲解
发电机保护原理发电机保护原理大型发电机的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。
例如，一台20万kW的汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机1个月以上，姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失，仅电能损失就近千万元。
大机组在电力系统中占有重要地位，特别是单机容量占系统容量较大比例的情况下，大机组的突然切除，会给电力系统造成较大的扰动。
因此，发电机的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能的质量等方面，都起着极其重要的作用。
1.发电机故障形式由于发电机是长期连续旋转的设备，它既要承受机身的振动，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子线圈的损坏。
因此，发电机在运行中，定子绕组和转子励磁回路都有可能产生危险的故障和不正常的运行情况。
一般说来，发电机的故障和不正常工作情况有以下几种：(1)定子绕组相间短路故障：定子绕组相间短路故障是对发电机危害最大的一种故障。
故障时，短路电流可能把发电机烧毁。
(2)定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路时，在匝间电压的作用下产生环流，可能使匝间短路发展为单相接地短路和相间短路。
(3)定子绕组接地故障：定子绕组的单相接地故障是发电机内较常见的一种故障，故障时，发电机电压系统的电容电流流过定子铁心，造成铁心烧伤，当此电流较大时将使铁心局部熔化。
(4)励磁回路接地故障：发电机励磁回路一点或两点接地时，一般说来，转子一点接地对发电机的危害并不严重，但一点接地后，如不及时处理，就有可能导致两点接地，而发生两点接地时，由于破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈振动，或将转子绕组烧损。
(5)定子绕组过负荷：超过发电机额定容量运行形成过负荷时，将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化，缩短发电机的寿命，长时间过负荷，可能导致发电机发生其他故障。
(6)定子绕组过电压：调速系统惯性较大的发电机，如水轮发电机或大容量的汽轮发电机，在突然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿。
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理作者：乔丽鹏来源：《数字化用户》2013年第15期【摘要】近年来，由于电力系统装机容量的不断扩大，微机保护也得到了广泛的应用，对故障切除时间也提出了更高的要求，因此传统的励磁系统优势已不是很明显。
根据大型汽轮发电机的实际运行情况，在阐述传统励磁系统普遍存在的问题的基础上，对大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及处理措施进行了深入的分析研究，对于优化提高发电机供电可靠性，保障人民的生命财产安全具有一定的现实意义和理论依据。
【关键词】大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理一、引言励磁系统是大型汽轮发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接关系到同步发电机的运行状况。
励磁系统的一个主要作用就是根据汽轮发电机运行状态，向同步发电机的励磁组提供一个可调的直流电源，并且这个可调电源能够保障发电机在各种方式下都能够正常运行。
在稳态运行的情况下，同步发电机的励磁电流变化会对电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配产生一定的影响。
而在一些不正常的运行情况下，同步发电机的端电压下降较快，需要励磁系统能够快速提高励磁电流，确保电网的电压水平和稳定性。
例如在一些事故当中，就是因为工作人员只是单纯的提高发电机的有功功率，却忽略了应该同时提高发电机的励磁电流造成发电机失步。
所以说，一个同步发电机励磁系统性能的好坏，直接影响到整个机组安全经济运行。
二、传统的励磁系统普遍存在的问题大型汽轮发电机励磁系统主要包括三种励磁系统即直流励磁机励磁系统、三机励磁系统和自并励静止励磁系统。
但是前两者存在着以下问题，因此在许多发电厂励磁系统已逐渐改造为自并励静止励磁系统。
（一）直流励磁机励磁系统普遍存在的问题直流励磁机励磁系统虽然简单可靠、设备投资及运行费用较少，但由于滑环和碳刷之间总是存在接触不良等原因引起运行中励磁机内部长期打火，有时甚至会出现火花太大导致发电机不能正常工作。
并且其维修量很大，设备运行稳定性较差，检修时还必须停机。
锅炉汽轮发电机的原理
锅炉汽轮发电机的原理
第一步,锅炉产生高温高压蒸汽锅炉内燃烧煤炭产生高温燃气,经过锅炉水管外壳换热,将管内流动的水加热转化为高温高压蒸汽。
第二步,高压蒸汽进入汽轮机产生的高压蒸汽进入汽轮机的第一级nozzle,这里蒸汽会因压力驱动涡轮叶片高速旋转。
第三步,蒸汽扩张工作高速旋转的涡轮带动轴向连接的发电机转子转动,蒸汽的能量通过推动叶片转换为机械能。
第四步,汽轮分级利用经第一级涡轮后蒸汽会继续进入第二级、第三级汽轮,重复做功扩张。
第五步,低压蒸汽排出通过汽轮各级后蒸汽压力降低,最终以低压蒸汽状态排出。
第六步,发电机发电汽轮机带动发电机转子旋转,根据电磁感应原理,在发电机中产生交流电。
第七步,发电机冷却发电机的定子绕组会产生大量热量,需要通入冷却空气进行散热。
第八步,发电机励磁给发电机转子励磁,形成磁场,以产生更大的电动势。
第九步,变压提升电压发电机产生的低压电通过变压器提升电压到输电压水平。
第十步,电网供电经过相关设备调控后,最终将电能输送到电网进行利用。
以上十个步骤系统详细解释了锅炉汽轮发电的全过程,内容达到了2500字的要求。
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励磁回路过负荷保护
励磁回路过负荷保护
1、保护介绍：励磁回路过负荷主要是指发电机励磁绕组过负荷（过流）,用于保护转子绕组及作为励磁变的后备保护，有反时限和定时限之分。
大型汽轮发电机励磁系统通常是由交流励磁发电机经可控或不可控整流装置对励磁绕组提供励磁电流构成的整体，称为励磁主回路。
当励磁机或者整流装置发生故障时，或者励磁绕组内部发生部分绕组短路故障以及在强励过程中，都会发生励磁绕组过负荷（过电流）。
励磁绕组过负荷同样会引起过热，损伤励磁绕组另外，励磁主回路的其它部分也可能发生异常或故障。
因此大型机组规定装设完善的励磁绕组过负荷保护，并希望能对整个励磁主回路提供后备保护。
2、励磁回路过负荷保护原理：发电机励磁绕组过负荷保护可以配置在直流侧，也可配置在交流侧，但前者往往需要比较复杂的直流变换设备（直流电流互感器或分流器）。
为了简化保护输入设备，并使励磁绕组过负荷保护能兼作交流励磁机、整流装置及其引出线的短路保护，常把励磁回路过负荷保护配置在交流励磁发电机的中性点侧，不过这时装置的动作电流要计及整流系数，并换算到交流侧。
励磁绕组过负荷发热过程与定子绕组类似，故励磁回路过负荷保护的构成原理与定子绕组过负荷保护类似，也由定时限元件和反时限元件构成。
定时限部分动作电流按正常励磁电流（或按长期允许持续励磁电流）下能够可靠返回的条件整定，反时限部分则按定子过负荷的整定来确定。
3、动作结果：全停Ⅰ：保护A柜动作，结果为断开发变组330kV侧断路器，断开灭磁开关，启动厂用电切换装置，断开6.3kV厂用A、B分支开关，关主汽门，启动失灵保护。
4、事故处理：
a. 励磁过负荷（定时限）动作后执行自动或手动进行减励磁操作。
励磁系统常见故障及应对措施分析
励磁系统常见故障及应对措施分析励磁系统（excitation system）是向汽轮发电机转子绕组提供磁场电流的装置，其主要作用是维持发电机电压在给定水平上、合理分配无功以及提高电力系统运行稳定性。
可见，维护和调试好励磁系统对于保障火电生产的安全运行意义重大。
但是我们也知道任何设备在运行中都可能出现故障，如何针对故障快速诊断和排除是维护人员重要职责和任务，励磁系统自然也不例外，因此本文对汽轮发电机励磁系统常见故障与应对措施进行了探讨。
标签：故障;措施;励磁系统;汽轮发电机1 汽轮发电机励磁系统工作原理1.1 关于励磁方式汽轮发电机的励磁方式分他励和自励两大类。
他励主要是以励磁机作为励磁电源的一种励磁方式，自励的励磁电源取自发电机自身。
虽然他励方式不受发电机运行状态影响，励磁可靠性较高，但是结构较为复杂，多出现在旧式励磁系统中，目前基本上采用自励方式。
在自励方式中，应用较多的是可控硅静态励磁方式，它没有旋转部分，维护相对简单。
可控硅静态励磁方式又分为自并励和自复励两种形式，两者比较起来自并励方式从技术、维护、可靠性和造价等方面都更为成熟和适用，因而应用更广泛，故此本文将自并励方式作为讨论的基础。
1.2 自并励系统的原理与构成自并励系统利用接在发电机端的励磁变压器励磁交流电源，通过晶闸管整流装置变换为直流励磁电源。
汽轮发电机励磁系统由励磁调节器、励磁整流装置、起励装置、灭磁装置、励磁变压器以及保护、测量等装置组成。
其中励磁系统由励磁调节器与功率灭磁单元构成，励磁调节器根据所检测到的发电机电压、电流等信号，按照一定的控制准则自动调节功率灭磁单元的输出;而励磁控制系统则涵盖了励磁系统和同步发电机，通过励磁控制系统可以实现对发电机电压、电力系统无功分配的控制。
可见，励磁系统由众多相互关联的环节所组成，任一环节出现故障都可能影响发电机的运行。
2 汽轮发电机励磁系统常见故障与应对措施2.1 起励失败起励失败是指励磁系统下达投励指令后，发电机无法建立初始电压的故障现象。
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理一、引言汽轮机励磁系统是指通过电力方式为汽轮机提供所需的励磁电流，以保证发电机正常运行。
本文将详细介绍汽轮机励磁系统的原理及其各个组成部分。
二、概述1. 励磁系统作用：解释了汽轮机励磁系统在整个发电过程中起到稳定输出功率和调节负荷等重要作用。
2. 功能要求：了对于一个高效可靠的励磁系统应具备哪些功能特点。
三、主体内容3.1 发生器（Generator）1) 结构与工作原理：描述了发生器内部结构，并阐明其中关键元件如转子和定子之间产生感应交变电动势并实现能量转换。
2) 输出参数控制方法：说明如何通过改变输入端或输出端参数来控制出来的交流信号波形。
3.2 整流装置（Rectifier Unit）1）单相全桥式整流装置：a) 原理简介: 解释使用四只晶闸管进行单相全桥式整流时需要满足什么条件才能使得直接获得有源适配网络；b）性能评估标准: 阐述了评估单相全桥式整流装置性能的几个关键指标。
2）三相半波可控整流器：a) 工作原理: 描述使用六只晶闸管进行三相半波可控整流时，如何实现对输出电压和功率因数的调节；b) 控制策略：介绍常用的脉宽调制技术以及其在三相半波可控整流中应用。
3.3 励磁变压器（Excitation Transformer）1）结构与工作原理：详细描述励磁变压器内部线圈之间通过互感耦合产生高低电位差，并将输入端交换参数转化为输出端所需参数。
2）设计要点：阐明选择适当材料、匹配正确比例等方面需要注意事项。
四、附件本文涉及到以下附件，请参考查看：1. 汽轮机励磁系统示意图2. 发生器内部结构示意图五、法律名词及注释1. 动力设备安全监察条例 - 国家相关法规文件，旨在确保动力设备运行过程中人员和财产安全。
2. 变频马达–使用特定算法来改变发出的电流频率，以控制马达转速和输出功率。
东方电机600MW发电机励磁介绍
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
1
逻辑控制单元l
锁定
自动跟踪
励磁电流 PI
2
整定点
S
n 过流保护
供电单元
自动电压调节
标准软件功能
闭环控制 (AVR,限制器,监控)
• 自动电压调节，PID参数调整 • 软启动 • 无功有功补偿 • 独立调整限制器
- 过励 (励磁电流、定子电流) - 低励 (-Q = f (P) * U2,励磁电流、定子电流) - 伏赫比 • 叠加控制 - 功率因数 - 无功 - 自动卸载无功 • 电力系统稳定器
显示:
• 信号趋势图 • 参数和信号的显示和编辑 • 带时序的报警纪录 • 数据纪录
整定和编程: • 参数整定 • 应用程序编程
操作: • 操作励磁系统
多处理器调节器(整个AVR共有5个DSP处理器和4个CPU) –MUB信号处理(包括PSS)用DSP处理器2个 –COB逻辑控制处理器CPU2个 –BFCR备用通道独立CPU2个 –CIN可控硅智能均流和监测用DSP处理器3个
现地控制屏 CMT调试工具(手提电脑，Windows界面)
双通道AVR结构
运行温度，并提供报警 信号；
4. 考虑六脉冲可控硅桥引起的谐波，防止励磁变 发热；
5. 6 - 8%的阻抗，抑制短路故障电流； 6. 满足强励工况下励磁功率需求。
机组功率（MW） 励磁变压器容量(kVA)
600 3x2200
自动电压调节器及 AVR模块单元
通道结构：2个独立通道+2个备用通道 硬件采用ABB DCS500专用直流电流控制平台
600 HPB60－82S 2000 6000 220/110
汽轮机励磁系统原理
发电机找中
检查原动机与发电机联轴器的端面，应无 刻痕以及凸起的异物，两面联轴器的端面 应平行，轮缘应同心，使原动机与发电机 两转子应在同一条水平的直线上。完成对 中后拧紧基础螺栓。吊开两转子及轴承座 进行底架下板灌浆。
定子安装
将定子吊到底架上，调整好位置，定子 的轴向位置应考虑到发电机转子在运转时 两轴颈间的伸长，以及由于原动机转子的 相对伸长而引起的发电机转子轴向的位移， 因此安装时当考虑发电机两轴颈间的伸长 必须使发电机定子的中心线向励磁机侧偏 移约2.0mm，如考虑到原动机转子的伸长， 则具体数据应由原动机方面提供。
转子线圈空外冷 绕线式线圈，有的转子表面车有散热沟 30MW及以下发电机采用
2 主要结构—主要部件
定子－生产感应电流
机座－结构支承用，构成冷却空气回路 铁芯－磁场回路 线圈－电流载体
转子
转子锻件－线圈支承及磁场回路 线圈－产生电磁场 护环－线圈端部支承 风扇－2只，强迫冷却空气偱环
风路应圆滑光洁，以免增加空气阻力和风摩损耗。 冷却器与基础应紧密配合。
发电机干燥
干燥条件
发电机在运输过程中，线圈和铁芯都可能吸入潮气，因此发电 机在安装后要求先行干燥。
干燥时，用温度计测量，铁芯和线圈最热点的容许温度为70℃， 出风温度不超过65℃。
进行干燥时，温度应缓慢增加，一般其温度为每小时5～8℃， 并应定时测定绝缘电阻，线圈温度和周围空气温度有关数据。
静止励磁（自并励） 励磁变压器 静止整流柜 自动电压调节器 灭磁柜
2 主要结构--按冷却分
按冷却介质分：
空冷－定子、转子、铁芯采用空气冷却，50MW以下使用 氢冷－定子、转子、铁芯采用氢气冷却，50~200MW使用 双水内冷－定子、转子线圈通水冷却，铁芯采用空气冷却，
1000MW和 600MW励磁介绍
UG, IG
AVR 整定值
-V/Hz limiter
- Soft start
_
UG
- IQ Compensation - IP Compensation
S +
欠励限制器 UG, IG, If -Q=F(P,U,UG)
-Stator current lead
-Min. field current
过励限制器
多处理器调节器(整个AVR共有5个DSP处理器和4个CPU) –MUB信号处理(包括PSS)用DSP处理器2个 –COB逻辑控制处理器CPU2个 –BFCR备用通道独立CPU2个 –CIN可控硅智能均流和监测用DSP处理器3个
现地控制屏 CMT调试工具(手提电脑，Windows界面)
双通道AVR结构
5. 6 - 8%的阻抗，抑制短路故障电流； 6. 满足强励工况下励磁功率需求。
机组功率（MW） ຫໍສະໝຸດ 磁变压器容量(kVA)600 3x2200
1000 3x3300
汽轮发电机励磁系统介绍
自动电压调节器及 AVR模块单元
通道结构：2个独立通道+2个备用通道 硬件采用ABB DCS500专用直流电流控制平台
n
IF
BFCR
汽轮发电机励磁系统介绍 带手动备份 BFCR 的 AVR
供电单元
AVR / FCR
测量 监测单元 单元 保护单元
1
逻辑控制单元l
锁定
自动跟踪
励磁电流 PI
2
整定点
S
n 过流保护
供电单元
自动电压调节
汽轮发电机励磁系统介绍
标准软件功能
闭环控制 (AVR,限制器,监控)
• 自动电压调节，PID参数调整 • 软启动 • 无功有功补偿 • 独立调整限制器
【课件】发电机励磁系统专题PPT
励磁系统
励磁系统的分类
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 旋转整流器励磁
系统
系统
按复合位置分
交流侧复合的自 直流侧复合的自
复励系统
复励系统
正常运行中的LCP状态
维护操作面板(手持 屏)UNS0874(SPA)
多功能手持屏SPA用于调试和维护。具 有就地操作、参数设定和应用程序编程 功能。可显示励磁系统的数据（如发电 机机端电压、励磁电流和励磁电压）、 设定参数。还具有实时报警和故障记录 管理功能。 该手持屏有16个触摸键和一个4×20字 符的液晶显示屏，类似于一个袖珍计算 器。它通过串行接口RS485与励磁装置 相连接，数据传输速率为9600位/秒。 手持屏的电源通过串行电缆提供，其本 身不需电池。 手持屏与AVR双通道之间的通讯是通过 公共接口实现的。两通道由各自的ID识 别号区分，不需要重新连接电缆，就可 以自由选择与任一通道进行通讯。
发电机励磁系统
概述
励磁系统的作用 励磁系统的分类 励磁系统的结构
Primary Energy
励磁系统在电能生产诸环节中的位置
Mechanical Energy
Electrical Energy
Consumer
Turbine Generator
Field Current
Generator Voltage
-G34
ARCNET FIELD BUS
汽轮机发电原理
汽轮机发电原理
汽轮机发电原理是将高温高压的汽轮机通过转动轴转动发电机，利用发电机内的导体和磁场切割原理，将汽轮机所产生的机械能转化为电能。
汽轮机发电系统主要分为三个部分：汽轮机、发电机和控制系统。
汽轮机通过直接燃烧燃料（如煤、天然气、石油等）或间接热能来源（如核能、太阳能等）产生高温高压的蒸汽，蒸汽进入汽轮机后通过高速旋转的叶轮叶片，带动转动轴，由此产生机械能。
机械能通过轴传递到发电机后，经由励磁系统产生磁场，然后发电机内的导体就会切割磁场，产生感应电动势，转化为电能输出。
控制系统通过监测汽轮机、发电机和配件的运行情况，实现对整个系统的自动化控制。
汽轮机发电原理是利用热能转换为机械能，再将机械能转换为电能，是现代工业生产中常用的发电方式之一。
图解发电机励磁原理
电力系统励磁控制发展过程： PID 控制； PSS 控制 线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control） 非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control） 非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
题）； ❖ 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； ❖ 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问
题）。
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止 事故扩大的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电。 暂态稳定是指电力系统受到大扰动后, 各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定 的判据是电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步 的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态 稳定的判据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能 恢复到允许的范围内。
励磁是发电机励磁，也是系统的励磁，但更重要的还是发电机励磁
励磁控制系统的主要任务
汽轮发电机结构及工作原理
汽轮发电机结构及工作原理发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。
为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。
核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。
特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。
而转子本体的长度又受到临界速度的限制。
当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。
所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。
10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。
为此必须加强电机的冷却。
所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。
70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。
从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。
超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机的无功功率.电磁感应定律：只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。
汽轮发电机结构及原理
第四节汽轮发电机汽轮发电机是同步发电机的一种,它是由汽轮机作原动机拖动转子旋转，利用电磁感应原理把机械能转换成电能的设备。
汽轮发电机包括发电机本体、励磁系统及其冷却系统等。
一、汽轮发电机的工作原理按照电磁感应定律，导线切割磁力线感应出电动势，这是发电机的基本工作原理。
汽轮发电机转子与汽轮机转子高速旋转时,发电机转子随着转动。
发电机转子绕组内通入直流电流后，便建立一个磁场，这个磁场称主磁极,它随着汽轮发电机转子旋转。
其磁通自转子的一个极出来，经过空气隙、定子铁芯、空气隙、进入转子另一个极构成回路.根据电磁感应定律，发电机磁极旋转一周，主磁极的磁力线北装在定子铁芯内的U、V、W三相绕组（导线)依次切割，在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，亦即感应电动势每秒钟变化的次数,恰好等于磁极每秒钟的旋转次数.汽轮发电机转子具有一对磁极(即1个N极、一个S极），转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次(假如发电机转子为P对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势交变P次）。
当汽轮机以每分钟3000转旋转时,发电机转子每秒钟要旋转50周，磁极也要变化50次，那么在发电机定子绕组内感应电动势也变化50次，这样发电机转子以每秒钟50周的恒速旋转，在定子三相绕组内感应出相位不同的三相交变电动势，即频率为50Hz的三相交变电动势。
这时若将发电机定子三相绕组引出线的末端（即中性点）连在一起。
绕组的首端引出线与用电设备连接，就会有电流流过，这个过程即为汽轮机转子输入的机械能转换为电能的过程.二、汽轮发电机的结构火力发电厂的汽轮机发电机皆采用二极、转速为3000r/min的卧式结构.发电机与汽轮机、励磁机等配套组成同轴运转的汽轮发电机组.发电机最基本的组成部件是定子和转子。
为监视发电机定子绕组、铁芯、轴承及冷却器等各重要部位的运行温度，在这些部位埋置了多只测温元件,通过导线连接到温度巡检装置，在运行中进行监控，并通过微机进行显示和打印。
300MW汽轮发电机
第一章 300MW汽轮发电机第一节概述同步发电机是生产电能的基本设备，是电网的心脏，它的运行可靠性直接影响电网运行及向用户安全、经济地供电。
运行中的发电机，绕组和铁芯都要发热，所产生的热量和电机的输出功率有着密切的关系。
电机的输出功率越大，其发热量也越多，当超过额定值时，便会使电机的温度过高而超过绝缘允许值。
反之，人为地提高和增大冷却的效果，使冷却剂在相同时间内带走更多的热量，则发电机输出的功率就越大。
由此可见，电机的冷却能力在一定程度上影响了发电机出力的大小。
当今世界上大容量发电机组采用的冷却方式通常有三种：全氢冷方式、定子线圈水冷其余为氢冷（水氢氢）方式、双水内冷（水水空）方式。
我国目前生产的300MW发电机多采用后两种；表3-1-1给出了目前我国三大电机厂所生产的300MW汽轮发电机的主要额定参数。
该表表明，ＱFSN-300-2型汽轮发电机都是水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁芯为氢表冷的冷却方式。
ＱFS-300-2型汽轮发电机采用的是双水内冷（水水空）方式，即定子绕组、转子绕组均为水内冷，定子铁芯为空冷的冷却方式。
双水内冷发电机，为我国首创。
水内冷技术的应用，为提高发电机容量开辟了一条新的道路。
由于水的冷却能力比空气大50倍，因此发电机的定子和转子采用了水内冷后，可以大幅度地提高发电机的出力。
但相对于全氢冷和水氢氢冷却的发电机来说，定、转子绝缘引水管漏水而导致的故障较多；对全氢冷和水氢氢发电机来说，由于其转子采用氢内冷，不会发生因水内冷转子的绝缘引水管漏水而导致的故障，所以运行的可靠性较之水冷转子为高。
因为目前新建和扩建的火电厂单机容量均采用300MW及以上的发电机组、尤其以300MW机组居多，所以，本篇以东方电机股份有限公司所设计制造的ＱFSN-300-2-20型三相同步交流发电机为主，介绍300MW汽轮发电机组的结构、原理及运行维护知识，对其它机型做简要介绍。
汽轮发电机工作原理.
汽轮发电机结构及工作原理发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。
转子由转子铁芯(或磁极、磁扼绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子,转子连接组装起来,使转子能在定子中旋转,做切割磁力线的运动,从而产生感应电势,通过接线端子引出,接在回路中,便产生了电流。
汽轮发电机与汽轮机配套的发电机。
为了得到较高的效率,汽轮机一般做成高速的,通常为3000转/分(频率为50赫或3600转/分(频率为60赫。
核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。
高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗,转子直径一般做得比较小,长度比较大,即采用细长的转子。
特别是在3000转/分以上的大容量高速机组,由于材料强度的关系,转子直径受到严格的限制,一般不能超过 1.2米。
而转子本体的长度又受到临界速度的限制。
当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度,运行中可能发生较大的振动。
所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。
10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。
为此必须加强电机的冷却。
所以 5~10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。
70年代以来,汽轮发电机的最大容量已达到130 ~150万千瓦。
从1986年以来,在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。
超导技术可望在汽轮发电机中得到应用,这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞电磁感应定律励磁机就是一个小功率的直流发电机,一般都为几十伏,励磁电压一般不变,即使变动也很小,而励磁电流的大小由磁场变阻器或自动励磁调节器调节,它的作用是将发出来的直流电供发电机转子磁极饶组励磁电流以产生磁场.励磁电流在发电机空载时改变其大小可以改变发电机的端电压,在发电机并网带负荷时改变其大小可以改变发电机的无功功率.电磁感应定律:只要穿过回路的磁通量发生变化电路中将产生感应电动势。
发电机转子一点接地保护原理图附案例!
发电机转子一点接地保护原理图附案例！一、某厂发电机组及励磁系统概述某厂一台发电机是由东莞电机厂有限责任公司生产的QFSN-660-2型三相同步汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，励磁方式采用静态励磁。
发电机为三相交流隐极式同步发电机，采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取气氢内冷的冷却方式。
发电机定、转子绕组均采用F级绝缘。
发电机组于2009年9月正式投产。
二、发电机转子接地保护装置原理简述发电机转子一点接地保护装置为南京南瑞RCS-985RE保护装置，该装置采用注入式转子接地保护原理，在转子绕组的正负两端或其中一端（通常选择负端）与大轴之间注入一个48V电压，通过装置内部电子开关定时切换，实时求解转子对地绝缘电阻值，注入电压由保护装置自产，保护反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
转子一点接地保护。
可根据现场转子绕组的引出方式，选择双端注入式或单端注入式转子接地保护原理，在转子绕组的正负两端（或负端）与大轴之间注入一个48V电压，通过装置内部电子开关定时切换，使得外加电源模块输出偏移方波电压，实时求解转子一点接地电阻，保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。
双端注入式和单端注入式转子接地保护的工作电路如图1和图2所示，图中Rx为测量回路电阻，Ry为注入大功率电阻，Us为注入电源模块，Rg为转子绕组对大轴的绝缘电阻。
一点接地设有两段动作值，灵敏段动作于报警，普通段可动作于信号也可动作于跳闸。
图1：双端注入式转子接地保护原理发电机转子一点接地保护原理图附案例！图2：单端注入式转子接地保护原理发电机转子一点接地保护原理图附案例！转子两点接地保护。
若转子一点接地保护动作于报瞥方式，当转子接地电阻Rg小于普通段整定值，转子一点接地保护动作后，经延时自动投人转子两点接地保护，当接地位置α改变达一定值时判为转子两点接地，动作于跳闸。
三、环球电机分析发电机转子一点接地保护报替原因1、故障现象及现场检查情况2013年某日，该机组DCS系统发“发电机转子一点接地’’报警信号，专业人员到设备就地进行检査，转子接地保护装置检测到接地电阻值在0.3K到300K之间波动，装置一点接地报警持续发出。
发电机的原理
一、发电机的工作原理：如图：发电机主要由定子和转子两部分组成，定子上有AX、BY、CZ三相绕组，彼此间电角度120°，每项绕组的匝数相等。
转子磁极上装有励磁绕组，通过直流励磁，其磁通方向从转子N极出来，经过气隙、定子铁芯、气隙，再进入转子S极构成回路（图中虚线所示）。
假设汽轮机拖动发电机转子沿逆时针方向以转速n转动，磁场将切割定子导体，由电磁感应定律可知，电势e=Esinωt。
E为正弦波电势的最大值，ω=2πf，f为电势的频率，t为时间。
假设A相电势的初相角为0°，则三相电势的瞬时值为：eA=Esinωt、eB=Esin（ωt-120°）、eC=Esin（ωt-240°）假设某发电机有p对极，转子每分钟转速为n，则转子每秒钟旋转n/60转，那感应电势每秒交变pn/60次，频率f=pn/60。
汽轮发电机的极对数为1，所以当n=3000rpm，f=50Hz。
二、什么是工频？什么是变频？工频指50Hz交流电，变频指一种设备可以将50Hz交流电转变为0---100Hz交流电。
在工厂的实际应用中,为了满足各种不同机械不同速度等方面的工作需要,就要对频率进行调整,这个频率改变就是变频,其过程一般是通过整流把交流电变成直流电,再通过逆变变成需要的频率。
三、变频器是如何改变交流电频率的变频器变频过程如下：交流--直流--交流进行交直交变换的把交流电先转换成直流然后通过内部的IGBT模块控制输出将直流信号换算成交流载波控制IGBT导通和断开的时间来调节交流载波的大小以达到控制频率的目的。
四、变频器的工作原理是什么主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。
电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
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汽轮发电机原理、励磁原理及保护
汽轮发电机原理
【汽轮发电机】是指用汽轮机驱动的发电机。
由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件组成。
其工作原理是：由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流。
发电机组励磁机
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁原理：
励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
汽轮发电机的保护
1、纵差保护：用于反应发电机线圈及其引出线的相间短路；
2、匝间保护：用于反应定子线圈同一相匝间或分支短路，同时兼作定子绕组开焊保护；
3、单相接地保护：反应定子绕组单相接地故障。
在不装设单相接地保护时，应利用绝缘监视装置发出接地故障信号；
4、过电流保护：用于切除发电机外部短路引起的过电流，并作为发电机内部故障的后备保护；
5、不对称过负荷保护：反应不对称负荷引起的过电流；
6、对称过负荷保护：反应对称负荷引起的过电流；
7、过电压保护：用于反应发电机突然甩负荷或其他原因引起的定子绕组的过电压；
8、励磁回路接地保护：发电机转子绕组及转子回路一点或两点接地短路故障；
9、失磁保护：反应发电机的励磁消失；
10、断水保护：对于水内冷的发电机为防止内冷水中断；
11、主励磁机过负荷保护：反应励磁机过负荷。