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电气运行技术（一）发电机进相运行电力系统正常运行时，其负荷是呈感性的。发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行。当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度，此时我们称发电机处于进相运行状态，即发电机向系统发出有功功率和吸收感性无功功率(或称发出容性无功功率)。发电机进相运行的影响当电力系统的无功功率过剩时，系统的电压就会升高，降低电压的措施之一就是让发电机吸收系统过剩的无功让其运行在进相状态。吸收越多，则进相越深。一般情况下，发电机在设计时也考虑了这种对发电机不利的运行情况，允许发电机作短时的进相运行。发电机正常运行时,定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的，其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间，转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的，因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热。此外,励磁绕组紧靠护环,因此它的漏磁场主要经护环闭合。当进相运行时,由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱,于是护环的饱和程度下降,减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组,从而使定子端部漏磁场增大,因而使端部的金属件发热、局部温度升高。进相深度越大，端部温升越高。据试验实测，进相时定子铁芯端部最高温度发生在铁芯齿顶处，其次是压指处。进相运行时，发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电系统的正常运行。因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度.即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求。制约发电机进相运行的主要因素(1)系统稳定的限制发电机进相运行期间，发电机需从电网吸收无功功率，发电机定、转子之间的稳定性，随着进相深度的增大而逐渐降低。如果发电机进相期间，电网出现故障（特别是线路故障），将危及靠近故障点区域发电机机组的安全运行，可能引起发电机失步而产生摆动。如出现发电机失步情况，应中断进相运行，按规程规定处理。(2)端部漏磁引起定子端部温度升高的限制进相运行时由于助磁性的电枢反应,使发电机端部漏磁增加,端部漏磁引起定子端部温度升高,发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。进相运行时,由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大,导致定子端部温度升高。所以，发电机进相运行期间应加强对发电机各部参数的监视。包括定子线圈温度、定子线圈出水温度、氢温等，重点做好发电机铁芯温度的监视。有异常，应中断进相运行并及时汇报。制约发电机进相运行的主要因素(3)定子电流的限制由于发电机进相时，将会使机端电压降低。在输出功率不变的情况下，发电机定子电流将会有所增加,易造成过负荷。(4)厂用电电压的限制厂用电一般引自发电机出口或发电机电压母线,进相运行时,由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低，使运行辅机的运行电流相应增加，引起线圈温度升高、发热增加，严重时会产生恶性循环。发电机进相运行时，应认真监视厂用电母线电压不低于规定值。因此，为确保发电机进相运行期间的机组安全，运行监盘人员要认真监视好发电机及厂用电系统各部参数。调度要求机组进相时，要循序渐进缓慢操作减少机组无功出力。对无功出力已达到调度要求进相运行值后，出现无功自动再降时，可要手动缓慢增加，避免大幅波动调整而影响机组安全而扩大成事故。进相对发电机的不良影响比较复杂，可能需长期的运行才能发现问题。所以，发电机进相特别是深度进相后，检修时应仔细检查定子绕组的上下端部，特别是铁芯齿顶、线棒出槽口处和压指部分有无异常。发现问题应及时上报处理，不适宜再作进相运行的发电机应申请停止。什么是“同步”发电机?同步转速是如何确定的?发电机是发电厂的心脏设备，发电机按其驱动的动力大致可分为水轮发电机(水力)和汽轮发电机(蒸汽)。发电机在正常运行时，在发电机定转子气隙间有一个旋转的合成磁场，这个磁场由两个磁场合成：转子磁场和定子磁场。所谓“同步”发电机，就是指发电机转子磁场的转速(原动机产生)与定子磁场的转速(电力系统频率决定)相等。转子磁场由旋转通有直流电的转子绕组(磁极)产生，转子磁场转速也就是转子的转速，也即整个机组的转速。定子旋转磁场由通过三相对称电流的定子三相绕组(按120°对称布置)产生，其转速由式确定(式中：p为转子磁极对数（2级一对）；f为电力系统频率；n为机组转速)。从式中可见，对某一具体的发电机，其磁极对数是固定不变的，而我国电力系统的频率也是固定的，即50Hz(也称工频)，可见每一具体的发电机的定子旋转磁场的转速在发电机制造完成后就是“定值”。当然，电力系统的频率并不能真正稳定在50Hz的理论值，而是允许在这个值的上下有微小的波动（±0．2赫兹），也即定子磁场在运行中实际是在额定转速值的周围动态变化的。转子磁场为了与定子磁场同步也要适应这个变化，也即机组的转速作动态的调整。如果转速不能与定子磁场保持一致，则我们说该发电机“失步”了。什么是发电机的轴电压和轴电流?轴电压产生的原因是什么?它对发电机的运行有何危害?发电机在转动过程中，只要有不平衡的磁通交链在转轴上，那么在发电机转轴的两端就会产生感应电势。这个感应电势就称为轴电压。当轴电压达到一定值时，通过轴承及其底座等形成闭合回路产生电流称为轴电流。为了消除轴电压经过轴承、机座与基础等处形成的电流回路，防止轴电流烧坏瓦面，所以要将轴承座对地绝缘。为防止转轴形成悬浮电位，同时转轴还要通过电刷接地。此电刷接地可与转子一点接地保护要求的“接地”共用为一个。防止轴电压的重点在于防止轴电流的形成，轴承间只要不形成轴电流回路，则不需对所有的轴承绝缘。电磁轴电压主要可分为两部分，一是轴在旋转时切割不平衡磁通而在转轴两端产生的轴电压，二是由于存在轴向漏磁通而在转轴两端产生的轴电压。造成发电机磁场不平衡的原因主要有：①定、转子之间的气隙不均匀。②磁路不平衡。如定子分瓣铁芯、定子铁芯线槽引起的磁通变化，极对数和定子铁芯扇形片接缝数目的关系等。③制造、安装造成的磁路不均衡。此外分数槽绕组的电枢反应也会在转轴上产生轴电压。当轴承底座绝缘垫因油污、损坏或老化等原因失去绝缘性能时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电。放电会使润滑油的油质逐渐劣化，放电的电弧会使转轴颈和轴瓦烧出麻点，严重者会造成事故。发电机运行中的损耗主要有哪些?发电机的损耗大致可分为五大类，即定子铜损、铁损、励磁损耗、电气附加损耗、机械损耗。发电机运行中，所有的损耗几乎都以发热的形式表现出来。1、定子铜损即定子电流流过定子绕组所产生的所有损耗。2、铁损即发电机磁通在铁芯内产生的损耗，主要是主磁通在定子铁芯内产生的磁滞损耗和涡流损耗，还包括附加损耗。3、励磁损耗即转子回路所产生的损耗，主要是励磁电流在励磁回路中产生的铜损。4、电气附加损耗则比较复杂，主要有端部漏磁通在其附近铁质构件中产生的损耗、各种谐波磁通产生的损耗、齿谐波和高次谐波在转子表层产生的铁损等。5、机械损耗主要包括通风损耗、轴承摩擦损耗等。发电机有哪些常见故障?发电机的故障有设计、制造上的原因引起，也有运行、维护中的原因引起。据国内外的发电机故障统计情况来看，发电机在以下部位容易发生以下故障：1、线棒或绕组缺陷，如主绝缘损坏、防晕层损坏、槽部和端部严重电晕或放电。2、线棒在槽内振动，槽楔固定松动，严重时绕组下沉。3、水内冷系统漏水。4、绝缘盒开裂。5、定转子接头接触不良、过热，严重的情况如开焊。6、铁芯局部松动、损坏；铁芯压指松动、损坏，同时损坏线棒。7、转子绝缘降低。8、集电环、刷架极问短路或极对地短路。发电机突然短路有哪些危害?1、发电机突然短路时，发电机绕组端部将受到很大的电动力冲击作用，可能使线圈端部产生变形甚至损伤绝缘。2、定、转子绕组出现过电压，对发电机绝缘产生不利影响。定子绕组中产生强大的冲击电流，与过电压的综合作用，可能导致绝缘薄弱环节的击穿。3、发电机可能产生剧烈振动，对某些结构部件产生强大的破坏性的机械应力。同步发电机与系统并列应满足哪些条件？1、发电机电压等于系统电压，允许电压差不大于5%。2、发电机频率等于系统频率，允许频率差不大于0.15Hz。3、发电机电压的相位与系统电压的相位相同。4、发电机电压的相序与系统电压的相序相同，波形相同。★怎样进行发电机手动准同期并列?在进行手动准同期并列时，判断待并系统与运行系统同期条件是否满足，是通过观察同步表来决定的，当两系统同期条件满足时，同步表的指针在360°范围内应平稳、缓慢的旋转，一般希望顺时针方向旋转(说明机组频率略高于系统频率)。待观察几圈后，在同步表指针指向“12“点前的某一瞬间，手动合上发电机断路器，实现并网操作。★发电机启动操作中有哪些注意事项?为什么升压时，要注意空载励磁电压和电流?1、发电机启动操作过程中应当注意：断路器未合闸，三相定子电流均应等于0。若发现有电流，则说明定子回路上有短路点，应立即拉开灭磁开关检查。三相定子电压应平衡。核对空载特性，用这种方法检查发电机转子绕组有无匝间短路。2、升压时，根据转子电流表的指示来核对转子电流是否与空载额定电压时转子电流相符。若电压达到额定值，转子电流大于空载额定电压时的数值，说明转子绕组有匝间短路。如操作正常，频率也达到额定值时，即可进行并列操作。★发电机启动升压过程中，为什么要监视转子电流和定子电流?发电机启动升压过程中，监视转子电流的目的：1、监视转子电流和与之对应的定子电压，可以发现励磁回路有无短路。2、额定电压下的转子电流较额定空载励磁电流显著增大时，可以初步判定有匝间短路或定子铁芯有局部短路。3、电压回路断线或电压表卡涩时，防止发电机电压升高，威胁绝缘。发电机启动升压过程中，监视定子电流是为了判断发电机及主变压器高压侧有无短路现象。★转子发生一点接地可以继续运行吗?转子绕组发生一点接地，即转子绕组的某点从电的方面来看与转子铁芯相通，由于电流构不成回路，所以按理能继续运行。但这种运行不能认为是正常的，因为它有可能发展为两点接地故障，那样转子电流就会增大，其后果是部分转子绕组发热，有可能被烧毁，而且电机转子由于作用力偏移而导致强烈振动。★发电机转子绕组发生两点接地故障有哪些危害?发电机转子绕组发生两点接地后，使相当一部分绕组短路。由于电阻减小，所以另一部分绕组电流增加，破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机剧烈振动，同时无功出力降低。另外，转子电流通过转子本体，如果电流较大，可能烧坏转子和磁化汽轮机部件，以及引起局部发热，使转子缓慢变形而偏心，进一步加剧振动。发电机励磁回路接地故障有什么危害?发电机正常运行时,励磁回路对地之间有一定的绝缘电阻和分布电容,它们的大小与发电机转子的结构、冷却方式等因素有关。当转子绝缘损坏时,就可引起励磁回路接地故障,常见的是一点接地故障,如不及时处理,还可能接着发生两点接地故障。励磁回路的一点接地故障,由于构不成电流通路,对发电机不会构成直接的危害。对于励磁回路一点接地故障的危害,主要是担心再发生第二点接地故障。因为在一点接地故障后,励磁回路对地电压将有所增高,就有可能再发生第二个接地故障点。发电机励磁回路发生两点接地故障的危害表现为:1、转子绕组一部分被短路,另一部分绕组的电流增加,这就破坏了发电机气隙磁场的对称性,引起发电机的剧烈振动,同时无功出力降低。2、转子电流通过转子本体,如果转子电流比较大,就可能烧损转子,有时还造成转子和汽轮机叶片等部件被磁化。(3)由于转子本体局部通过转子电流,引起局部发热,使转子发生缓慢变形而形成偏心,进一步加剧振动。★发电机定子绕组单相接地对发电机有何危险?发电机的中性点是绝缘的，如果一相接地，表面看构不成回路，但是由于带电体与处于地电位的铁芯间有电容存在，发生一相接地，接地点就会有电容电流流过。单相接地电流的大小，与接地绕组的份额成正比。当机端发生金属性接地，接地电流最大，而接地点越靠近中性点，接地电流愈小，故障点有电流流过，就可能产生电弧，当接地电流大于5A