發(fā)電機基本知識（一）

1、 什么叫有功？什么叫無功？
答：在交流電能的發(fā)、輸、用過程中，用于轉(zhuǎn)換成非電、磁形式的那部分能量叫有功；用于電路內(nèi)電、磁交換的那部分能量叫無功。


2. 什么叫同步發(fā)電機的額定容量、額定電壓、額定電流?
答：額定容量是指該臺發(fā)電機長期安全運行的輸出功率。
額定電壓是該臺發(fā)電機長期安全工作的最高電壓，發(fā)電機的額定電壓指的是線電壓。
額定電流是該臺發(fā)電機正常連續(xù)運行時的工作電流。


3. 什么叫力率？力率的進相和遲相是怎么回事？
答：交流電機的功率因數(shù)也叫力率，它等于有功功率與視在功率的比值。
所謂力率的進相就是送出有功吸收無功的運行狀態(tài)；力率的遲相就是既發(fā)有功又發(fā)無功的運行。


4. 調(diào)節(jié)有功的物理過程怎樣？調(diào)節(jié)有功負荷時要注意什么？
答：根據(jù)電機的功角來談?wù)務(wù){(diào)節(jié)有功的過程，這時假定發(fā)電機的勵磁電流不變，系統(tǒng)的電壓也不變。
（1） 增負荷過程：當(dāng)開大汽門時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上的主力矩增大，此時由于電功率還沒開始變，即阻力矩的大小沒有變，故轉(zhuǎn)子要加速，使轉(zhuǎn)子和定子間的夾角就拉開一些，根據(jù)電機本身的功角特性，功角一增大，電機的輸出功率就增大，也即多帶負荷，轉(zhuǎn)子會不會一個勁兒地加速呢？正常時是不會的，因為電機多帶了負荷，阻力矩就增大，當(dāng)阻力矩大到和主力矩平衡時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就穩(wěn)定下來，此時，發(fā)電機的出力便升到一個新數(shù)值。
（2） 減負荷過程：當(dāng)關(guān)小汽門時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上的主力矩減小，于是轉(zhuǎn)子減速，功角變小，當(dāng)功角變小時，電磁功率減少，其相應(yīng)的阻力矩也變小，當(dāng)阻力矩減小到和新的主力矩一樣大時，又達到新的平衡，此時電機便少帶了負荷。
調(diào)節(jié)有功負荷時注意兩點：
（1） 應(yīng)使力度盡量保持在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，不要大于遲相的0。95，因為力率高說明與該時有功相對應(yīng)的勵磁電流小，即發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子磁極間用以拉住的磁力線少，這就容易失去穩(wěn)定，從功角特性來看，送出的有功增大，功角就會接近90度，這樣也就容易失去穩(wěn)定。
（2） 應(yīng)注意調(diào)負荷時要緩慢，當(dāng)機組提高出力后，一般其過載能力是要降低的。

5. 發(fā)電機并列方法有種？各有什么優(yōu)缺點？
答：發(fā)電機并列方法分兩類：準同期法和自同期法
準同期法并列的優(yōu)點：
(1) 合閘時發(fā)電機沒有沖擊電流；
(2) 對電力系統(tǒng)也沒有什么影響；
準同期法并列的缺點：
(1)如果因某種原因造成非同期并列時，則沖擊電流很大，甚至比機端三相短路電流還大一倍；
(2) 當(dāng)采用手動準同期并列時，并列操作的超前時間運行人員也不易掌握。
自同期并列的優(yōu)點：
(1) 操作方法比較簡單，合閘過程的自動化也簡單。
(2) 在事故狀況下，合閘迅速。
自同期并列的缺點：
(1) 有沖擊電流，而且，對系統(tǒng)有影響；
(2) 在合閘的瞬間系統(tǒng)的電壓降低。


6. 準同期并列有幾個條件？不符合這些條件會產(chǎn)生什么后果？
答：準同期條件：(1) 電壓相等。(2) 電壓相位一致。(3) 頻率相等。(4) 相序相同。
電壓不等：其后果是并列后，發(fā)電機和系統(tǒng)間有無功性質(zhì)的環(huán)流出現(xiàn)。
電壓相位不一致：其后果是可能產(chǎn)生很大的沖擊電流，使發(fā)電機燒毀，或使端部受到巨大的電動力的作用而損壞。
頻率不等：其后果是將產(chǎn)生拍振電壓和拍振電流，這個拍振電流的有功成分在發(fā)電機機軸上產(chǎn)生的力矩，將使發(fā)電機產(chǎn)生機械振動。當(dāng)頻率相差較大時，甚至使發(fā)電機并入后不能同步。


7. 什么叫非同期并列？非同期并列有什么危害？
答：同步發(fā)電機在不符合準同期并列條件時與系統(tǒng)并列，我們就稱之為非同期并列，非同期并列是發(fā)電廠的一種嚴重事故，它對有關(guān)設(shè)備如發(fā)電機及其與之相串聯(lián)的變壓器，開關(guān)等，破壞力極大，嚴重時，會將發(fā)電機繞組燒毀端部嚴重變形，即使當(dāng)時沒有立即將設(shè)備損壞，也可能造成嚴重的隱患，就整個電力系統(tǒng)來講，如果一臺大型機組發(fā)生非同期并列，則影響很大，有可能使這臺發(fā)電機與系統(tǒng)間產(chǎn)生功率振蕩，嚴重地擾亂整個系統(tǒng)的正常運行，甚至造成崩潰。


8. 發(fā)電機大軸接地電刷有什么用途？
答：發(fā)電機大軸接地電刷具有如下三種用途：
（1） 消除大軸對地的靜電電壓。
（2） 供轉(zhuǎn)子接地保護裝置用。
（3） 供測量轉(zhuǎn)子線圈正、負極對地電壓用。


9. 為什么電壓變動調(diào)無功？
答：電壓的波動主要是由無功負荷引起的，有功負荷對電壓的波動也有影響，不過其影響小一些。當(dāng)無功出現(xiàn)缺額時，即感性負載過剩時，感性負載對發(fā)電機產(chǎn)生去磁電樞反應(yīng)，使氣隙的磁場被削弱，端電壓便降低，這時要使端電壓維持不變，就需要增加轉(zhuǎn)子電流，即增加無功，以補償去磁電樞反應(yīng)部分，反之，當(dāng)無功過剩，端電壓便上升，這時要使端電壓維持不變，就需要減少轉(zhuǎn)子電流，即減少無功。這就是電壓變動調(diào)無功的道理。


10. 發(fā)電機三相電流不對稱運行有什么影響？
答：運行中的發(fā)電機三相電流不對稱將使：
（1） 發(fā)電機轉(zhuǎn)子表面過熱。三相電流不對稱，產(chǎn)生負序磁場，這個磁場掃過轉(zhuǎn)子表面、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生二倍工頻電流而引起損耗，造成局部高溫，轉(zhuǎn)子線圈的溫度受到直接的影響。
（2） 轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。一般振動是由脈動力矩造成的，而脈動力矩的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁場不對稱有關(guān)。不對稱的三相電流所產(chǎn)生的負序磁場與轉(zhuǎn)子有相對速度，而轉(zhuǎn)子磁路是不對稱的，當(dāng)負序磁場正對著轉(zhuǎn)子縱軸附近時，氣隙小，磁阻小，磁通就大，定子與轉(zhuǎn)子的作用力就大，反之，當(dāng)負序磁場對著轉(zhuǎn)子橫軸附近時，氣隙大，磁阻大，定子轉(zhuǎn)子的作用力就小。這樣，負序磁場與轉(zhuǎn)子之間作用力時大時小，使力矩脈動，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動。

所以發(fā)電機三相電流不平衡度愈大，這些不利因素愈利害。因此規(guī)程規(guī)定發(fā)電機在運行時三相電流不對稱程度不得超過額定值的10%。


11. 發(fā)電機失磁后的現(xiàn)象、后果和處理方法是什么？
答：運行中的發(fā)電機失磁的表現(xiàn)為：無功電力表反指，定子電流周期性擺動，有功負荷稍低，定子電壓降低，轉(zhuǎn)子電壓、電流根據(jù)故障點的不同有不同的指示，轉(zhuǎn)子回路斷線時，電壓升高，電流為零；勵磁機勵磁回路或電樞回路斷線，電壓、電流近于零。
失磁的發(fā)電機因轉(zhuǎn)子磁場消失，電磁轉(zhuǎn)矩下降，而原動機轉(zhuǎn)矩未變，于是機組轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子與定子磁場有了相對速度，即它們之間發(fā)生轉(zhuǎn)差，脫出同步。轉(zhuǎn)子定子間存在轉(zhuǎn)差，發(fā)電機產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，與原動機的轉(zhuǎn)矩相平衡，繼續(xù)向電網(wǎng)送出有功功率，但失磁的發(fā)電機卻不能向電網(wǎng)輸送無功功率，反而從電網(wǎng)吸取無功。我們稱這種運行狀態(tài)為發(fā)電機的異步運行狀態(tài)。
發(fā)電機失磁，將在轉(zhuǎn)子線圈、轉(zhuǎn)子鐵芯表面、阻尼系統(tǒng)產(chǎn)生滑差電流，引起附加溫升。在槽楔與齒壁之間、槽楔與套箍之間，以及齒與套箍間的接觸面上都可能產(chǎn)生局部高溫。此外，定子中的滑差電流將產(chǎn)生交變機械轉(zhuǎn)矩，可能影響機組的安全。
發(fā)電機失磁后由原來向電網(wǎng)送無功變?yōu)橛呻娋W(wǎng)吸收無功，要引起發(fā)電機、廠用電及附近電網(wǎng)電壓下降，其他發(fā)電機可能過電流，嚴重時可能引起其他發(fā)電機失去穩(wěn)定或電壓崩潰。
至于失磁后發(fā)電機能帶多少負荷，取決于發(fā)電機的異步轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)速系統(tǒng)特性，研究試驗表明，發(fā)電機失磁后，如將有功負荷迅速降至額定值的40——50%，有可能在低滑差狀態(tài)下運行一段短時間（幾十分鐘），對發(fā)電機并無損害。因而目前對發(fā)電機失磁有兩種處理方法：凡本類型機組進行過失磁試驗，證明可以短時間無勵磁運行的，失磁后應(yīng)在規(guī)定時間之內(nèi)減少有功功率至規(guī)定值，若廠用電電壓過低，應(yīng)將廠負荷倒至備用電源帶，然后迅速查找失磁原因并加以消除，恢復(fù)同步；未進行過失磁試驗或經(jīng)試驗及論證不適于無勵磁運行的機組，應(yīng)由失磁保護切除或手動解列停機。


12. 短路對發(fā)電機和系統(tǒng)有什么危害?
答：短路對發(fā)電機的危害：
(1) 定子繞組的端部受到很大的電磁力的作用,有可能使線棒的外層絕緣破裂;
(2) 轉(zhuǎn)子軸受很大的電磁力矩的作用;
(3) 引起定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱;
短路對電力系統(tǒng)的影響：
(1) 可能引起電氣設(shè)備的損壞.
(2) 可能因電壓低而破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行.


13. 發(fā)電機失磁后為什么必須采用瞬停方法切換廠用電？
答：發(fā)電機失磁后，系統(tǒng)運行不正常，頻率、電壓都將受到影響。如果采取并列方法切換廠用電，將影響非故障設(shè)備及其系統(tǒng)的運行，還可能造成非同期，擴大系統(tǒng)運行不正常范圍，所以，采用瞬停方法切換廠用電。


14. 端電壓高了或低了對發(fā)電機本身有什么影響？
答：電壓高時對電機的影響：
（1） 有可能使轉(zhuǎn)子繞組的溫度升高到超出允許值；
（2） 定子鐵芯溫度升高；
（3） 定子的結(jié)構(gòu)部件可能出現(xiàn)局部高溫；
（4） 對定子繞組絕緣產(chǎn)生威脅。
電壓低時對電機的影響：
（1） 降低運行的穩(wěn)定性，一個是并列運行的穩(wěn)定性，一個是發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。
（2） 定子繞組溫度可能升高。


15. 頻率高了或低了對發(fā)電機本身有什么影響？
答：頻率高對發(fā)電機的影響：
頻率最高不應(yīng)超過52.5HZ，即超出額定值的5%。頻率增高，主要是受轉(zhuǎn)動機械強度限制，頻率高，電機的轉(zhuǎn)速高，而轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子上的離心力就增大，這就易使轉(zhuǎn)子的某些部件損壞。
頻率低對發(fā)電機的影響：
（1） 頻率降低引起轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速降低，使兩端風(fēng)扇鼓進的風(fēng)量降低，使發(fā)電機冷卻條件變壞，各部分溫度升高。
（2） 頻率低，致使轉(zhuǎn)子線圈的溫度增加，否則就得降低出力。
（3） 頻率低還可能引起汽機斷葉片。
（4） 頻率降低時，為了使端電壓保持不變，就得增加磁通，這就容易使定子鐵芯飽和，磁通逸出，使機座的某些結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生局部高溫，有的部位甚至冒火星。
（5） 頻率低時，廠用電動機的轉(zhuǎn)速降低，致使出力下降，也對用戶用電的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、效率等都有不良的影響。
（6） 頻率低，電壓也低，這是因為感應(yīng)電勢的大小與轉(zhuǎn)速有關(guān)的緣故，同時發(fā)電機的轉(zhuǎn)速低還使同軸勵磁機的輸出減少，影響無功的輸出。


16. 發(fā)電機進相運行時，運行人員應(yīng)注意什么？
答：從理論上講，發(fā)電機是可以進相的，所謂進相，即功率因數(shù)是超前，發(fā)電機的電流超前于端電壓，此時，發(fā)電機仍向系統(tǒng)送有功功率，但吸收無功功率，勵磁電流較小，發(fā)電機處于低勵磁情況下運行，發(fā)電機進相運行時，我們要注意兩個問題：
（1） 靜態(tài)穩(wěn)定性降低；
（2） 端部漏磁引起定子端部溫度升高。


17. 說出600MW發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)的原理及優(yōu)缺點？
答：永磁機定子產(chǎn)生的高頻400HZ電源經(jīng)過兩組全控整流橋供給主勵磁機勵磁繞組，主勵磁機電樞輸出的中頻200HZ電源供給旋轉(zhuǎn)整流器，整流器的直流輸出構(gòu)成發(fā)電機的勵磁電源，通過轉(zhuǎn)子中心孔，導(dǎo)電桿饋送至發(fā)電機的勵磁繞組。
發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點：
（1） 取消了大電流集電環(huán)及碳刷裝置，防止常規(guī)換向器上火花的產(chǎn)生。
（2） 結(jié)構(gòu)緊湊。
（3） 減少運行維護量。
發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)的缺點：
這中勵磁控制系統(tǒng)中包括了勵磁機的時滯，為了提高其快速性，在勵磁調(diào)節(jié)器回路中加入了發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓的硬負反饋，減少了時間常數(shù)，但增加了付勵磁機容量和電壓值。


18. 發(fā)電機的振蕩和失步是怎么回事？怎樣從表計的指示情況來判斷哪臺發(fā)電機失步？振蕩和失步時運行人員怎么辦？

答：同步發(fā)電機正常運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子磁場的同步轉(zhuǎn)速處于同步狀態(tài)。當(dāng)負荷突然變化時，由于轉(zhuǎn)子慣性作用，轉(zhuǎn)子位移不能立刻穩(wěn)定在新的數(shù)值，而要引起若干次在新的穩(wěn)定值左右的擺動，這種現(xiàn)象就是同步發(fā)電機的振蕩，當(dāng)發(fā)生振蕩的機組的轉(zhuǎn)速不再和定子磁場的同步轉(zhuǎn)速一致時，造成發(fā)電機與電力系統(tǒng)非同期運行，這種現(xiàn)象就是同步發(fā)電機的失步。
從表計的指示上來看振蕩或失步有以下現(xiàn)象：
（1） 定子電流表的指針劇烈擺動，電流有可能超過正常值；
（2） 發(fā)電機電壓表和其它母線電壓表的指針劇烈擺 動，且經(jīng)常是降低；
（3） 有功電力表的指針在全刻度擺動；
（4） 轉(zhuǎn)子電流表的指針在正常值附近擺動。
在事故情況下，往往是并列運行著的各臺電機的表計都在擺動，這可以從以下幾方面來區(qū)別：
（1） 由本廠發(fā)生事故引起的失步，總可以從本廠的操作原因或故障地點來判定哪一臺有關(guān)機組可能失步；
（2） 一般來說，失步電機的表計擺動幅度比別的電機厲害；
（3） 失步電機有功電力表的擺動是全刻度的，甚至撞到兩邊的針擋，而其它機組則在正常負荷值左右擺動，而且當(dāng)失步電機的有功電力表的表針擺向零或負時，其它電機的表針則擺向正的指示值大的一側(cè)，即兩者擺向正好相反。
若發(fā)生趨向穩(wěn)定的振蕩，即愈振蕩愈小，則不需要操作什么，振蕩幾下就過去了，只要做好處理事故的思想準備就行。
若造成失步時，則要盡快創(chuàng)造恢復(fù)同期的條件，一般可采取下列措施：
（1） 增加發(fā)電機的勵磁；
（2） 若是一臺電機失步，可適當(dāng)減輕它的有功出力；
（3） 按上述方法進行處理，經(jīng)1——2分鐘后仍未進入同步狀態(tài)時，則可將失步電機與系統(tǒng)解列。


19. 發(fā)電機定子繞組單相接地對發(fā)電機有危險嗎？怎樣監(jiān)視單相接地？
答：單相繞組接地主要危險是故障點電弧灼傷鐵芯，使修復(fù)工作復(fù)雜化，而且電容電流越大，持續(xù)時間越長，對鐵芯的損壞越嚴重。另外單相接地故障會進一步發(fā)展為匝間短路或相間短路，出現(xiàn)巨大的短路電流，造成發(fā)電機嚴重損壞。
單相接地的監(jiān)視，一般采用接在電壓互感器開口三角側(cè)的電壓表或動作于信號的電壓繼電器來實現(xiàn)，也可用切換發(fā)電機的定子電壓表來發(fā)現(xiàn)。


20. 發(fā)電機轉(zhuǎn)子發(fā)生一點接地可以繼續(xù)運行嗎？
答：轉(zhuǎn)子線組發(fā)生一點接地，即轉(zhuǎn)子繞組的某點從電的方面來看與轉(zhuǎn)子鐵芯不通，此時由于電流構(gòu)不成回路所以按理也應(yīng)能繼續(xù)運行，但轉(zhuǎn)子一點接地運行不能認為是正常的，因它有可能發(fā)展為兩點接地故障，兩點接地時部分線匝被短路，因電阻降低，所以轉(zhuǎn)子電流會增大，其后果是轉(zhuǎn)子繞組強烈發(fā)熱，有可能繞毀，而且電機產(chǎn)生強烈振動。