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，用于轉換成非電、磁形式的那部分能量叫有功；用于電路內電、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. 調節(jié)有功的物理過程怎樣？調節(jié)有功負荷時要注意什么？
答：根據(jù)電機的功角來談談調節(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：當開大汽門時，發(fā)電機轉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，故轉子要加速，使轉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，當阻力矩大到和主力矩平衡時，轉子的轉速就穩(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：當關小汽門時，發(fā)電機轉子軸上的主力矩減小，于是轉子減速，功角變小，當功角變小時，電磁功率減少，其相應的阻力矩也變小，當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。
調節(jié)有功負荷時注意兩點：
（1） 應使力度盡量保持在規(guī)程規(guī)定的范圍內，不要大于遲相的0。95，因為力率高說明與該時有功相對應的勵磁電流小，即發(fā)電機定、轉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） 應注意調負荷時要緩慢，當機組提高出力后，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，它對有關設備如發(fā)電機及其與之相串聯(lián)的變壓器，開關等，破壞力極大，嚴重時，會將發(fā)電機繞組燒毀端部嚴重變形，即使當時沒有立即將設備損壞，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） 供轉子接地保護裝置用。
（3） 供測量轉子線圈正、負極對地電壓用。


9. 為什么電壓變動調無功？
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，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，就需要增加轉子電流，即增加無功，以補償去磁電樞反應部分，反之，當無功過剩，端電壓便上升，這時要使端電壓維持不變，就需要減少轉子電流，即減少無功。這就是電壓變動調無功的道理。


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，這個磁場掃過轉子表面、轉子表面產(chǎn)生二倍工頻電流而引起損耗，造成局部高溫，轉子線圈的溫度受到直接的影響。
（2） 轉子產(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)生與轉子磁場不對稱有關。不對稱的三相電流所產(chǎn)生的負序磁場與轉子有相對速度，而轉子磁路是不對稱的，當負序磁場正對著轉子縱軸附近時，氣隙小，磁阻小，磁通就大，定子與轉子的作用力就大，反之，當負序磁場對著轉子橫軸附近時，氣隙大，磁阻大，定子轉子的作用力就小。這樣，負序磁場與轉子之間作用力時大時小，使力矩脈動，從而使轉子產(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，轉子電壓、電流根據(jù)故障點的不同有不同的指示，轉子回路斷線時，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)電機因轉子磁場消失，電磁轉矩下降，而原動機轉矩未變，于是機組轉速升高，轉子與定子磁場有了相對速度，即它們之間發(fā)生轉差，脫出同步。轉子定子間存在轉差，發(fā)電機產(chǎn)生異步轉矩，與原動機的轉矩相平衡，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，將在轉子線圈、轉子鐵芯表面、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)電機的異步轉矩特性和調速系統(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，失磁后應在規(guī)定時間之內減少有功功率至規(guī)定值，若廠用電電壓過低，應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) 轉子軸受很大的電磁力矩的作用;
(3) 引起定子繞組和轉子繞組發(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） 定子的結構部件可能出現(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：
頻率最高不應超過52.5HZ，即超出額定值的5%。頻率增高，主要是受轉動機械強度限制，頻率高，電機的轉速高，而轉速高，轉子上的離心力就增大，這就易使轉子的某些部件損壞。
頻率低對發(fā)電機的影響：
（1） 頻率降低引起轉子的轉速降低，使兩端風扇鼓進的風量降低，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，使機座的某些結構部件產(chǎn)生局部高溫，有的部位甚至冒火星。
（5） 頻率低時，廠用電動機的轉速降低，致使出力下降，也對用戶用電的安全、產(chǎn)品質量、效率等都有不良的影響。
（6） 頻率低，電壓也低，這是因為感應電勢的大小與轉速有關的緣故，同時發(fā)電機的轉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電源供給旋轉整流器，整流器的直流輸出構成發(fā)電機的勵磁電源，通過轉子中心孔，導電桿饋送至發(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） 結構緊湊。
（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，在勵磁調節(jié)器回路中加入了發(fā)電機轉子電壓的硬負反饋，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，轉子的轉速和定子磁場的同步轉速處于同步狀態(tài)。當負荷突然變化時，由于轉子慣性作用，轉子位移不能立刻穩(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，當發(fā)生振蕩的機組的轉速不再和定子磁場的同步轉速一致時，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，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，使修復工作復雜化，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)電機轉子發(fā)生一點接地可以繼續(xù)運行嗎？
答：轉子線組發(fā)生一點接地，即轉子繞組的某點從電的方面來看與轉子鐵芯不通，此時由于電流構不成回路所以按理也應能繼續(xù)運行，但轉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，所以轉子電流會增大，其后果是轉子繞組強烈發(fā)熱，有可能繞毀，而且電機產(chǎn)生強烈振動。