1、目錄第一節：第一節：發電機結構組成發電機結構組成第二節：第二節：同步發電機工作原理同步發電機工作原理 第三節：勵磁系統第三節：勵磁系統第四節：第四節：發電機運行維護發電機運行維護第一節：發電機結構組成第一節：發電機結構組成發電機發電機定子轉子定子鐵芯定子繞組轉子鐵芯轉子繞組 滑環發電機定子發電機定子定子繞組定子繞組定子鐵芯定子鐵芯1 1）定子鐵心：采用導磁材料，）定子鐵心：采用導磁材料，一般為硅鋼片，內圓均勻開槽。一般為硅鋼片，內圓均勻開槽。2 2）定子繞組：共有）定子繞組：共有A,B,CA,B,C三相三相繞組對稱（成繞組對稱（成120120角）地放置角）地放置在定子鐵心槽內，用于產生三在定子

2、鐵心槽內，用于產生三相感應電動勢，接上負載后，相感應電動勢，接上負載后，向負載輸出三相對稱（互差向負載輸出三相對稱（互差120120角）交流電流。角）交流電流。發電機轉子滑環滑環1 1）轉子鐵心：采用導磁材料，）轉子鐵心：采用導磁材料，一般由整塊鋼制成或由鋼板疊一般由整塊鋼制成或由鋼板疊壓而成壓而成2 2）勵磁繞組：纏繞在轉子磁極）勵磁繞組：纏繞在轉子磁極鐵心上，通入直流電流，產生鐵心上，通入直流電流，產生勵磁磁場。勵磁磁場。與汽輪機與汽輪機連接連接通入直通入直流電流電第二節：同步發電機工作原理第二節：同步發電機工作原理 同步發電機是根據電磁感應電磁感應原理，它通過轉子磁場和定子繞組間的相對運

3、動，將機械能轉變為電能。轉子線圈通入直流電后產生磁場，轉子在原動力原動力的帶動下以3000r/min速度旋轉時，轉子磁場和定子導體就有了相對運動相對運動，即定子三相導體依次切切割了磁力割了磁力線，便產生了感應電動勢。當轉子連續勻速轉動時，在定子線圈上就感應出一個周期不斷變化的交流電勢交流電勢，這就是同步發電機的工作原理。電磁感應原理 導體切割磁力線就會產生感生電動勢；導體切割磁力線就會產生感生電動勢；閉合閉合電路的一部分導體在磁場里做切割磁力線的運電路的一部分導體在磁場里做切割磁力線的運動時，導體中就會產生電流，動時，導體中就會產生電流，這就是電磁感應這就是電磁感應原理。原理。發電機將機械能轉

4、變為發電機將機械能轉變為電能必須具備三個條件電能必須具備三個條件？磁場（轉子）磁場（轉子）導線（定子）導線（定子）使導線切割磁力線的動力（水、汽輪機）使導線切割磁力線的動力（水、汽輪機）感應電動勢1）感應電動勢的產生：勵磁磁場隨轉子旋轉，切割定子繞組3）感應電動勢的波形：正弦變化4）感應電動勢的對稱性：三相繞組在空間上相差120度，感應電動勢相位互差120度2）感應電動勢的頻率：60pnf 三相負載電流與電磁轉矩 楞次定律：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流原磁通量的變化。 三相對稱電流（接帶負荷后）產生旋轉磁場（感應磁場），該磁場與轉子勵磁磁場（原磁場）作用，產生電磁轉矩，其方向與轉子旋轉方

5、向相反，為制動轉矩，原動機要克服電磁轉矩做功（楞次定律），實現從機械能轉換為電能。第三節：勵磁系統第三節：勵磁系統供給同步發電機勵磁電流的電源及其附屬設備統稱為勵磁系統。所謂發電機勵磁就是用直流電源所謂發電機勵磁就是用直流電源供給發電機轉子使定子產生電勢。供給發電機轉子使定子產生電勢。 1 1、什么是勵磁？什么是勵磁？2、什么是勵磁系統？、什么是勵磁系統？發電機勵磁系統的組成 （1 1）勵磁功率單元。包括整流裝置及其交）勵磁功率單元。包括整流裝置及其交流電源。它的作用是向發電機的勵磁繞組流電源。它的作用是向發電機的勵磁繞組（轉子）提供直流勵磁電源。（轉子）提供直流勵磁電源。（2 2）勵磁調節器

6、。它的作用是感受發電）勵磁調節器。它的作用是感受發電機電壓及運行工況的變化，自動地調節勵機電壓及運行工況的變化，自動地調節勵磁功率單元輸出的勵磁電流的大小，以滿磁功率單元輸出的勵磁電流的大小，以滿足系統運行的要求。足系統運行的要求。 3 3、增加并入電網運行的發電機的阻尼轉矩，以提高電力系統、增加并入電網運行的發電機的阻尼轉矩，以提高電力系統動態穩定性及輸電線路的有功功率傳輸能力。動態穩定性及輸電線路的有功功率傳輸能力。 2 2、使并列運行的各臺同步發電機所帶的無功功率得到穩定使并列運行的各臺同步發電機所帶的無功功率得到穩定而合理的分配。而合理的分配。1 1、在正常運行條件下，供給發電機勵磁電

7、流，并根據發電機、在正常運行條件下，供給發電機勵磁電流，并根據發電機所帶負荷的情況，相應地調整勵磁電流，以維持發電機端電所帶負荷的情況，相應地調整勵磁電流，以維持發電機端電壓在給定水平上。壓在給定水平上。4 4、在電力系統發生短路故障造成發電機機端電壓嚴重下降時，、在電力系統發生短路故障造成發電機機端電壓嚴重下降時，強行勵磁，將勵磁電壓迅速增升到足夠的頂值，以提高電力強行勵磁，將勵磁電壓迅速增升到足夠的頂值，以提高電力系統的暫態穩定性。系統的暫態穩定性。5 5、在發電機突然解列、甩負荷時，強行減磁，將勵磁電流迅、在發電機突然解列、甩負荷時，強行減磁，將勵磁電流迅速減到安全數值，以防止發電機電壓

8、過分升高。速減到安全數值，以防止發電機電壓過分升高。 6 6、在發電機內部發生短路故障時，快速滅磁，將勵磁電流迅、在發電機內部發生短路故障時，快速滅磁，將勵磁電流迅速減到零值，以減小故障損壞程度。速減到零值，以減小故障損壞程度。7 7、在不同運行工況下，根據要求對發電機實行過勵、在不同運行工況下，根據要求對發電機實行過勵限制和欠勵限制等，以確保發電機組安全穩定運行。限制和欠勵限制等，以確保發電機組安全穩定運行。勵勵磁磁系系統統的的作作用用常用的勵磁方式 1 1、直流勵磁機勵磁方式。多用于中、小機組直流勵磁機勵磁方式。多用于中、小機組 。它實。它實際上是一個直流發電機優點是比較簡單，不易受系統影

9、際上是一個直流發電機優點是比較簡單，不易受系統影響，調節比較穩定，但是碳刷、整流子維護麻煩，尤其響，調節比較穩定，但是碳刷、整流子維護麻煩，尤其是冒火問題很難解決。是冒火問題很難解決。 2 2、交流勵磁機勵磁方式。其中按功率整流器是靜止、交流勵磁機勵磁方式。其中按功率整流器是靜止的還是旋轉的又可分為交流勵磁機靜止整流器勵磁方式的還是旋轉的又可分為交流勵磁機靜止整流器勵磁方式（有刷）和交流勵磁機旋轉整流器勵磁方式（無刷）兩（有刷）和交流勵磁機旋轉整流器勵磁方式（無刷）兩種。多用于容量在種。多用于容量在100MW100MW及以上的汽輪發電機組及以上的汽輪發電機組。 3 3、靜止勵磁方式。其中最具代

10、表性的是自并勵勵磁、靜止勵磁方式。其中最具代表性的是自并勵勵磁方式。也多用于容量在方式。也多用于容量在100MW100MW及以上的汽輪發電機組及以上的汽輪發電機組 按勵磁電源的不同分為如下三種方式按勵磁電源的不同分為如下三種方式什么是自并勵？什么是自并勵？ 自并勵勵磁系統 從發電機機端電壓源取得功率并使用靜止可控整流裝置的勵磁系統，即靜止勵磁系統。由勵磁變壓器、勵磁調節裝置、功率整流裝置、滅磁裝置、起勵設備、勵磁操作設備等組成 。發電機的勵磁電源由接于發電機出口的勵磁變壓器TE供給，勵磁電流靠自動電壓調節器AVR進行調節。 此時機端電壓及整流電源電壓嚴重下降，即使故障切除時間很短，短路期間勵磁

11、電流衰減不大，但在故障切除后機端電壓的恢復需一定的時間，自并勵系統的強勵能力有所下降。為解決這一問題，在系統設計中計算強勵倍數時，整流電源電壓按發電機額定電壓值的80%計算，即機端電壓為額定時強勵能力提高25%，且目前大中型機組發電機出口均采用了封閉母線，發電機端三相短路可能性基本消除 。自并勵最不利的情況 自并勵對繼電保護的影響 對主保護影響不大，對發變阻的后備保護影響較大，當發電機外部發生短路時，機端電壓下降，勵磁電流也隨之減小，發電機短路電流衰減很快。將導致發電機后備保護不能正常動作。為此，發電機后備保護需增設電流記憶功能 。發電機出口三相短路正確評價自并勵正確評價自并勵自并勵方式的主要

12、優點自并勵方式的主要優點是設備和接線簡單、可靠性高、勵磁調節速度快，如采用三相全控整流電路，可以實現逆變滅磁，為簡化勵磁系統創造了條件 。對發電機軸系安全的影響 自并勵磁方式大大縮短汽輪發電機的軸系長度，對減小汽輪機的震動是非常有幫助的。若勵磁系統為微機化的勵磁系統，而不再采用分離元件，其運行更靈活，維護更方便。 對系統暫態功角穩定的影響 自并勵靜止勵磁系統響應速度快，發電機具有較高強勵電壓倍數對系統的暫態電壓穩定水平有所改善 。滅磁及過壓保護裝置滅磁及過壓保護裝置 發電機進行勵磁，待發電機電壓達到或大于30%時通過切換裝置自動退出起勵回路,轉換為勵磁變壓器經可控硅整流柜及勵磁調節器整流通過單

13、極磁場開關經發電機碳刷向發電機轉子提供勵磁電流 。發電機的起勵發電機的起勵 發電機滅磁方式為半導體可控硅+滅磁電阻滅磁方式，當發電機停機時磁場開關斷開后半導體可控硅導通，轉子的剩余能量經過可控硅和電阻放電滅磁，防止發電機轉子受到過電壓的威脅，達到保護發變組設備的目的。可控硅勵磁功率柜可控硅勵磁功率柜 勵磁調節器勵磁調節器 采用可控硅全控橋 ，配置有交流過電壓保護裝置，冷卻裝置。至少配置2套。 AVR的作用就是根據發電機輸出電壓電流，調節勵磁電流的導通角，從而維持發電機輸出的穩定。要求發電機快速滅磁的原因要求發電機快速滅磁的原因 有關滅磁在整個滅磁過程中，轉子電流的衰減在整個滅磁過程中，轉子電流

14、的衰減率保持不變，且由衰減率引起的轉子率保持不變，且由衰減率引起的轉子感應過電壓等于其容許值感應過電壓等于其容許值 理想滅磁 這是因為同步發電機發生內部短路故障時，雖然繼電保護裝置能迅速地把發電機與系統斷開，但如果不能同時將勵磁電流快速降低到接近零值，則由磁場電流產生的感應電勢將繼續維持故障電流，時間一長，將會使故障擴大，造成發電機繞組甚至鐵心嚴重受損。因此，當發電機發生內部故障時，在繼電保護動作快速切斷主斷路器的同時，還要求發電機快速滅磁。非線性電阻滅磁特點：非線性電阻滅磁特點：滅磁速度快，接近于理想滅磁曲滅磁速度快，接近于理想滅磁曲線。由于非線性電阻在額定勵磁電壓和強勵電壓下，其線。由于非

15、線性電阻在額定勵磁電壓和強勵電壓下，其阻值很大，流過電阻的漏電流很小，因此可以直接并接阻值很大，流過電阻的漏電流很小，因此可以直接并接于轉子繞組的兩端，既作為滅磁電阻又作為過電壓保護于轉子繞組的兩端，既作為滅磁電阻又作為過電壓保護器件，還簡化了接線和控制回路。器件，還簡化了接線和控制回路。非線性電阻滅磁：非線性電阻滅磁：用非線性電阻代替恒值電阻，可以加用非線性電阻代替恒值電阻，可以加快滅磁過程，當轉子電流大時，其阻值小，當轉子電流快滅磁過程，當轉子電流大時，其阻值小，當轉子電流小時，其阻值又變大，使電流電阻兩者乘積變化不大，小時，其阻值又變大，使電流電阻兩者乘積變化不大，并始終小于或等于轉子電

16、壓容許值。并始終小于或等于轉子電壓容許值。 滅磁方式（一）滅磁方式（二） 逆變滅磁：逆變滅磁：利用三相全控橋的逆變工作狀態，控制角利用三相全控橋的逆變工作狀態，控制角從小于從小于9090的整流運行狀態突然后退到大于的整流運行狀態突然后退到大于9090的某一的某一適當角度，此時勵磁電源改變極性，以反電動勢的形式適當角度，此時勵磁電源改變極性，以反電動勢的形式加于勵磁繞組，使轉子電流迅速衰減到零的滅磁方法加于勵磁繞組，使轉子電流迅速衰減到零的滅磁方法 。 逆變滅磁的特點：逆變滅磁的特點：能將轉子儲能迅速地反饋到三相能將轉子儲能迅速地反饋到三相全控橋的交流側電源中去，不需放電電阻或滅弧柵，簡全控橋的

17、交流側電源中去，不需放電電阻或滅弧柵，簡便實用；滅磁可靠；滅磁時間相對較長，但過電壓倍數便實用；滅磁可靠；滅磁時間相對較長，但過電壓倍數很低。很低。 勵磁回路不能裝設快速動勵磁回路不能裝設快速動作的斷路器的原因作的斷路器的原因 由于發電機勵磁回路存在電感，而直由于發電機勵磁回路存在電感，而直流電流又沒有過零的時刻，當電流一定時流電流又沒有過零的時刻，當電流一定時突然斷路，電弧熄滅瞬間會產生過電壓。突然斷路，電弧熄滅瞬間會產生過電壓。電弧熄滅得越快，電流變化速度越大，過電弧熄滅得越快，電流變化速度越大，過電壓值就越高，這可能造成勵磁回路絕緣電壓值就越高，這可能造成勵磁回路絕緣被擊穿而損壞。因此同

18、步發電機的勵磁回被擊穿而損壞。因此同步發電機的勵磁回路不能裝設快速動作的斷路器。路不能裝設快速動作的斷路器。 勵磁系統投運前的檢查勵磁系統投運前的檢查4、調節器無異常信號發出。5、滅磁開關跳合閘試驗正常，分合位置指示正常。6、整流柜冷卻風機完好。3、調節柜、整流柜內各設備清潔、完整，表計指示正常，各開關刀閘在斷開位置。2、勵磁系統所屬二次回路接線、各插件及元件接線緊固，接觸良好。1、勵磁變及滅磁開關各部一次接線牢固，無過熱痕跡。勵磁系統運行中的檢查勵磁系統運行中的檢查1、勵磁回路各接頭處無過熱，絕緣無損傷現象。 2、功率柜各風機運行方式正確，運轉正常。3、功率柜元件及接頭無過熱，各熔斷器信號指

19、示正常，無熔斷現象。4、調節器運行方式正確，無報警信號。各開關投入位置正確，表計指示正常，柜內元器件無發熱現象。功率柜風機運轉正常。轉子接地 發電機轉子接地有轉子一點接地和兩點接地，另外還會發生轉子層間和匝間短路故障。與定子接地一樣，轉子接地有瞬時接地、斷續接地、永久接地之分，也有內部接地和外部接地，金屬性接地和電阻性接地之分。轉子接地的分類：1、轉子接地的原因 3、長期運行絕緣老化，因雜物或振動使轉子部分匝間絕緣墊片位移，將轉子通風孔局部堵塞，使轉子繞組絕緣局部過熱老化引起轉子接地； 1、工作人員在勵磁回路上工作時，因不慎誤碰或其他原因造成轉子接地； 2、轉子滑環，槽及槽口、端部、引線等部位

20、絕緣損壞； 4、管破裂漏水，勵磁回路臟污等引起轉子接地。2、轉子一點接地的現象1、發電機發生轉子一點接地時，中央信號警鈴響，“發電機轉子一點接地”光字牌亮，表計指示無異常。 2 2、一極對地電壓降到零，另一極對地電壓升至全電壓、一極對地電壓降到零，另一極對地電壓升至全電壓（正、負極之間的電壓值）。（正、負極之間的電壓值）。正常運行時，電壓正常運行時，電壓表表V1，V2的讀數的讀數相等，當勵磁回路相等，當勵磁回路對地絕緣水平下降對地絕緣水平下降時，時，V1與與V2的讀的讀數不相等數不相等。說明 轉子回路一點接地時，因一點接地不形成電流回路，故障點無電流通過，勵磁系統仍保持正常狀態，故不影響機組的

21、正常運行。此時，應檢查“轉子一點接地”光字牌信號是否能夠復歸。若能復歸，則為瞬時接地；若不能復歸，應檢查轉子一點接地保護是否正常，若正常，則可利用轉子電壓表通過切換開關測量正、負極對地電壓，鑒定是否發生了接地。若發現某極對地電壓降到零，另一極對地電壓升至全電壓（正、負極之間的電壓值），說明確實發生了一點接地。轉子一點接地處理 a）檢查勵磁回路是否有人工作，如系工作人員引起，應予以糾正； b）檢查勵磁回路各部位有無明顯損傷或因臟污接地，若因臟污接地應進行吹掃； d）檢查區分接地是在勵磁回路還是在測量保護回路； c）對有關回路進行詳細外觀檢查，必要時輪流停用整流柜，以判明是否由于整流柜直流回路接地

22、引起； f）轉子帶一點接地運行時，若機組又發生欠勵磁或失步，一般可認為轉子已發展為兩點接地，這時轉子兩點接地保護動作跳閘，否則應立即手動停機。 e）若轉子接地為一點穩定金屬性接地，且無法查明故障點，除加強監視機組運行外，在取得調度同意后，將轉子兩點接地保護，并申請盡快停機處理；勵磁回路兩點接地現象： 勵磁電流迅速增大，無功輸出大幅度降低，“轉子過流”保護可能動作 ，“轉子兩地接地”信號亮。發電機轉子電壓可能降低電壓可能降低。機組發生較大振動，機組發生較大振動，發電機發電機可能變可能變為為異步異步發電發電機機運行。運行。發電機轉子繞組兩點接地故障有哪些危害？ 發電機轉子繞組兩點接地后，相當于一部

23、分繞組短路，兩個接地點之間有故障電流流過，它可能引起線圈燃燒和由于磁路不平衡引起發電機劇烈振動； 轉子電流流過轉子本體，如果電流大可能燒壞轉子鐵芯 由于轉子本體局部通過電流，引起局部發熱，使轉子緩慢變形而偏心，進一步加劇振動。注意 一點接地時，由于不構成回路，故障點無電流流過，可以運行，保護發信號，防止發展成兩點接地。l兩點接地時，兩接地點直接相當于短路，兩短路點之間有很大短路電流流過，造成轉子電流增大，而勵磁電流卻減小，因此無功降低。第四節：發電機運行維護發電機運行中的規定1 、發電機運行電壓最高不得超過額定值的110%,最低不得低于額定值的90%。當發電機在額定電壓值的105%110%之間

24、運行時，定子電流的大小以轉子電流不超過額定值為限，當發電機電壓低于額定值的95%時，定子電流不得超過額定值的105%。2、 周波變動范圍在500.2Hz之內，其額定容量不變。3 、功率因數一般不應超過遲相的0.95，既無功負荷不小于有功負荷的1/3。4 、當發電機在低功率因數運行時，轉子電流不得大于銘牌的額定勵磁電流。60pnf 22QPPCOS3、調相運行-發電機吸收電網的有功功率維持同步運轉，向電網送出無功功率。（吸收有功，只發無功）2、超前運行(進相運行)-發電機向電網送出有功功率，吸收電網無功功率。功率因數1.951之間。（只發有功，不發無功）。4、電動機運行(非正常運行)-發電機同時

25、吸收電網的有功功率和無功功率維持同步運行。1、滯后運行(遲相運行)-發電機向電網同時送出有功功率和無功功率。功率因數0.8左右。（既發有功又發無功）最佳運行狀態并并網網運運行行的的分分類類1)發電機進相運行應根據電網調度規定的無功曲線或電網調度下達的進相運行命令執行。2)發電機進相運行時，特別要嚴密監視發電機定子繞組和鐵芯的端部、齒部、軛部結構件溫度及其它各部溫度的變化情況，各部溫度不得超過規定值。3)發電機進相運行時，必須檢查監視6KV廠用電壓的變化情況，確保6KV廠用系統的安全可靠運行。在6KV廠用母線電壓已降至5.7KV，但發電機還沒有達到進相運行深度極限的情況下； 機組不再加深發電機組進相運行深度。4)發電機進相運行時進行6KV廠用切換操作時，必須檢查監視6KV備用電源電壓和工作電源電壓一致；確保6KV廠用切換操作安全可靠。5)必須做