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与视在功率
的比值。
常用
表示。
提高功率因数可以充分发挥电源的潜在能力，同时可以减少线路上的功率损失和电压损失，提高用户电压质量。
8．电力系统的稳定：
电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于发电机送给系统供负荷消耗的功率。
当电力系统受到扰动，使上述功率平衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行状态，或者凭借控制设备的作用过渡到新的功率平衡状态运行，即所谓电力系统稳定。
9．电力系统的静态稳定：
电力系统的静态稳定是指当正常运行的电力系统受到很小的扰动后，能自动恢复到原来运行状态的能力。
所谓很小的扰动是指在这种扰动作用下系统状态的变化量很小，如负荷和电压较小的变化等。
10．电力系统得暂态稳定:
暂态稳定是指系统受到较大扰动下的稳定，即系统在某种运行方式下受到大的扰动，功率平衡受到相当大的波动时，能否过渡到一种新的运行状态或者回到原来的运行状态，继续保持同步的能力。
这种较大的扰动一般变化剧烈，常常伴有系统网络结构和参数的变化，主要是指系统中电气元件的切除或投入，例如发电机、变压器、线路、负荷的切除或投入以及各种形式的短路或断路故障等。
11．过电压：
在电力系统中，各种电压等级的输配电线路、发电机、变压器以及开关设备等，在正常运行状态下，只承受额定电压的作用。
但在异常情况下，由于某种原因造成上述电气设备主绝缘或匝间绝缘上的电压远远超过额定电压，虽然时间很短（从几微秒到几十微秒），但电压升高的数值可能很大，如没有防护措施或设备本身绝缘水平较低时，设备绝缘将被击穿，使系统的正常运行遭到破坏。
一般将这种对设备绝缘有危害的电压升高称为过电压。
过电压的类型：
过电压分为外部过电压（又叫大气过电压）和内部过电压两种类型。
其中，外部过电压有分为直接雷电过电压和雷电感应过电压两类，内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等。
12．操作过电压：
操作过电压通常是指操作、故障时过渡过程中出现的持续时间较短的过电压。
13．谐振过电压：
谐振过电压是指在某些情况下，操作（正常或故障后的操作）后形成的回路的自振荡频率与电源的频率相等或接近时，发生谐振现象，而且持续时间较长，波形由周期性重复的过电压。
14．系统的最大运行方式：
指在被保护对象末端短路时，系统的等值阻抗最小时通过保护装置的短路电流。
15．系统的最小运行方式：
指在被保护对象末端短路时，系统的等值阻抗最大时通过保护装置的短路电流。
16．涡流损耗：
当穿过大块导体的磁通发生变化时，在其中产生感应电动势。
由于大块导体可自成闭合回路，因而在感生电动势的作用下就产生感生电流，这个电流就叫涡流。
涡流所造成的发热损失就叫涡流损耗。
为了减小涡流损耗，电气设备的铁心常用互相绝缘的0.35mm或0.5mm厚的硅钢片叠成。
17．磁滞损耗：
在交流电产生的磁场中，磁场强度的方向和大小都不断地变化，铁心被反复磁化和去磁。
铁心在被磁化和去磁的过程中，有磁滞现象，外磁场不断地驱使磁畴转向时，为了克服磁畴间的阻碍作用就需要消耗能量。
这种能量的损耗就叫磁滞损耗。
为了减少磁滞损耗，应选用磁滞回线狭长的磁性材料（如硅钢片）制造铁心。
第三节万用表和兆欧表
一、万用表
万用表是一种具有多种用途和多个量程的直读式仪表。
一般的万用表可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压、交流电流（钳型电流表）和电阻等。
万用表的使用注意事项
1、正确使用接线柱（或插孔）
红色表笔的进线应接到万用表的红色接线柱上或标有“+”号的插孔内，黑色表笔的进线应接到万用表的黑色接线柱上或标有“-”号的插孔内。
测量直流时应用红表笔接正极、黑表笔接负极，这样可以避免因为极性接反而烧坏表头或打弯指针。
使用欧姆档测量电阻时，因使用表内的电池，其红表笔是接电池的负极、黑表笔接电池的正极。
这一点在测试晶体二极管和三极管时更要注意。
有的万用表还有专用的欧姆档接线柱，或专用的交、直流2500V的接线柱、或大电流接线柱等。
它们的另一公用柱都用黑色接线柱。
测电流时，表应和电路串联；
测电压时，表应和电路并联。
2、正确选择档位
万用表档位包括测量种类的选择和量程的选择，档位选择错了，就有可能烧坏万用表，例如测电压时，将档位错放在欧姆档或电流档。
有的万用表面板上有两个档位旋钮，一个选择测量种类，另一个选择测量量程。
使用时，应先选择测量种类，后选择测量量程；
若不清楚所测值的量程，应先选用较大大量程，后选用较小的量程。
另外，为了使测量结果准确，量程的选择应使读数在标度尺的一定刻度范围内，例如，在测量电流和电压时，应使指针的偏转在满刻度偏转的1/2以上；
测量电阻时，应使被测电阻尽量接近标度尺的中心等。
若用万用表欧姆档测试晶体管参数时，不要用
档，此档电流过大；
或
档，此档电压过高，以免损坏晶体管。
万用表在使用完毕后，应把转换开关旋至“OFF”档或交流电压的最高档，这样，可以防止下次测量时，由于粗心而将表烧坏。
3、测量之前要调零
为了测量准确，在测量之前要看万用表的指针是否指在零位上，如不指零，应调整表盖上的机械零位调节器，使之指零。
在测量电阻之前，还要进行欧姆调零。
欧姆调零是将转换开关旋至相应的电阻档上，将两表笔短接，然后调节调零旋钮，使指针指零。
每次换欧姆档都要重复这一步骤。
欧姆调零时间要短，以减少电池的消耗。
如果调不到零位，则说明电池电压已经太低，不能再用了，应更换新电池。
4、正确读数
万用表的标度盘上有多条标度尺，它们分别在测量不同对象时使用。
例如，标有“DC”或“-”的标度尺是测量直流时用；
标有“AC”或“～”的标度尺是测量交流时用；
标有“
”的标度尺是测量电阻用的等等。
读数时，表要放平，目光应与表面垂直。
有的万用表在表面的刻度线下还有
一条弧形镜子，读数时，表针应与镜中的影子重合，这样，读数才准确。
5、注意安全
1）测量电阻时，严禁被测电阻在带电的情况下测量；
2）测量高压电时，要使用符合电压等级的表笔，握表笔的手不要触到金属触针上；
3）测量电阻时应戴上绝缘手套；
4）测量电压和电流时，不要带电旋转转换开关的旋钮。
二、兆欧表
兆欧表是用来测量绝缘电阻的仪表，它本身装有高压手摇直流发电机，测量时要摇动发电机的手柄，故又称作摇表。
测量高压电气设备的绝缘电阻用摇表是必要的，因为在低压下测量的绝缘电阻值并不能反映在高压工作时的真实绝缘电阻值。
兆欧表的使用注意事项：
1、表的选择
兆欧表的选择包括两方面，一是电压值；
另一是测量范围。
兆欧表的电压有250V、500V、1000V、2500V、5000V等几种，我们常用的有500V、1000V、2500V三种。
测量范围有0～50M
，0～500M
，0～1000M
，0～2000M
，0～5000M
，0～10000M
等。
选择时应根据被测量电气设备的额定电压，及其绝缘电阻的要求而定。
2、使用前的检查
使用前的检查一般有两项：
一是将接线端子开路，摇动手柄使发电机达到额定转速（120r/min），看指针是否指“
”；
另一是将“线”和“地”接线端子短路，轻轻摇动手柄，看指针是否指“0”。
如果指针指示不对，则需修理后再使用。
3、注意安全
1）不可在设备带电的情况下测量其绝缘电阻；
2）对有电容的高压设备，在其停电后，应先验电，还必须进行充分放电后方可测绝缘电阻；
3）用摇表摇过的设备也要及时放电；
4）摇测绝缘时应戴上绝缘手套；
5）雷雨天，禁止对设备进行摇测绝缘电阻。
4、表的接线端子连接
一般测量时，被测电阻接在“线”（L）和“地”（E）端子间。
测量表面泄漏电流比较大的设备时，以电缆为例，除了表面擦拭干净外，应将电缆线芯接“线”、电缆外皮接“地”、电缆绝缘表面层接“屏”端子。
这样表面泄漏电流就不经表头而经“屏”端子，从而消除表面泄漏电流的影响，达到测量的准确性。
另外，连接线一定要绝缘良好，否则，会影响测量绝缘电阻值。
当连接线较长时，还要将连接线固定好，避免发生连接线碰到其它的带电设备上，造成短路事故。
5、手摇发电机的操作
开始测量时，手摇速度应该慢些，以防被测绝缘损坏或有短路时，造成摇表的损坏。
测量时，要求转速达到120r/min，且要保持匀速，否则，发电机的电压过低，将影响测量结果。
6、读数
读数要等指针稳定指示时才读，否则，会由于电容电流、吸收电流影响测量的结果。
如果由于某些大型设备的电容较大，指针一直稳定不下来，则取60s后的读数。
另外，由于兆欧表是无定位的表，所以表要放平，否则也会带来读数的误差。
7、测量结果的的比较与换算
为了比较，将测量结果换算至前次测量或厂家测量温度下的数值。
其换算公式如下
式中
——换算到
时的绝缘电阻值（M
）；
——
时所测量的绝缘电阻值（M
——测量绝缘电阻时的温度（
——换算的温度（
）。
第四节发电机及运行
一、同步发电机的分类
同步发电机因用途不同，结构也相差甚大，一般可按其原动机的类型、本体结构和安装方式进行分类。
（1）按原动机的类别，同步发电机可分为——汽轮发电机、水轮发电机、燃汽轮发电机及柴油发电机等。
（2）按冷却介质，可分为——空气冷却、氢气冷却和水冷却等。
（3）按主轴安装方式，可分为——卧式安装和立式安装等。
（4）按本体结构，可分为旋转电枢式和旋转磁极式等。
同步发电机的结构，主要是由原动机的特性决定的。
如汽轮发电机，由于转速高达3000r/min，故极对数少，转子采用隐极式，卧式安装；
水轮发电机由于转速（一般在750及r/min以下）故其极对数多，转子采用凸极式，立式安装。
二、发电机的规范
1、发电机的型号
发电机的型号表示该台发电机的类型和特点。
我国发电机型号的现行标注法采用汉语拼音法。
下面是几个常用符号的意义：
T（位于第一字）—同步；
Q（位于第一或第二字）—汽轮机；
Q（位于第三字）—氢冷；
F—发电机；
N—氢内冷；
S或SS—水冷；
W—无刷励磁。
例如：
TQN表示氢内冷同步汽轮发电机；
QFS表示水内冷汽轮发电机；
QFQS表示定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁心氢冷的汽轮发电机。
我公司的QFW-60-2为无刷励磁汽轮发电机（功率为60MW；
极数为2）
2、同步发电机的主要技术数据
（1）额定容量：
是指发电机在设计技术条件下运行时输出的视在功率，用KVA或MVA表示；
（2）额定功率：
是指发电机输出的有功功率，用KW或MW表示；
（3）额定定子电压：
指发电机在设计技术条件下运行时，定子绕组出线端的额定线电压，用KV表示；
（4）额定定子电流：
指发电机定子绕组出线的额定线电流，用A表示；
（5）额定功率因数：
指发电机在额定功率下运行时，定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值，即
值；
（6）额定转速：
指正常运行时发电机的转速，用r/min（每分钟转速）表示。
我国生产的汽轮发电机转速均为3000r/min；
（7）额定频率：
我国电网的额定频率为50HZ（即每分钟50周）；
（8）额定励磁电压：
指发电机励磁电流达到额定值时，额定出力运行在稳定温度时的励磁电压，用V或KV表示；
（9）额定励磁电流：
指发电机在额定出力时，转子绕组通过的励磁电流，用A或KA表示；
（10）额定温度：
指发电机在额定功率运转时的最高允许温度（℃）；
（11）效率：
指发电机输出与输入能量之比百分值，一般额定效率在93%—98%之间。
3、发电机的基本结构
（一）定子
汽轮发电机的定子由机座、定子铁芯和定子绕组三部分组成。
①机座
汽轮发电机的机座一般都是用钢板焊接而成，除了使用、安装、运输方便外，还需要有足够的强度和钢度。
机座是支撑和固定铁芯及绕组等部件用的。
整个转子也通过它安装、固定在基础上。
此外，它还要求有足够的通风装置。
②定子铁芯（电枢铁芯）
同步发电机的定子铁芯呈圆环形。
在它的内圆部分有放置线圈的槽。
为了减少同步发电机运行时的损耗和发热，定子铁芯用硅钢片叠成，一般采用0.35mm厚的无取向冷轧硅钢片，并两面涂有绝缘层。
③定子绕组（电枢绕组）
定子绕组是由嵌在定于铁芯槽内的许多线圈按一定规律连接而成。
定子线圈的两条边放在铁芯槽内的部分叫做“直线部分”，它是能切割磁力线而感应电势的，因而也叫“有效边”；
铁芯槽外部连接两直线部分不切割磁力线的导体称为线圈的端接部分，简称端部。
另外，绝缘也是定子线圈的一个重要组成部分。
（二）转子
汽轮发电机的转子，由转子铁芯、转子绕组、护环、滑环以及风扇等部件组成。
①转子铁芯
汽轮发电机的转子铁芯既要有良好导磁性能，又要有足够的机械强度，是汽轮发电机的最关键部件之一，一般采用整块钢锭锻制而成。
铁芯的材料采用铬钼或铬钼镍合金钢。
在铁芯上设有两边对称的槽，槽与槽之间的部分叫做齿，有大齿和小齿。
槽中安放转子线圈。
②转子绕组（励磁绕组）
转子绕组由冷拉含银铜排制成线圈，转子绕组就是将所有转子槽中的线圈连接起来，两头将绕组引出，连接到滑环上。
其中转子线圈绝缘也是一个重要部分。
③护环和中心环
护环是一个厚壁金属圆筒，用来保护转子绕组的端部，使其紧密地压在护环与转轴之间，不会因为离心力而甩出。
而中心环则用来支持护环，并阻止转子绕组端部沿轴向移动。
④其它部件
风扇是供发电机内部通风用的，一般装在转子两侧。
旋转二极管的作用是将外部通入的交流电通过它转变成直流电而进入到发电机的转子绕组。
另外，冷却系统：
汽轮发电机的发展，一直是与冷却技术有密切关系的，本机组采用空气冷却，其风路为“两进三出”的闭路循环通风系统。
这种通风系统中，风扇后的风区为两部分。
一部分经定子绕组端部，冷却端部后进入气隙，然后经过靠近端部的几档铁心间的通风沟冷却定子铁心，再汇集到定子铁心背的环形热风室，流向冷却器；
另一部分通过分布在定子周围的几个轴向冷却风道，流向靠近定子中部的铁心背部环形风室，从那里进入铁心通风沟，进到气隙，然后又分左右两路，一路和从端部进到气隙里来的那一部分风相遇，共同经过靠近端部的铁心通风沟，汇集到铁心背部的热风道，向冷却器去，另一路沿气隙转向电机中部，和从另一路来的风相遇，经过中部铁心通风沟，到铁心背部和热风室，向冷却器去，经冷却器后的风又回到风扇外。
这种风路把铁心沿轴向分成五段，所以这一种风路又叫“两进三出”。
三、同步发电机的工作原理
同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线时产生的感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定子（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢?
直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定子铁芯内圆，每相隔120度。
分别安放着三相绕组A—X、B—Y、C—Z。
当转子被汽轮机拖动以3000rpm旋转时，定子绕组便切割磁力线，就在其中感应出电势来，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为：
f=pn／60（Hz）。
我国规定交流电的频率为50HZ，即：
P=1n=3000rpm。
交流电势的相位关系：
转子以3000rpm转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120度，相序为A—B—C。
何为同步呢?
当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度、同方向旋转，这就叫同步。
四、发电机并列
在发电机与电网并列合闸前，为了避免电流的冲击和转轴受到扭转力矩，需满足下列并列条件；
1）待并发电机的电压有效值U1与电网的电压有效值Uxt相等或接近相等，但允许相差±
5％额定值。
若两边电压不等，合闸时便会产生冲击电流。
假定Ul＜Uxt，则在开关合闸前，在断路器两个触头间产生一个电压差△U=Uxt—U1，如果在这种情况下合上断路器，使发电机并列，则在△U的作用下．会产生—个冲击电流Icj=△U／X”d，其数值决定于发电机的次暂态电抗X”d，而发电机的次暂态电抗通常是比较小的，这个过程相当于发电机的突然短路。
2）待并发电机的周波ff应与电网的周波f相等，但允许相差±
0.1Hz。
若两者周波不等，则会产生冲击电流，发电机从电网吸收有功功率或向电网输出有功功率，其结果使发电机转速增加或减少。
因为如果Uf、Uxt为两个大小相等但是转速不同的旋转向量，其中发电机以角速度ωf=2π
旋转，电网以角速度ωxt=2π
旋转，则这两个向量间的夹角是随时间而不断变化的。
所以，即使在电压相等的条件下，回路中的电压差△U并不等于零。
当夹角为零时，△U=0，随着夹角的增大，△U不断增大，夹角为180°
时，△U达到最大值为两个电压的代数和。
以后随着夹角继续增大，△U又不断减小，当夹角为360°
时，△U=0。
重复这样的过程，△U时大时小，形成了拍振动电压。
3）待并发电机电压相位与电网的相位相同，即相角相等。
在发电机并列时，如果两者相位不一致，则会产生电压差△U，如下图所示：
在最严重的情况下，Uf与Uxt反向，△U=Uf+Uxt=2U，此时合闸电流可达额定电流20—30倍，因此是很危险的。
而且冲击电流Icj对发电机而言，可分解为有功分量和无功分量。
有功电流的冲击可能使原动机受到很大的机械应力，最坏情况下，产生扭转力矩，可使大轴弯曲。
对于大型机组，考虑到冲击电流对电网电压波动的影响，以及从安全角度出发，将相角差控制在8度左右，此时，冲击电流为发电机额定电流的0.5倍。
4）待并发电机电压的相序，必须与电网电压相序相同。
可用相序表测定，发电机与电网电压都用相电压接到相序指示器上，箭头旋转方向必须相同。
相序不同时并列，在电压不同相的两相中，就会出现电压差△U。
在△U的作用下，不仅合闸时产生很大的冲击电流，而且在合闸后，在发电机中会出现持续的大电流，可能使发电机绕组因受电动力的作用而发生变形，并且使发电机永远不能进入同步。
这就要求在安装发电机后，根据发电机规定的转向，确定好发电机的相序，每一次大修后，都应做核相试验。
5）待并发电机电压的波形应与电网电压的波形一致，即为正弦波。
第五节变压器及其运行
一、变压器的分类：
变压器的种类很多，可按其用途、结构、相数、冷却方式等不同来进行分类。
按用途分类，可分为——电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用互感器（电压互感器和电流互感器）、特种变压器（如调压变压器、试验变压器、电炉变压器、整流变压器和电焊变压器等）。
按绕组数目分类，可分为——双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。
按铁心结构分类，可分为——心式变压器和壳式变压器。
按相数分类，可分为——单相变压器、三相变压器和多相变压器。
按冷却介质和冷却方式分类，可分为——油浸式变压器（包括油浸自冷式、油浸风冷式、油浸强迫油循环式）、干式变压器、充气式变压器。
电力变压器按容量大小通常分为——小型变压器（容量为10KVA—630KVA）、中型变压器（容量为800KVA—6300KVA）、大型变压器（容量为8000KVA—63000KVA）和特大型变压器（容量为90000KVA及以上）。
二、变压器的规范
1、变压器的型号：
变压器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示。
1
2
3
4
—
5
/
6
其表示的意义为：
1——相数：
D—单相（在末位时表示移动式）；
S—三相；
O—自耦变压器；
（在型号首位表示降压，在末位表示升压）；
G—干式（一般不表示）；
F—分裂变压器；
C—干式浇注式绝缘；
X—表示消弧绕组。
2——冷却方式：
F—油浸风冷式；
J—油浸自冷；
W—水冷式；
P—强迫油循环；
D—强迫油导向循环等。
3——L—铝绕组（铜绕组不表示）或防雷；
Z—有载调压（无励磁调压不表示）；
S—三绕组（双绕组不表示）。
4——设计序号。
5——额定容量（KVA）。
6——高压绕组额定电压（KV）。
另外，在型号后可加注防护类型代号，如TH为湿热带，TA为干热带等。
2、变压器的技术参数：
额定容量：
变压器在额定电压、额定电流时连续运行所能输送的容量。
用KV·
A或MV·
A表示；
额定电压：
变压器长时间运行所能承受的工作电压。
用KV表示；
额定电流：
变压器允许长期通过的工作电流。
用A表示；
空载损耗：
变压器二次开路在额定电压时，变压器铁心所产生的损耗。
用KW表示；
短路损耗：
将变压器的二次绕组短路，流经一次绕组的电流为额定电流时，变压器绕组导体所消耗的功率。
阻抗电压：
将变压器二次绕组短路，使一次侧电压逐渐升高，当二次绕组的短路电流达到额定值时，此时一次侧电压与额定电压比值百分数，即是阻抗电压。
三、变压器的基本结构
1、变压器的构造：
变压器由器身、油箱、冷却装置
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