发电机变压器参数状态规定.docx

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发电机变压器参数状态规定

发变组规范和运行规定

一、发电机组成

发电机本体主要是由一个不动的定子（包括机座、端盖、定子铁芯、端部结构和隔振装置等）和一个可以转动的转子（包括转子铁芯、绕组等主要部件）构成的，定子上置有三相交流绕组；转子上置有励磁绕组，当通入直流电流后，能能产生磁场。

定子有时也称为电枢，转子有时也称为磁极。

定子铁芯和绕组：

转子铁芯和绕组：

二、发电机工作原理

同步发电机与其它电机一样，是由定子和转子两部分所组成。

它的定子是将三相交流绕组嵌置于由冲好槽的硅钢片叠压而成的铁芯里，它的转子通常由磁极铁芯及励磁绕组构成。

定子、转子之间有气隙。

定子上有AX、BY、CZ三相绕组，相绕组由多匝串联的绕组元件（见图3-1-1（b））连接而成，每相绕组的匝数相等，在空间上彼此相差120电角度。

转子磁极上装有励磁绕组，由直流励磁电流产生磁场，其磁通由转子N极出来，经过气隙、定子铁芯、气隙，进入转子s极而构成回路，如图3-1-1中虚线所示。

如果用原动机拖动同步电机的转子，以每分钟n的速度旋转，同时在转子上的励磁绕组4中经过滑环通入一定的直流电励磁，那么转子磁极就产生磁场，这磁场随转子一起以n（r/min）的速度旋转，它对定子有了相对运动，就在定子绕组中感应出交流电势，在定子绕组的引出端可以得到交流电势。

如果定子是三相绕组，那么就可以得到三相交流电势，该电势的大小用下式表示：

E=4.44fNφK1

式中：

N———每相定子绕组串联匝数；

f———电势的频率（HZ）

φ———每极基波磁通（Wb）；

K1———基波绕组系数。

三、同步发电机的额定参数

（1）额定电压：

指发电机在正常运行时定子三相绕组的额定线电压值。

（2）额定电流：

指发电机在额定运行时流过定子绕组的额定线电流。

（3）额定功率：

指发电机在正常运行时输出的电功率，用公式表示：

P=UIcosφ

（4）额定容量：

发电机长期安全运行的最大输出功率。

（5）额定转速n：

指转子正常运行时的转速。

发电机在一定极数及频率下运行时，转子的转速即为同步转速，即为：

n=60f/p（r/min）

（6）有功功率：

P=UIcosφ单位：

千瓦KW

（7）无功功率：

Q=UIsinφ单位：

千乏Kvar

（8）视在功率：

S=UI单位：

千伏安KVA

（9）功率因数：

有功功率P跟视在功率S的比值，即cosφ=P/S，

功率因数低导致发电设备容量不能完全充分利用且增加输电线路上的损耗，功率因数提高后，发电设备就可以少发无功负荷多发有功负荷，同时还可以减少发电设备上的损耗，节约电能。

四、延安电厂发电机的主要特性

（一）额定参数

（1）型号T255-460/350

（2）额定转速3000r/min

（3）有效功率350MW

（4）功率因数0.85

（5）视在功率411.7MVA

（6）额定电压24kV

（7）电压波动±5%

（8）额定电流9905.5A

（9）极数2

（10）频率50Hz

（11）励磁电流2600A

（12）绝缘等级F（温度按B级考核）

（13）冷却水进水温度≤38℃

（14）冷却方式

定子铁心氢气间接冷却

定子绕组去离子水直接冷却

转子绕组氢气直接冷却

转子铁芯氢气直接冷却

高压套管去离子水直接冷却

五、发变组状态规定

（一）检修状态：

发电机励磁开关断开、发电机起励电源断开，主变出口两侧刀闸分开，刀闸动力电源断开，发电机1PT、2PT、3PT及主变出口PT为“检修”状态，发电机中性点刀闸在分闸位，6kV厂用工作开关及进线PT在试验位置或检修位置，根据检修工作需要布置相应的安全措施。

（二）冷备用状态：

发变组检修工作结束，安全措施拆除，发变组绝缘合格，相关一次、二次系统具备投运条件。

（三）热备用状态：

主变出口开关两侧刀闸分开，发电机励磁开关分开,6kV工作电源开关进线PT投入。

励磁系统处于励磁开关一经合闸即可输出电流的状态。

6kV厂用工作开关在试验位置。

变压器冷却器电源送上，方式投入正确。

发电机中性点刀闸合上。

发电机1PT、2PT、3PT及主变出口PT投入，发变组所有控制、动力电源均已送上，保护、自动装置投入正确。

（四）并列前状态：

发变组出口开关热备用，出口开关两侧刀闸合好，保护、自动装置投入正确，其他同热备用。

（五）运行状态：

发电机在额定转速下且带有工作电压。

六、并列操作

一台发电机组在未投入系统运行之前，它的电压并列点与系统电压的状态量（幅值、频率、相角）往往不等，须对发电机进行适当操作使之符合并列条件后才允许开关合闸作并网运行。

同步发电机并列时应遵循如下的原则：

现在的大型汽轮同步发电机的并列方法采用自动准同期装置进行准同期并列操作。

并列条件

（一）发电机的频率和电网频率：

（二）发电机和电网电压大小相等：

（三）发电机和电网相位要相同：

（四）发电机和电网的相序要相同：

七、额定运行方式和调整范围

（一）发电机按制造厂铭牌额定数据运行的方式，称为额定运行方式。

发电机的额定数据是制造厂对其在稳定、对称运行条件下最合理的运行参数。

当发电机在各相电压和电流都对称的稳态条件下运行时，具有损耗小、效率高、转矩均匀等性能。

所以在一般情况下，发电机应尽量保持额定或接近额定工作状态下运行。

（二）发电机按照制造厂规定的参数运行，可保证其出力，并能长期运行，但不得超出力运行。

（三）正常运行时，一般采用恒功率因素运行或手动调节励磁方式运行，还可采用恒无功运行。

（四）发电机运行时，一般是在额定参数下运行。

由于电网负荷的供需平衡，不可能所有的机组都按铭牌额定参数运行，会出现某些机组偏离铭牌参数运行的情况。

发电机的运行参数偏离额定值，但在允许范围内，这种运行方式，称为允许运行方式。

发电机在允许运行方式下运行时，其运行参数的允许变化范围都作了具体规定。

下面介绍发电机有关运行参数的允许变化范围。

（五）发电机允许温度和温升

（1）发电机运行时会产生各种损耗，这些损耗一方面使发电机的效率降低，另一方面会变成热量使发电机各部分的温度升高。

温度过高及高温延续时间过长都会使绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至引起发电机事故。

一般来说，发电机温度若超过额定允许温度6℃长期运行，其使用寿命会缩短一半。

所以，发电机运行时，必须严格监视各部分的温度，使其在允许范围内。

另外，当周围环境温度较低，温差增大时，为使发电机内各部位实际温度不超过允许值，还应监视其允许温升。

（2）发电机的允许温度和允许温升，决定于发电机采用的绝缘材料等级和温度测量方法。

（3）为了保持发电机氢气的运行压力，必须维持机端轴承的密封油压。

通常，密封油压高于机壳内的氢压。

正常运行时，密封油压、油氢压差应保持在规定值的范围内。

（4）氢气运行温度对发电机的运行有很大影响，温度太低，机内容易结露，温度太高，影响出力。

为保证机组额定出力和各部分温度、温升不超过允许值，发电机冷氢温度应在不超过额定的冷氢温度下运行。

当冷氢温度发生变化时，其接带负荷应按制造厂的规定调整。

（六）冷却水的水质、温度和水压。

定子内冷却水的水质对发电机的运行有很大影响，

（1）如导电率大于规定值，运行中会引起较大泄漏电流，使绝缘引水管老化，过大的泄漏电流还会引起相间闪络；

（2）水的硬度过大，则水中含钙、镁离子多，运行中使管路结垢，影响冷却效果，甚至堵塞管道。

为保证发电机的安全运行，对内冷水质有如下规定：

（3）定子绕组内冷却水：

定子内冷水水压的高低，影响定子绕组的冷却效果，影响机组出力，故机组内冷进水压力应符合制造厂规定。

为防止定子绕组漏水，内冷水运行压力不得大于氢压。

当发电机的氢压发生变化时，应相应调整水压。

（七）发电机电压允许变化范围

发电机运行时，应在额定电压下运行。

而实际运行时，发电机的电压是根据电网的需要而变化的。

发电机电压在额定值的±5%范围内变化时，允许长期按额定出力运行，但最大变化范围不得超过额定值的±10%。

发电机电压偏离额定值超过±5%时，都会给发电机的运行带来不利影响。

（1）电压低于额定值对发电机运行的主要影响如下：

1）降低发电机运行的稳定性。

2）使发电机定子绕组温度升高。

在发电机电压降低的情况下，保持出力不变，则定子电流升高。

定子电流增大，有可能使定子绕组温度超过允许值。

3）影响厂用电动机和整个电力系统的安全运行，反过来又影响发电机本身。

（2）电压高于额定值对发电机运行的主要影响如下：

1）转子绕组温度有可能超过允许值。

保持发电机有功输出不变而提高电压时，转子绕组励磁电流就要增加，这会使转子绕组温度升高。

2）使定子铁芯温度升高。

定子铁芯的温升一方面是定子绕组发热传递的；另一方面是定子铁芯本身的损耗发热引起的。

当定子端电压过分升高时，定子铁芯的磁通密度增高，铁芯损耗明显上升，使定子铁芯的温度大大升高。

过高的铁芯温度会使铁芯的绝缘漆烧焦、起泡。

3）可能使定子结构部件出现局部高温。

由于定子电压过多升高，定子铁芯磁通密度增大，使定子铁芯过度饱和，因而会造成较多的磁通逸出轭部并穿过某些结构部件，如机座、支撑筋、齿压板等，形成另外的漏磁磁路。

过多的漏磁会使结构部件产生较大涡流，可能引起局部高温。

4）对定子绕组绝缘造成威胁。

正常情况下，定子绕组的绝缘能耐受1.3倍额定电压。

但对运行多年、绝缘已老化或本身有潜伏性绝缘缺陷的发电机，升高电压运行，定子绕组的绝缘可能被击穿。

（3）发电机频率允许变化范围

频率降低，对发电机运行的影响：

1）频率降低，影响发电机通风冷却效果。

发电机的通风是靠转子两端的风扇来进行的，频率降低即为转子的转速下降，而转速降低将使风扇鼓进的风量减少，造成发电机的冷却条件变坏，从而使绕组和铁芯的温度升高。

2）频率降低，若保持出力不变，会使定子、转子绕组温度升高。

由于发电机的电势与频率和主磁通成正比，频率下降时，电势也下降。

若发电机出力不变，则定子电流增加，使定子绕组的温度升高；若保持电势不变，使出力也不变，则应增加转子的励磁电流，这使转子绕组的温度也升高。

3）频率降低时，保持机端电压不变，会使发电机结构部件产生局部高温。

频率降低时，若用增加转子电流来保持机端电压不变，这使定子铁芯中的磁通增加，定子铁芯饱和程度加剧，磁通逸出磁轭，使机座上的某些结构部件产生局部高温，有的部位甚至冒火星。

4）频率降低，影响厂用电及系统安全运行。

频率降低，使厂用电动机转速下降，厂用机械的出力降低，这将导致发电机的出力降低。

而发电机出力下降又会加剧系统频率的降低，如此循环，将影响系统稳定运行。

5）频率降低，可能引起汽轮机叶片断裂。

频率过高，对发电机运行的影响：

频率过高，使发电机的转速增加，转子离心力增大，会使转子部件损坏，影响机组安全运行。

（4）发电机功率因数允许变化范围

功率因数亦称力率，它在数值上等于有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S

式中：

φ———定子电压与电流之间的相角；P———有功功率；

Q———无功功率；S———视在功率

根据发电机运行所带有功和无功的不同，cosφ有迟相和进相之分。

发电机运行时的定子电流滞后于定子电压一个角度φ，同时向系统输出有功和无功，此工况为发电机的迟相运行，与此工况对应的cosφ为迟相功率因数。

当发电机运行时的定子电流超前于定子电压一个角度φ，发电机从系统吸取无功，用以建立机内磁场，并向系统输出有功，此工况为发电机的进相运行，与此工况对应的cosφ为进相功率因数。

发电机在cosφ变化情况下运行时，有功和无功出力一定不能超过发电机的允许运行范围。

在静态稳定条件下，发电机的允许运行范围主要决定下述四个条件：

a）原动机