[工学]第8章同步发电机的运行监视及异常运行

North China Electric Power University
无刷励磁系统原理图
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自并励励磁系统原理图
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主励 磁机
汽轮发电机组
定子发出三相 100HZ交流电流
冷备用状态 检修人员已向运行人员办理了工作票终结手续，全部检修人 员已撤离现场，“在此工作”牌已全部除去，常设遮拦恢复 并挂上“高压，生命危险！”标志，所有接地措施均已解除， 各部分绝缘电阻测量合格。
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发电机的启动
热备用状态 除高压断路器未合外，所有的一/二次设备（包括合上应投入 运行设备的隔离开关、电压互感器的初、次级、励磁系统已 改至热备用，操作能源已投入）均已投运。
经高电阻接地方式
适用于200MW及以上的大机组。 具体装置是将电阻R经单相接地变压器T0（配电变压器或电
压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变 压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取100V 或220V。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜 。 部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻 。 发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全 相的过电压不超过2.6倍额定相电压；限制接地故障电流不 超过10~15A；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生 单相接地时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护 不带时限立即跳闸。
发电机额定电压（kV）
6.3 10.5
13.8~15.7
18~20
发电机额定容量（MW） ≤50 50~100 125~200

总结词
同步发电机在稳态运行时存在功率极限和稳定极限，这些极限决定了发电机的运 行范围和稳定性。
详细描述
功率极限包括额定功率和最大允许功率，分别表示发电机在正常工作条件下的输 出能力和承受的最大功率。稳定极限则表示发电机在受到扰动后恢复稳态运行的 能力。
同步发电机的运行状态与调整范围
总结词
同步发电机的运行状态可分为正常运行状态、异常运行状态 和停机状态，每种状态都有相应的调整范围。
详细描述
正常运行状态下，发电机根据负载需求在一定范围内调整输 出功率和电压。异常运行状态下，发电机可能需要采取措施 来恢复稳定或避免损坏。停机状态下，发电机停止运行并进 行维护检查。
03
CHAPTER
同步发电机的稳态运行分析
同步发电机的有功功率与无功功率调节
有功功率调节
有功功率的调节主要通过原动机输入 功率的改变来实现，包括对汽轮机或 水轮机的控制。调节有功功率可以稳 定电网频率，满足系统负荷需求。
大型火力发电厂通常配备多台同步发电机组，以满足高峰用电需求和备用容量的需 求。
水力发电站中的应用
水力发电站利用水流驱动水轮机 带动同步发电机旋转，产生电能。
同步发电机在水力发电站中起到 将水能转化为电能的作用，同时
保持电力系统的稳定运行。
水力发电站通常在河流、水库等 水资源丰富的地区建设，以满足
当地及周边地区的用电需求。
当发电机向系统提供有功功率并吸收一定的无功功率时，称为滞相运行。滞相运行会导致发电机端电压下降，需 通过增加励磁电流来维持电压稳定。
同步发电机的调压与调频
调压
同步发电机的调压方式主要有两种，一是通过调节励磁电流改变机端电压；二是通过调 节原动机的输入功率改变频率，进而影响机端电压。调压的主要目的是维持发电机端电

四．实验设备及仪器
1．电机导轨及转速测量（NMEL-13） 2．交流电压表、电流表、功率、功率因数表 3．可调电阻箱（NMEL-03/4） 4．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1） 5．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2） 6．同步发电机励磁电源（NMEL-18/3） 7．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B） 8．三相同步电机 M08 9．直流并励电动机 M03
第四章 同步电机
实验八 三相同步发电机的运行特性
一．实验目的
1．用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2．由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。
二．预习要点
1．同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？ 2．这些基本特性各在什么情况下测得？ 3．怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？
图4-2 上升和下降两条空载特性
图4-3 校正过的下降空载特性

7
8
If（A） 4．测同步发电机在纯电阻负载时的外特性 （1）把三相可变电阻器 RL 调至最大，按空载试验的方法起动直流电动机，并调节其转速达同步发电机额定 转速 1500r/min，且转速保持恒定。 （2）开关 S 闭合，发电机带三相纯电阻负载运行。 （3）合上同步电机励磁电源船形开关，调节发电机励磁电流 If 和负载电阻 R 使同步发电机的端电压达额定 值 380V，且负载电流亦达额定值。 （4） 保持这时的同步发电机励磁电流 If 恒定不变，调节负载电阻 R，测同步发电机端电压和相应的平衡负载 电流，直至负载电流减小到零，测出整条外特性。记录 5-6 组数据于表 4-6 中。 表 4-6 n=nN=1500r/min If= A cos=1 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 U（V） I（A）

▪ 三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场
▪ 与转子d轴重合时，气隙最小，则电感系数L大，需i小； ▪ 与转子q轴重合时，气隙最大，则电感系数L小，需i大； ▪ 磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量
和直流分量： ia = iω + i2ω + iα
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电力系统暂态分析
电力系统暂态分析
第8章 电力系统三相短路的暂态过程
8．1 短路的基本概念 8．2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8．3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8．4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析
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8．1 短路的基本概念
电力系统暂态分析
• 故障：一般指短路(横向故障)和断线(纵向故 障),分为简单故障和复杂故障
Ria
+ L dia dt
= U m sin(ωt + θ )
其解就是短路的全电流，由两部分组成：
稳态分量 i∞a (强制分量、交流分量或周期分量 ipa ）和暂态
分量（自由分量、直流分量或非周期分量）。
i∞a = ipa = Im sin(ωt + θ − ϕ )
Im =
Um
R 2 + (ωL)2
• 简单故障：电力系统中的单一故障 • 复杂故障：同时发生两个或两个以上故障 • 短路：一切不正常的相与相之间或相与地之
间（对中性点接地系统）发生连接的情况。
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电力系统暂态分析
8.1.1 短路的类型
各种短路的示意图和代表符号
短路种类
示意图
代表符号
三相短路
f(3)
两相短路接地