发电厂电气运行检修培训-项目2-同步发电机运行.ppt
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1、项目二同步发电机运行项目二同步发电机运行一、发电机工作原理及基本结构一、发电机工作原理及基本结构1.1.交流电机的结构交流电机的结构2.2.同步发电机类型同步发电机类型3.3.同步发电机原理及结构同步发电机原理及结构4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统 1.1.交流电机的结构交流电机的结构异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机2.2.同步发电机原理同步发电机原理vv主磁场的产生:主磁场的产生:主磁场的产生:主磁场的产生:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性励磁绕组通以直流励磁电流
2、,建立极性相间的励磁磁场,即产生主磁场。相间的励磁磁场,即产生主磁场。相间的励磁磁场,即产生主磁场。相间的励磁磁场,即产生主磁场。vv载流导体:载流导体:载流导体:载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。应电势或者感应电流的载体。应电势或者感应电流的载体。应电势或者感应电流的载体。vv感应电动势:感应电动势:感应电动势:感应电动势:原动机拖动转子旋转,主磁场随转轴一起原动机拖动转子旋转,主磁场随转轴一起原动机拖动转子旋转,主磁场随转轴一起原动机拖动
3、转子旋转,主磁场随转轴一起旋转并依次切割定子各相绕组,电枢绕组中将会感应出大旋转并依次切割定子各相绕组,电枢绕组中将会感应出大旋转并依次切割定子各相绕组,电枢绕组中将会感应出大旋转并依次切割定子各相绕组,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。f f =pn60感应电动势的频率感应电动势的频率频率与转速间有严格不变的关系频率与转速间有严格不变的关系n=60f fp=60501=3000(r/min)pn130002150031000p_极对数极对数n_同
4、步转速同步转速(转转/分分)其中其中例例:n=60f fp50601.1.同步发电机原理同步发电机原理2.2.同步电机的类型同步电机的类型 按运行方式分按运行方式分发电机发电机发电机发电机 将机械能转换成电能输出将机械能转换成电能输出将机械能转换成电能输出将机械能转换成电能输出汽轮发电机汽轮发电机 原动机为汽轮机原动机为汽轮机水轮发电机水轮发电机 原动机为水轮机原动机为水轮机其他发电机其他发电机 原子能、风力、柴油发电机等。原子能、风力、柴油发电机等。电动机电动机电动机电动机 将电能转换成机械能输出将电能转换成机械能输出将电能转换成机械能输出将电能转换成机械能输出调相机调相机调相机调相机 不带
5、有功负荷的同步电动机,专门不带有功负荷的同步电动机,专门不带有功负荷的同步电动机,专门不带有功负荷的同步电动机,专门用来发出无功功率,又称为补偿机。用来发出无功功率,又称为补偿机。用来发出无功功率,又称为补偿机。用来发出无功功率,又称为补偿机。按转子结构形式分按转子结构形式分隐极式隐极式高速电机,卧式高速电机,卧式用于汽轮发电机用于汽轮发电机凸极式凸极式低速电机,立式,低速电机,立式,用于水轮发电机。用于水轮发电机。隐极机转子隐极机转子凸极机转子凸极机转子2.2.同步电机的类型同步电机的类型定子:定子铁心定子:定子铁心+定子绕组定子绕组3.3.同步电机的结构同步电机的结构 转子部分:主要包括转
6、子铁心和励磁绕组转子部分:主要包括转子铁心和励磁绕组3.3.同步电机的结构同步电机的结构3.3.同步电机的结构同步电机的结构3.3.同步电机的结构同步电机的结构u什么是励磁?什么是励磁?什么是励磁?什么是励磁?p导体切割磁力线感生电动势导体切割磁力线感生电动势导体切割磁力线感生电动势导体切割磁力线感生电动势e ep励磁就是提供一个磁场励磁就是提供一个磁场励磁就是提供一个磁场励磁就是提供一个磁场B BE=4.44fNv对于发电机来说,励磁就是产生磁通对于发电机来说,励磁就是产生磁通4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统122023/5/244.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统励磁系
7、统组成励磁系统组成 励磁功率单元:励磁功率单元:励磁功率单元:励磁功率单元:一部分用于向发电机的磁场绕一部分用于向发电机的磁场绕一部分用于向发电机的磁场绕一部分用于向发电机的磁场绕组组组组提供直流电流提供直流电流提供直流电流提供直流电流,以建立直流磁场。,以建立直流磁场。,以建立直流磁场。,以建立直流磁场。励磁控制部分:励磁控制部分:励磁控制部分:励磁控制部分:用于在正常运行或发生事故时用于在正常运行或发生事故时用于在正常运行或发生事故时用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流调节励磁电流调节励磁电流调节励磁电流,以满足运行的需要。包括励磁调,以满足运行的需要。包括励磁调,以满足运行的需要。包括
8、励磁调,以满足运行的需要。包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等。节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等。节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等。节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等。4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统励磁系统任务励磁系统任务 v在正常情况下,供给发电机励磁电流,并根据发在正常情况下,供给发电机励磁电流,并根据发在正常情况下,供给发电机励磁电流,并根据发在正常情况下,供给发电机励磁电流,并根据发电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机
9、的励磁电流,以维持发电机端电压为规定的水平。磁电流,以维持发电机端电压为规定的水平。磁电流,以维持发电机端电压为规定的水平。磁电流,以维持发电机端电压为规定的水平。v合理分配并列运行发电机间的无功负荷。合理分配并列运行发电机间的无功负荷。合理分配并列运行发电机间的无功负荷。合理分配并列运行发电机间的无功负荷。v发电机电压急剧降低时,迅速加大励磁电流,以发电机电压急剧降低时,迅速加大励磁电流,以发电机电压急剧降低时,迅速加大励磁电流,以发电机电压急剧降低时,迅速加大励磁电流,以改善系统的运行条件,提高系统的稳定性和可靠性。改善系统的运行条件,提高系统的稳定性和可靠性。改善系统的运行条件,提高系统
10、的稳定性和可靠性。改善系统的运行条件,提高系统的稳定性和可靠性。励励磁磁方方式式直流励磁机直流励磁机交流励磁机交流励磁机静止励磁方式静止励磁方式交流励磁机静止整流器励交流励磁机静止整流器励磁方式(有刷)磁方式(有刷)交流励磁机旋转整流器励交流励磁机旋转整流器励磁方式(无刷)磁方式(无刷)励磁方式励磁方式 4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统励磁调节器励磁调节器交流静止整流器励磁方式(三机同轴励磁)交流静止整流器励磁方式(三机同轴励磁)交流静止整流器励磁方式(三机同轴励磁)交流静止整流器励磁方式(三机同轴励磁)中频副励中频副励磁机磁机500Hz主励磁机主励磁机100Hz同步发电机同步发电
11、机50Hz发电机转轴发电机转轴灭磁开关灭磁开关TVTA4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统交流旋转整流器励磁方式(无刷励磁)交流旋转整流器励磁方式(无刷励磁)交流旋转整流器励磁方式(无刷励磁)交流旋转整流器励磁方式(无刷励磁)中频副中频副励磁机励磁机500Hz主励磁机主励磁机100Hz同步发电机同步发电机50Hz励磁调节器励磁调节器灭灭磁磁开开关关4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统无刷励磁系统主要由主励磁机、副励磁机、旋转整流器、自动无刷励磁系统主要由主励磁机、副励磁机、旋转整流器、自动无刷励磁系统主要由主励磁机、副励磁机、旋转整流器、自动无刷励磁系统主要由主励磁机、副励磁机
12、、旋转整流器、自动电压调节器(电压调节器(电压调节器(电压调节器(AVRAVRAVRAVR)、灭磁开关与转子过电压保护装置等组成。)、灭磁开关与转子过电压保护装置等组成。)、灭磁开关与转子过电压保护装置等组成。)、灭磁开关与转子过电压保护装置等组成。静止励磁方式(自并励系统)静止励磁方式(自并励系统)静止励磁方式(自并励系统)静止励磁方式(自并励系统)4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统n在正常运行时,能按照负荷电流和电压的变化,在正常运行时,能按照负荷电流和电压的变化,在正常运行时,能按照负荷电流和电压的变化,在正常运行时,能按照负荷电流和电压的变化,自动地改变励磁电流,以维持电压在
13、给定值水平自动地改变励磁电流,以维持电压在给定值水平自动地改变励磁电流,以维持电压在给定值水平自动地改变励磁电流,以维持电压在给定值水平,并能稳定分配机组间的无功负荷;并能稳定分配机组间的无功负荷;并能稳定分配机组间的无功负荷;并能稳定分配机组间的无功负荷;n应有足够的功率输出,在电力系统发生事故,电应有足够的功率输出,在电力系统发生事故,电应有足够的功率输出,在电力系统发生事故,电应有足够的功率输出,在电力系统发生事故,电压降低时,能迅速地将发电机的励磁加大到最大值,压降低时,能迅速地将发电机的励磁加大到最大值,压降低时,能迅速地将发电机的励磁加大到最大值,压降低时,能迅速地将发电机的励磁加
14、大到最大值,以以以以实现强行励磁的作用实现强行励磁的作用实现强行励磁的作用实现强行励磁的作用;4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统x励磁调节器励磁调节器 p励磁调节器主要作用励磁调节器主要作用 n发电机通过闭合磁场断路器,然后闭合起励回路中发电机通过闭合磁场断路器,然后闭合起励回路中发电机通过闭合磁场断路器,然后闭合起励回路中发电机通过闭合磁场断路器,然后闭合起励回路中的电源断路器,使发电机励磁。最初的励磁电流能使的电源断路器,使发电机励磁。最初的励磁电流能使的电源断路器,使发电机励磁。最初的励磁电流能使的电源断路器,使发电机励磁。最初的励磁电流能使发电机的电压上升到额定电压的发电机的
15、电压上升到额定电压的发电机的电压上升到额定电压的发电机的电压上升到额定电压的15301530。n当达到额定电压的当达到额定电压的当达到额定电压的当达到额定电压的1010的时候,整流单元就可以运的时候,整流单元就可以运的时候,整流单元就可以运的时候,整流单元就可以运行,并且参与建立发电机电压过程;当发电机电压超行,并且参与建立发电机电压过程;当发电机电压超行,并且参与建立发电机电压过程;当发电机电压超行,并且参与建立发电机电压过程;当发电机电压超过额定电压的过额定电压的过额定电压的过额定电压的7070时,起励回路断路器在电流为零的时,起励回路断路器在电流为零的时,起励回路断路器在电流为零的时,起
16、励回路断路器在电流为零的条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控条件下断开。然后整流器装置在自动电压调节器的控制下,提供磁场电流,从而精确的调节同步发电机的制下,提供磁场电流,从而精确的调节同步发电机的制下,提供磁场电流,从而精确的调节同步发电机的制下,提供磁场电流,从而精确的调节同步发电机的电压和无功功率。电压和无功功率。电压和无功功率。电压和无功功率。x励磁调节器励磁调节器 p发电机起励发电机起励 4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统n发电机端出现故障,如短路、错误的同步或异步运发电机
17、端出现故障,如短路、错误的同步或异步运发电机端出现故障,如短路、错误的同步或异步运发电机端出现故障,如短路、错误的同步或异步运行,行,行,行,会引起反向的感应磁场电流,该电流在转子回路会引起反向的感应磁场电流,该电流在转子回路会引起反向的感应磁场电流,该电流在转子回路会引起反向的感应磁场电流,该电流在转子回路中会产生过电压。中会产生过电压。中会产生过电压。中会产生过电压。n过电压保护采用跨接器电路,过电压保护采用跨接器电路,过电压保护采用跨接器电路,过电压保护采用跨接器电路,转子回路出现过电压转子回路出现过电压转子回路出现过电压转子回路出现过电压时,与灭磁电阻器相连的晶闸管被触发,立即将灭磁时
18、,与灭磁电阻器相连的晶闸管被触发,立即将灭磁时,与灭磁电阻器相连的晶闸管被触发,立即将灭磁时,与灭磁电阻器相连的晶闸管被触发,立即将灭磁电阻器并联连接到转子回路上电阻器并联连接到转子回路上电阻器并联连接到转子回路上电阻器并联连接到转子回路上,同时发出跳闸命令使,同时发出跳闸命令使,同时发出跳闸命令使,同时发出跳闸命令使磁场断路器立即断开。磁场断路器立即断开。磁场断路器立即断开。磁场断路器立即断开。4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统p过电压保护过电压保护过电压保护过电压保护x励磁调节器励磁调节器 n正常停机时采用逆变灭磁,事故停机时跳开磁场断正常停机时采用逆变灭磁,事故停机时跳开磁场断
19、正常停机时采用逆变灭磁,事故停机时跳开磁场断正常停机时采用逆变灭磁,事故停机时跳开磁场断路器,投灭磁电阻灭磁。路器,投灭磁电阻灭磁。路器,投灭磁电阻灭磁。路器,投灭磁电阻灭磁。nABBABB的标准解决方案是交流灭磁,包括安装于整流的标准解决方案是交流灭磁,包括安装于整流的标准解决方案是交流灭磁,包括安装于整流的标准解决方案是交流灭磁,包括安装于整流桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器、灭磁电阻以桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器、灭磁电阻以桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器、灭磁电阻以桥交流侧的磁场断路器、晶闸管跨接器、灭磁电阻以及脉冲截止回路等。及脉冲截止回路等。及脉冲截止回路等。及脉冲截止回
20、路等。n当收到来自发电机保护或者内部的励磁保护跳闸当收到来自发电机保护或者内部的励磁保护跳闸当收到来自发电机保护或者内部的励磁保护跳闸当收到来自发电机保护或者内部的励磁保护跳闸命令,在断开交流磁场断路器的同时截止脉冲并触命令,在断开交流磁场断路器的同时截止脉冲并触命令,在断开交流磁场断路器的同时截止脉冲并触命令,在断开交流磁场断路器的同时截止脉冲并触发晶闸管跨接器以接通灭磁电阻。发晶闸管跨接器以接通灭磁电阻。发晶闸管跨接器以接通灭磁电阻。发晶闸管跨接器以接通灭磁电阻。x励磁调节器励磁调节器 p灭磁方式灭磁方式灭磁方式灭磁方式4.4.同步发电机励磁系统同步发电机励磁系统5.5.发电机冷却方式发电
21、机冷却方式u发发发发电电电电机机机机的的的的发发发发热热热热部部部部件件件件:主主主主要要要要是是是是定定定定子子子子绕绕绕绕组组组组、定定定定子子子子铁铁铁铁芯芯芯芯(磁磁磁磁滞滞滞滞与与与与涡涡涡涡流流流流损损损损耗耗耗耗)和和和和转转转转子子子子绕绕绕绕组组组组。必必必必须须须须采采采采用用用用高高高高效效效效的的的的冷冷冷冷却却却却措措措措施施施施,使使使使这这这这些些些些部部部部件件件件所所所所发发发发出出出出的的的的热热热热量量量量散散散散发发发发除除除除去去去去,以以以以使使使使发发发发电电电电机机机机各各各各部部部部分分分分温温温温度度度度不不不不超超超超过允许值。过允许值。过
22、允许值。过允许值。v水水水水-氢氢氢氢-氢氢氢氢冷冷冷冷却却却却方方方方式式式式:即即即即发发发发电电电电机机机机定定定定子子子子绕绕绕绕组组组组及及及及引引引引线线线线是是是是水水水水内内内内冷冷冷冷,发发发发电电电电机机机机的的的的转转转转子子子子绕绕绕绕组组组组是是是是氢氢氢氢内内内内冷冷冷冷,转转转转子子子子本本本本体体体体及及及及定定定定子子子子铁铁铁铁芯芯芯芯是是是是氢氢氢氢气气气气表表表表面面面面冷冷冷冷却却却却。为为为为此此此此,发发发发电电电电机机机机还还还还设设设设有有有有定定定定子子子子水水水水冷冷冷冷系系系系统统统统,发发发发电电电电机机机机氢氢氢氢冷冷冷冷系系系系统统
23、统统和和和和为为为为防止氢气从轴封漏出的密封油系统。防止氢气从轴封漏出的密封油系统。防止氢气从轴封漏出的密封油系统。防止氢气从轴封漏出的密封油系统。w发电机定子冷却水系统的主要作用:发电机定子冷却水系统的主要作用:发电机定子冷却水系统的主要作用:发电机定子冷却水系统的主要作用:用以保证用以保证用以保证用以保证向线圈不间断的供水,使定子线圈得到冷却,使向线圈不间断的供水,使定子线圈得到冷却,使向线圈不间断的供水,使定子线圈得到冷却,使向线圈不间断的供水,使定子线圈得到冷却,使定子线圈温度保持在允许范围内。应监视进出水定子线圈温度保持在允许范围内。应监视进出水定子线圈温度保持在允许范围内。应监视进
24、出水定子线圈温度保持在允许范围内。应监视进出水温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设温、水压、流量和水的导电率等参数。系统还设有自动水温调节器,以调节定子线圈进水温度,有自动水温调节器,以调节定子线圈进水温度,有自动水温调节器,以调节定子线圈进水温度,有自动水温调节器,以调节定子线圈进水温度,使之保持基本稳定,另外,系统还设置了离子交使之保持基本稳定,另外,系统还设置了离子交使之保持基本稳定,另外,系统还设置了离子交使之保持基本稳定,另外,系统还设置了离子交换器,用以提高和保持冷却水的水质。换器,用以提高和
25、保持冷却水的水质。换器,用以提高和保持冷却水的水质。换器,用以提高和保持冷却水的水质。5.5.发电机冷却方式发电机冷却方式x系统的主要设备系统的主要设备系统的主要设备系统的主要设备:定子冷却水箱、定子冷却水泵、定子冷却水箱、定子冷却水泵、定子冷却水箱、定子冷却水泵、定子冷却水箱、定子冷却水泵、定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。仪等及有关
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