核电厂电气系统-发电机运行
核电厂电气部分
核电厂电气部分1. 引言核电厂作为一种重要的清洁能源发电方式，其电气部分起着至关重要的作用。
本文将从核电厂电气系统的概述、主要设备以及运行管理等方面进行介绍。
2. 核电厂电气系统概述核电厂电气系统主要由发电机组、变压器、低压电气设备等组成。
其主要功能是将核能转化为电能，并将电能输送到电网中。
电气系统的稳定性和安全性直接影响着核电厂的正常运行。
3. 主要设备3.1 发电机组发电机组是核电厂电气系统的核心设备，其通过转动机组中的发电机使其产生电能。
发电机组通常由转子、定子、励磁系统等组成。
在核电厂中，通常采用汽轮机驱动的发电机组，其输出功率可以达到数百兆瓦。
3.2 变压器变压器在核电厂电气系统中起到电能变换的作用。
它将发电机组产生的高压电能转换为适宜输送的中低压电能，然后将其送入电网。
变压器通常分为主变压器和辅助变压器两种类型。
3.3 低压电气设备低压电气设备主要包括开关设备、保护装置和电动机等。
这些设备主要用于核电厂电气系统的控制和保护功能。
其中，开关设备用于电气系统的分、合操作；保护装置用于监测电气系统的运行状态，并在发生异常情况时进行相应的保护措施；电动机用于驱动核电厂各种设备的运行。
4. 运行管理核电厂电气部分的运行管理十分重要，对保证核电厂的安全稳定运行起着至关重要的作用。
以下是一些运行管理方面的注意事项：•定期检修：定期对核电厂电气设备进行检修和维护，确保其正常运行。
特别是对发电机组、变压器等关键设备，需要进行定期的绝缘测试和设备更换。
•运行监测：通过对核电厂电气设备的运行参数进行实时监测，并及时发现异常情况。
对于电气系统中可能发生的故障，需要建立详细的报警机制和应急预案，以便能够及时处理。
•人员培训：对核电厂电气系统操作和维护人员进行全面的培训，提高其技能水平，以确保他们能够熟练操作电气设备，并妥当应对可能发生的突发情况。
5. 安全措施核电厂电气部分的安全措施是保证核电厂运行安全的基础。
核电厂电气系统-电力系统
电气运行
• 3.有功负荷的频率静态特性曲线
电气运行
• （二）发电机的功频静态特性 • 当系统的有功功率平衡遭到破坏而引起频率 变化时，原动机的调速系统将自动地调整原动机 的进汽量，相应地增加或减少发电机的出力。当 调速器的调节过程结束，建立起新的稳定状态时 ，发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电 机组调速器的功率频率静态特性（简称为功频静 态特性）。
电气运行
电气运行
电气运行
• 调速系统调整的结果是： • 对应着负荷增大时，发电机的输出功率增 加，其频率低于初始值；反之，如果负荷减少， 调速系统调整的结果是使输出功率减少，其频率 略高于初始值。这就是频率的一次调整，它是由 调速器自动完成的。由于调整的结果是频率不能 恢复原值，故一次调整是有差的调整。
• 2.用电设备的有功功率负荷分类
• (1)与频率无关的负荷，如照明、电弧炉、整流器负荷等 。 • (2)与频率一次方成正比的负荷，如球磨机、切割机床、 压缩机、卷扬机、往复式水泵等。 • (3)与频率二次方成正比的负荷，如变压器的涡流损耗。
• (4)与频率三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力 不大的循环水泵等。
电气运行
课程:电气运行
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
电气运行
• • 一、电力系统有功功率平衡和频率调整 • 二、电力系统的无功平衡和电压调整 • 三、电力系统的稳定性
电气运行
第一节 电力有功功率平衡和频率调整
• 一、概述 • 1 ．电力系统频率变化对电能用户的影响
• （1）频率变化将引起电动机转速变化，从而影响产品的 质量。如纺织、造纸等工业生产中将因频率变化而出现残 次品。 • （2）电动机输出的有功功率与系统频率有关。系统频率 降低该就会使电动机的有功功率降低，进而影响所传动机 械的出力，降低生产率，如机械工业中大量的机床设备。 • （3）近代工业、国防和科学研究部门广泛使用电子设备 。系统频率的不稳定会影响电子设备的工作特性，降低准 确度，造成误差。频率过低时，雷达、电子计算机等重要 设施将无法运行。
核电厂的电气主接线及厂用电
核电厂的电气主接线及厂用电1. 引言核电厂作为现代社会的重要能源供应者，其电气主接线及厂用电系统起着至关重要的作用。
本文将从核电厂电气主接线和厂用电两个方面进行介绍，重点讨论其功能和关键设计因素。
2. 核电厂电气主接线核电厂的电气主接线是将发电机产生的电能传输到整个厂区各个设备和部门的关键系统。
其设计需要考虑以下几个主要因素：2.1 高可靠性和安全性作为关键能源供应系统，核电厂的电气主接线必须具备高可靠性和安全性。
这意味着系统需要具备双重或多重供电路径，以防止电力中断。
此外，应采用可靠的保护设备和自动开关装置，确保在故障发生时能够快速切换电源，并保护设备免受损坏。
2.2 抗干扰和电磁兼容性核电厂的电气主接线需要具备较高的抗干扰性能，以应对来自外界的干扰和电磁波。
这要求系统采用合适的屏蔽和滤波措施，以确保电能传输的稳定性和可靠性。
2.3 低损耗和高效率为了提高核电厂的能源利用效率，电气主接线应尽量降低能量损耗。
这要求系统采用低电阻率的导线和合理的电缆布线方式，以减少能量损耗和电压降低。
此外，应合理控制电气设备的运行负荷，以提高系统的整体效率。
3. 核电厂的厂用电系统核电厂的厂用电系统是指供应核电厂自身设备和工艺所需的电能系统。
其设计需要考虑以下几个主要因素：3.1 合理布局和分区核电厂的厂用电系统应根据各部门和设备的电能需求进行合理布局和分区。
这样可以减少电气设备之间的干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
3.2 适当容量和备用能力厂用电系统应根据核电厂设备的工作特点和负荷需求，合理确定电能的容量。
此外，还应考虑到备用能力的需求，以应对设备故障和维修期间的临时电能需求。
3.3 健康监测和维护核电厂的厂用电系统需要进行定期的健康监测和维护，以确保系统的稳定性和可靠性。
这包括定期检查电气设备的工作状态、测量电气参数，并进行必要的维护和修复工作。
4. 总结核电厂的电气主接线和厂用电系统是核电厂正常运行的重要组成部分。
核电厂的电气主接线及厂用电
大多数负荷是泵,其次为电加热元件和送排风 机
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厂用电负荷
• 一回路主系统主要负荷:主泵和电加热器 • 一回路辅助系统主要负荷
化学和容积(化容)控制系统负荷:两台离心式上充泵(数百千瓦)两台往 复式上充泵(数十千瓦) 安全注入系统负荷：高压注入泵４台（ (数百千瓦)；低压注入泵２台 （ (数百千瓦) 安全喷淋系统负荷 停堆冷却系统负荷 安全壳隔离系统电源负荷 安全壳空气净化系统电源负荷 设备冷却水系统负荷
障时台，断只有路与器故接障母至线一相组连的母母线线，断路两器个跳回闸
• 3.典型操作 ，的不情路影况间响下任，有何停一回电台路回供路断电数路。不器在会事超联故过络与两，检回修。形相成重一合 (响•2)，运4串相使行.，连运适调行度每，用调灵回而度活范进同十。分任出一围灵何线串活一都的。回路与两停两条送台进电时断出互路线不器共影
330～500kV的配电装置中。
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一、双母线接线
• 41..典接型线操特作点: I母两线组运母行线转通检过修母操联作断路器连接；每一条
• 2.优缺点分析 21，））L确取合，正合合取，2正认下上、常上上下常005L运母00运4QQ21Q、行Q联FF行QF在操S6方操断S方，Q和合作式作路式F断0引母闸电接：电器：2开运源出线QII源0两母I5母QS行 保1保线隔组线，F线Q， 险险，母为和离S。，线工电开并作源关联母支分运线路别行，，Ⅱ都接L母经至1线、一两为L台组3备、断母用5Q母路线F线器上接。I与。母两线 组
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工作I段
工作 Ⅱ段 公用 I段
公用 Ⅱ段
6KV安全 I段
核电厂电气系统-直流系统及不停电电源、事故保安电源
电气运行
第三节 事故保安电源
• 一、柴油发电机组的特点
• ( 1 ）柴油发电机组的运行不受电力系统运行的 影响，是独立的可靠电源。它起动迅速，能满足 发电厂中允许短时间断电的交流事故保安负荷的 要求。 • ( 2 ）柴油发电机组可长期运行，满足长时间事 故停电的供电要求。 • ( 3 ）柴油发电机结构紧凑，辅助设备较为简单， 热效率较高，因此经济性较好。
电气运行
• 二、蓄电池原理
•
发电厂的蓄电池组，是由许多个蓄电池相互 串联组成的，串联的个数取决于直流系统的工作 电压。常用的蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池 两种。
• 酸性蓄电池工作原理： •
电气运行
•
电气运行
• 三、充电设备 • 蓄电池只能用直流电源来充电，发电厂厂用电是交流 电。需要使用将交流电变为直流电的设备对蓄电池充电， 即整流设备，如硅整流器等。 目前，广泛采用硅整流器 作为直流电源蓄电池的充电设备。
电气运行
• 四、蓄电池和充电设备的运行 • （一）运行方式
电气运行
• 蓄电池组的运行方式有两种方式：一种是充放电方式，一 种是浮充电方式。 • （1）充放电方式：蓄电池经常接在直流母线上供负荷用 电，充电机组则断开。在充电时，起动充电机组，一方面 向蓄电池充电补充能量的储存（充电每两天进行一次）； 另一方面供经常性负荷用电。 • （2）浮充电方式：用浮充电机组、硅整流器或晶闸管整 流器作为浮充电源，浮充源与蓄电池并列运行于直流母线 上。浮充电源一方面供经常性的直流负荷用电，另一方面 以很小的电流向蓄电池充电，以补偿蓄电池自放电的损耗。 • 一般以采用浮充电的方式居多。
电气运行
• 其主要作用是为如下负荷提供直流电源： • (l）控制室及就地操作的主配电装置、厂用配电 装置的控制、信号回路，以及各级配电装置的断 路器控制回路等。 • (2）直流控制的各级厂用电动机的控制、信号回 路。 • (3）汽轮机、给水泵的直流润滑油泵及发电机直 流氢冷密封油泵的电动机。 • (4）事故照明网络。 • (5）继电保护及自动装置。 • (6）其他直流用电设备，如 UPS 、通信备用电源、
核电厂电气系统-核电厂厂用电
核电站电气系统
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
学习主要内容
第一章 概论
第二章 电气主接线
第三章 核电厂用电 第四章 互感器
第五章 成套配电装臵
第六章 短路电流分析计算 第七章 电气设备选择 第八章 控制室 第九章 核电厂的直流系统 第十章 电气信号监测及断路器控制回路 第十一章 电气设备的接地装臵 第十二章 同步发电机、变压器的运行及应急柴油发电机
• 380V IE 级电力系统：
• 本系统有 4 段母线， 380v 安全母线 I 段和II段， 由 6kv 安全母线I段分别通过 1 号和 2 号堆变供 电， 380v 安全母线III段和IV段由 6kv 安全母线 II段分别通过 3 号和4 号堆变供电。
• 由 380V 专设安全设施开关柜和配电屏馈电的设备 及由 380V 专设安全设施电动机控制屏供电的安全 重要电动机负载护用熔断器和热继电器构成的短路 和过载保护装等。
• (3)仪表和控制用电力系统
• 仪表和控制用电力系统向在短时或全部失去交流电源时仍 需工作的设备和系统提供可靠的220V交流电源。这些系统包括 反应堆紧急停堆系统以及某些其他非安全有关的负载，如电厂 计算机。 • 。
• (3)仪表和控制用电力系统
•
本系统设有四台单相逆变装臵，每一台逆变装 臵向每一个专设安全设施通道的 220V交流重要仪 表电源母线供给一个平稳的交流电源。 • 逆变装臵的输入是多重的：正常输入来自三相 50周波交流电（380V安全母线I-IV段），另有一个 备用 220V直流电源，由相应的专设安全设施通道 的220V直流母线供电（每一220V直流母线供给 2 台逆变装臵）。 如果一台逆变装臵退出运行，从 380V安全母线II段或IV段供电的一台380／220V自 动感应调压器将取代电力系统 ♦ 厂用变压器和启动变压器； ♦ 6kv 开关柜，工作母线I段和II段以及公用母线I段和 II段。 ♦ 6.3kV / 400v 堆用变压器（ 5 号， 6 号）、化水 变压器及工作变压器 ♦ 与 6kv工作母线 I 段和II段及与公用母线工段和II 段相连接的 380v 开关柜和配电屏。 ♦ 3 80v 电动机控制屏。
核电厂系统与设备
核电厂系统与设备1. 引言核电厂是利用核能产生电能的设施，其系统与设备是核电厂运行的重要组成部分。
本文将介绍核电厂系统与设备的基本概念、功能以及运行原理。
主要包括核反应堆系统、蒸汽发生器系统、蒸汽涡轮发电机组系统、冷却系统和辅助系统等内容。
2. 核反应堆系统核反应堆是核电厂的核心部分，负责产生核裂变反应，并将反应产生的热能转化为电能。
核反应堆通常由反应堆厂房、堆芯和控制系统组成。
2.1 反应堆厂房反应堆厂房是核反应堆的工作区域，它提供了必要的安全保护和辐射屏蔽。
反应堆厂房通常由混凝土构成，具有很强的防护能力，以防止放射性物质泄漏。
2.2 堆芯堆芯是核反应堆中的关键部分，它包含着核燃料和冷却剂。
核燃料通常采用铀或钚等放射性物质，它们在核裂变反应中产生大量的热能。
冷却剂通常是水或气体，它们用来冷却核燃料和带走产生的热能。
2.3 控制系统核反应堆的控制系统用于控制核反应的强度和稳定性，以确保核反应堆的安全运行。
控制系统通常由反应性装置、测量装置和调节装置等组成，通过监测和调节堆芯中的核燃料浓度和冷却剂流量，以实现对反应堆的精密控制。
3. 蒸汽发生器系统蒸汽发生器系统是核电厂中的热能转换装置，将核反应堆产生的热能转化为蒸汽能，驱动蒸汽涡轮发电机组产生电能。
蒸汽发生器系统通常由蒸汽发生器、蒸汽管道和蒸汽阀门等组成。
核反应堆中的冷却剂在经过蒸汽发生器时，被加热转化为高温高压的蒸汽。
蒸汽通过蒸汽管道传送到蒸汽涡轮发电机组，进而驱动发电机转动产生电能。
4. 蒸汽涡轮发电机组系统蒸汽涡轮发电机组系统是核电厂中的发电装置，负责将蒸汽能转化为电能。
蒸汽涡轮发电机组通常由蒸汽涡轮、发电机和调速器等组成。
蒸汽涡轮接收来自蒸汽发生器系统的高温高压蒸汽，通过旋转驱动发电机的转子转动。
发电机将机械能转换为电能，供给电网或其他相关设备。
调速器用于控制蒸汽涡轮的转速，以使蒸汽涡轮发电机组能够稳定产生电能。
5. 冷却系统冷却系统是核电厂中的重要设备，用于保持核反应堆和其他设备的温度正常，防止过热和工作失效。
核电厂电气系统与设备
1.成套配电装置的特点（1）、电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳内，相间与对地距离可以缩小，结构紧揍，占地面积小。
（2）、所有电器元件已在工厂组装成一整体，现场安装工作量大大减小，有利缩短建设周期，也便于扩建与搬迁。
（3）、运行可靠性高，维护方便（4）、耗用钢材较多，造价较高。
2.发电机与配电装置的连接有三种方式，即用电缆、敞露母线、封闭母线连接。
3.电气主接线图一般画成单线图4.核电厂主要有三种主接线：高压开关站主接线、发变组接线、厂用电接线。
5.在两组母线间，装有三个断路器，可引接二个回路，又称为二分之三接线。
6.双母线接线特点（1）、检修任一组母线时，不会停止对用户连续供电。
（2）、运行调度灵活，通过倒换操作可形成不同的运行方式（3.）在特殊需要时，可以用母联与系统进行同期或解列操作。
7.厂用耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。
8.厂用电系统的主要功能是在任何工况下：（1）为核电厂的厂用点设备提供安全可靠的电源。
（2）并对与核安全有关的系统与设备提供应急电源，以确保核电站的安全运行。
励磁方式分为：用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；用硅整流器装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统用硅整流器将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
同步发电机并联运行的优点1.电能的供应可以相互调剂，合理使用2.增加供电的可靠性3.提高供电的质量，电网的电压与频率能保持在要求的恒定范围内4.系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负载，互相起补偿作用。
5.联成大电力系统，有可能使发电厂布局更加合理。
同步电动机的异步起动方法首先将同步电动机的励磁绕组通过一个电阻短接。
第二步，将同步电动机的定子绕组接通三相交流电源。
第三步，当同步电动机的转速达到同步转速的95％左右时，将励磁绕组与直流电源接通，则转子磁极就有了确定的极性，依靠转子磁场与定子磁场之间的吸引力将转子逐渐牵入同步。
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第一节 发电机运行方式
7/12/2014
电气运行
发电机按制造厂铭牌额定参数运行的方式， 称为额定运行方式。发电机的额定参数是制 造厂对其在稳定、对称运行条件下规定的最 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。所以一般情况下， 发电机应尽量保持在额定或接近额定工作状 态下运行。
电气运行
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同步发电机的运行
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
电气运行
第一节 发电机运行方式 第二节 同步发电机的启动、升压和并列 第三节 发电机接带负荷和运行中负荷的调整 第四节 发电机解列、停机操作步骤 第五节 同步发电机的励磁与灭磁 第六节 同步发电机的进相运行 第七节 同步发电机的异常与事故
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电气运行
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绝缘漆烧焦、起泡。
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电气运行
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。在正常情况下， 定子绕组的绝缘能耐受1.3倍额定电压。但对 运行多年、绝缘已老化或本省有潜伏性绝缘 缺陷的发电机，升高电压运行，定子绕组的 绝缘可能被击穿。 7/12/2014
主要内容
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电气运行
主要内容：
一.发电机额定运行方式 二.发电机允许运行方式 1.发电机允许温度和温升 2.冷却介质的质量、温度、压力 允许范围 3.发电机电压允许变化范围 4.发电机频率允许变化范围 5.发电机功率因数允许变化范围 6.定子不平衡电流允许范围 7.发电机组绝缘电阻允许范围
一般来说，发电机温度若超过额定允许温度 6℃长期运行，其寿命会缩短一半（即6℃规 则）。 发电机的连续工作容量主要决定于定子绕组、 转子绕组和定子铁芯的温度。 发电机定子铁芯的允许温度不应超过定子绕 组的允许温度。
1.发电机允许温度和温升
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电气运行
（1）氢气的质量、压力和温度 机组运行时，为防止氢气爆炸，氢气比许达到规定标准：氢气 纯度正常时应维持98%或以上，其湿度在大气压下，含水量不大于 2g/m3。氢冷发电机氢气压力的高低，直接影响发电机组的温度和温升。 任何情况下，发电机的最高和最低运行氢压不得超越制造厂的规定。 3 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。温度太低，机内容易结露， 温度太高，影响发电机的出力。
定子内冷水压得高低，影响定子绕组的效 果，影响机组出力，故机组内冷水压力应符 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。
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电气运行
发电机电压在额定值的±5%范围内，允许长 期按额定出力运行。 发电机电压最大变化范围不得超过额定值的 ±10%。
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电气运行
PG =UIcosφ = （E0U）*sinδ /Xd
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电气运行
（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，这就会使转子绕组温 度升高。当电压升高到1.3~1.4倍额定电压运 行时，转子表面脉动损耗增加（这些损耗与 电压的平方成正比），使转子绕组的温度有 可能超过允围
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电气运行
（2)冷却水的水质、温度和水压 a.水质的影响 冷却水的水质对发电机的运行有很大的影响，如果导电率大 于规定值，运行中会引起教导泄漏电流，使绝缘引水管老化，过 大的泄漏电流还会引起相间闪络；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。
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电气运行
b.温度的影响
水内冷发电机的进水温度的高低对其运行 有很大影响，定子内冷水进水温度过高，影 响发电机的出力，而水温过低，则使机内结 露。 另外出水温度也不得超过规定值，以防 止出水温度过高，引起水汽化而使绕组超温 烧坏。
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电气运行
c.水压的影响
一.发电机额定运行方式
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电气运行
允许运行方式：
由于电网负荷的变化，不可能所有的发 电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 运行方式为允许运行方式。
二、发电机允许运行方式
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电气运行
3.发电机电压允许变化范围
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电气运行
（1）电压低于额定值对发电机运行的主要影响如下：
1）降低发电机并列运行的稳定性和电压调节的稳定 性。当电压降低时，功率极限降低，若保持输出功率 不变，则势必增大功角接近90°，并列运行稳定性愈 差，容易引起发电机振荡或失步。另外，电压降低时 发电机铁芯可能出于不饱和状态，其运行点可能落空 在空载特性的直线部分，励磁电流作小范围的调节都 会造成发电机电压的大幅变动，且难以控制。 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，若保持出力不变，则定子电流升高，有可 能使定子温度超过允许值。 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的运行。
电气运行
正常运行时，发电机的频率应经常保持在50Hz运行。 频率正常变化范围应在额定值的±0.2Hz以内，最大偏差不超过额定值 的±0.5Hz。 频率超过额定的±2.5Hz时，应立即停机。