发电机变压器部分讲义

发电机部分变压器部分电气设备部分水轮发电机第一节同步发电机工作原理同步电机的基本特点是：同步电机的转子转速n恒等于定子旋转磁场的同步转速n1，它和电网的频率f之间严格遵守下式关系：n=n1=60f/p （r/min） p为同步电机的转子磁极对数同步电机即由此得名。

我国的工业频率规定为f=50Hz，而电机的磁极对数p是整数，因此，对某一台具体的同步电机而言，其转速总为一固定值，例如：皂角湾电站发电机磁极对数为6对，则其同步转速n=60f/p=3000/6=500转/分。

同步电机和其他电机一样，从原理上讲是可逆的，它不仅可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行。

同步发电机是同步电机的一种，是专门用于产生三相交流电能的电源装置，在现代电力行业，根据原动机不同，常见的同步发电机有水轮发电机，汽轮发电机。

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。

图为转子是二极时的同步电机结构原理图。

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（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中经过滑环（图中未画出）通入一定的直流电励磁，由于原动机的拖动，那么就会在转子上得到一个机械的旋转磁场，该磁场对定子磁场发生相对运动，根据电磁感应原理，就会在定子中感应出三相对称交流电势。

由于定子绕组制造时，三相对称绕组在空间上互差120电角度，因此三相电势也在时间上相差120电角度。

如果同步发电机接上负载，就会有三相电流流过，这时，同步发电机将机械能转换为电勇。

接入电网的同步发电机，在一定条件下，也可以作电动机运行，这时同步电动机便将电能转换为机械能。

第二节同步发电机基本结构一、基本结构：发电机本体主要是由一个不动的定子（以水轮发电机组为例包括上机架、下机架、定子铁芯、定子绕组、推力轴承、导向轴承、冷却装置等）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，能产生磁场。

定子有时也称为电枢，转子有时也称为磁极。

转子的结构一般有两种基本型式，一种称为凸极式；另一种称为隐极式。

凸极式发电机从转子上看，有着明显的磁极，如图（a）所示。

当通有直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极交替出现南极S和北极N。

凸极式转子短而粗，适用于转速较低的机组，如水轮发电机组，风能发电机组等；转子结构型式图(a) 凸极式（四极）；（b）隐极式（两极）隐极式发电机从转子上看，没有凸出的磁极，如图3-1-2（b）所示。

但通入励磁电流后，沿转子圆周也会交替出现南极和北极的极性。

隐极式转子细而长，适用于转速较高的机组，如汽轮发电机组。

二、水轮发电机通常小容量水轮发电机常布置为卧式安装，而大容量水轮发电机，由于原动机的要求，都采用竖轴式（立式）安装。

其中立式机组根据推力轴承所处的位置，又分为悬式机组和伞式机组，皂角湾属于卧式悬式机组。

水轮发电机都是采用的凸极式转子，在这样的转子上，除了装有励磁绕组外，还装有阻尼绕组。

组尼绕组与位于转子端部的短路同环连接形成鼠笼形状，可以减小负序电抗和当同步发电机产生不稳定运行时，抑制转子的振荡。

对于同步电动机，阻尼绕组主要作为起动绕组用。

三、同步发电机的额定参数1、额定电压Ue。

是指发电机在正常运行时定子三相绕组的额定线电压值。

电压的单位以V 或KV来表示；2、额定电流Ie。

是指发电机在额定运行时流过定子绕组的额定线电流。

电流的单位以A来表示；3、额定功率Pe。

是指发电机在正常运行时输出的电功率，用公式表示如下：Pe=√3UeIecosφe （KW）4、额定转速Ne。

是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，其关系为：Ne=60Fe/p (r/min) ；5、额定功率因素cosφe 是指同步电机额定有功功率和额定视在功率的比值。

6、额定频率fe 我国的标准工频规定为50Hz；第三节发电机运行维护以下参照运规增补，句话最终定稿时你自己删除一、启动前的试验二、启动前的检查（应具备的条件）三、发电机启动与并列操作1、发电机准同期并列的条件：A 发电机电压与系统电压大小相等（最大误差不大于10%）；B 相位相同；C 发电机频率与系统频率相等；D 发电机电压的相序与系统电压的相序一致。

2、发电机启动操作及注意事项：3、发电机同期并列操作及注意事项四、发电机组运行中的检查与维护五、发电机的停机操作及灭磁六、发电机的额定运行方式及调整范围第四节发电机异常运行及事故处理变压器第一节变压器的基本原理与分类变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把一种交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。

在电力系统中，变压器已占着极其重要的地位，无论是在发电厂或变电所，都可以看到各种型式和不同容量的变压器。

应用于电力系统（包括发电厂和变电所）中供输电和配电用的变压器，统称为电力变压器。

一、变压器的基本原理变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，其结构的主要部分是两个(或两个以上)互相绝缘的绕组，套在一个共同的铁芯上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没有直接联系，能量的转换以磁场作媒介。

在两个绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组，简称原方(或原边)，而把接到负载的一个称为二次绕组，简称副方(或副边)。

当原边接到交流电源时，在外施电压作用下，一次绕组中通过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通，其频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在原、副绕组中感应出相同频率的电势，副边有了电势便向负载输出电能，实现了能量转换。

利用一次、二次绕组匝数的不同及不同的绕组联接法，可使原、副方有不同的电压、电流和相数。

二、变压器的分类变压器是发电厂和变电所重要的电器设备之一。

它不仅能够实现电压的转换，以利于远距离输电和方便用户使用；而且能实现系统联络并改善系统运行方式和网络结构，以利于电力系统的稳定性、可靠性和经济性。

变压器是构成电力网的主要变、配电设备，起着传递、接受和分配电能的作用。

在发电厂中，将发电机发出的电能经过变压器升压后并入电力网，称这种升压变压器为主变压器；另一种是分别接于发电机出口或电力网中将高电压降为用户电压，向发电厂厂用母线供电的变压器，称为厂用变压器。

1. 按单台变压器的相数来区分，电力变压器可分为三相变压器和单相变压器。

在三相电力系统中，一般使用三相变压器。

当容量过大受到制造条件或运输条件限制时，在三相电力系统中也可由三台单相变压器连接成三相组使用。

2. 电力变压器，为了加强绝缘和改善散热，其铁芯和绕组都一起浸入充满变压器油的油箱中，故称为油浸式变压器。

此外，还有一类电压不高的、无油的干式变压器，适用于需要防火防爆等场合。

3. 电力变压器按其每相绕组数分，有双绕组、三绕组或更多绕组的等型式。

双绕组变压器是适用性强、应用最多的一种变压器。

三绕组变压器常在需要把三个电压等级不同的电网相互连接时采用。

例如，系统中220KV、110KV、35KV之间有时就采用三绕组变压器来连接；4. 大容量机组（单机200MW及以上）的厂用电系统，当只采用6KV一级厂用高压时，为安全起见，主要厂用负荷需由两路供电而设置两段母线，这时常采用分裂低压绕组变压器，简称分裂变压器。

它有一个高压绕组和两个低压绕组，两个低压绕组称为分裂绕组。

实际上这种变压器是一种特殊结构的三绕组变压器。

5. 变压器种类按用途可分为电力变压器和特殊用途变压器两大类。

特殊用途变压器是根据不同用户的具体要求而设计制造的专用变压器。

它主要包括：整流变压器、电炉变压器、试验变压器、矿用变压器、船用变压器、中频变压器、测量变压器和控制变压器等。

6. 电力变压器按用途又可分为升压变压器、降压变压器和联络变压器；按冷却方式分为干式空冷变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环风冷变压器和强迫油导向循环水冷变压器等。

第二节变压器的结构和各部分的作用变压器主要有：铁芯、绕组、油箱、附件等组成。

1、铁芯：是变压器的磁路部分，由铁芯柱（柱上套装绕组）、铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）组成，为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35mm~0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。

2、绕组：是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，原、副绕组同心套在铁芯柱上。

绕组的作用是电流的载体，产生磁通和感应电动势。

为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。

器身：是指铁芯和绕组装在一起的整体。

3、油箱：是装器身和变压器油的，为了便于散热，有的箱壁上焊有散热管。

变压器油的作用是绝缘和冷却。

4、变压器的附件：电力变压器的附件作用是保证变压器的安全和可靠运行变压器的附件包含：储油柜（油枕）、分接开关、高低压套管、安全气道（防爆管）、呼吸器（吸湿器）、气体继电器、散热片、测温装置、净油器（油再生器）、油位计、放油阀、油样阀、接地装置等。

（1）储油柜（油枕）：装在油箱上，一是起着储油和补油的作用、二是使油箱内部与外界隔绝，减少变压器油与空气的接触面，减少油的劣化速度。

（2）分接头开关：为了使变压器的输出电压控制在允许变化的范围内，变压器的原边绕组匝数要求在一定范围内调节，因而原绕组一般备有抽头，称为分接头。

利用开关与不同接头连接，可改变原绕组的匝数，达到调节电压的目的。

分接开关分为有载调压分接开关和无载调压分接开关。

（3）高低压套管：装在变压器的油箱盖上作用是把线圈引线端头从油箱中引出，并使引线与油箱绝缘。

电压低于1KV采用瓷质绝缘套管，电压在10-35KV采用充气或充油套管，电压高于110KV采用电容式套管。

（4）压力释放装置：分为和压力器：安全气道（防爆管）装在油箱顶盖上，保护设备，防止出现故障时损坏油箱。

当变压器发生故障而产生大量气体时，油箱内的压强增大，气体和油将冲破防爆膜向外喷出，避免油箱爆裂。

主要用于小型变压器压力释放器也称减压器，装在变压器油箱顶盖上，类式于安全阀。

当油箱内压力超过规定值时压力释放器密封阀门被顶开，气体排出，压力减小后，密封门靠弹簧压力又自行关闭。

压力释放器动作压力的调整，必须与气体继电器动作流速的整定相协调。

如压力释放器的动作压力过低，可能会使油箱内压力释放过快而导致气体继电器拒动，扩大变压器的故障范围。