汽轮发电机及高压电动机问答题

1汽轮发电机及高压电动机问答题1）说明发电机发生剧烈的振荡或失步时的现象及处理？答：（1）发电机发生剧烈的振荡或失步时的现象a.定子电流来回剧烈地摆动，并超过正常值；b.发电机和母线的电压都发生剧烈的摆动；c．有功及无功功率摆动；d.转子电流在正常值附近摆动。

e.同时发电机发出蜂鸣声，其节奏与上列各数值的摆动合拍。

（2）发电机发生剧烈的振荡或失步时的处理a．对自动励磁调节装置在自动方式运行的发电机，应适当降低发电机的有功负荷；b．对自动励磁调节装置在手动方式运行的发电机，应尽可能增加其励磁电流，并适当降低发电机的有功负荷，以创造恢复同步的有利条件；c．如果采取上述两项措施仍不能恢复同步时，则根据现场规程规定的时间（或振荡次数）或调度的命令，将发电机或发电厂的一部分与系统解列。

2）发电机进相运行时有那些特点？答：发电机进相运行是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态。

发电机进相运行时的特点：（1）运行的稳定性降低进相运行时，由于发电机内部电势降低，静态储备降低，使静态稳定性降低。

发电机的输出功率P=E0U/X d·sinδ，在进相运行时E0、U 均有所降低，在输出功率P 不变的情况下，功角δ 增大，同样降低动稳定水平。

（2）定子端部铁芯和金属结构件的温度增高发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。

进相运行时，由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大，导致定子端部温度升高（3）厂用电电压降低厂用电一般引自发电机出口电压母线，进相运行时，由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送，引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。

（4）由于机端电压降低在输出功率不变的情况下，发电机定子电流增加易造成过负荷。

3）简述定子铁心振动的原因及危害？答：引起定子铁心振动的原因是多方面的，主要有基频振动和倍频振动，以及系统短路等因素引起定子铁心的振动。

其中，转子磁通对定子铁心的磁拉力引起的倍频振动是定子铁心振动主要来源。

铁心振动对定子线圈、机座、基础及与它相连接的附属系统将产生有害的影响，尤其严重的是定子铁心和机座的固有振动倍频大小相等时，会产生共振，造成铁心松动，并对定子绕组绝缘、基座焊缝、基础都有损害；振动很大时，能量还以声波的形式传播，造成很大的噪声，影响周围的工作环境。

4）发电机定子铁心和机座之间的弹性连接有哪几种？答：我国大型汽轮发电机的机座隔振形式主要有两类：（1）轴向组合式卧式弹簧板隔振这种隔振结构特点为弹性元件与定位筋组合在一起，占用径向尺寸较小，机座一般是整体的。

该结构的铁心和机座的隔振系数为4～5。

（2）切向立式弹簧板隔振立式弹簧板用于整体的机座和铁心及内机座和外机座间的联接。

立式弹簧板沿定子机座内圆切向分布，可以有3 处、4 处等几种，弹簧板在轴向有数段。

该结构的铁心和机座的隔振系数达5～10。

5）试述定子线圈的绝缘性能要求？答：因为发电机的定子线圈在运行中，要长期经受高电压、高温、交变电磁力和环境等因素的作用，故定子线圈的绝缘性能提出严格的要求：（1）在电气性能上应具有高的耐电强度和小的介质损失、耐电晕及耐电腐蚀；（2）在机械性能上应具有高的机械强度、弹性和韧性；（3）在热性能上应具有高的耐热性和良好的导热能力；（4）从发电机的工作环境考虑，绝缘材料必须耐油、耐潮、耐化学腐蚀。

6）发电机并列运行的条件是什么？答：（1）待并发电机的端电压应与母线电压大小相等。

（2）待并发电机的频率应与母线电压的频率相等。

（3）待并发电机的相序应与母线电压的相序相同。

（4）待并发电机的端电压应与母线电压相位相同。

7）发电机电压过高运行有哪些危害？答：（1）转子表面和转子绕组温度升高；（2）定子铁心温度升高；（3）定子结构部件可能出现局部过热；（4）过电压运行，定子绝缘有被击穿的危险。

8）发电机电压过低运行有哪些危害？答：发电机的最低运行电压应根据稳定的要求来确定，一般不应低于额定电压的90%。

电压过低造成的危害是：（1）引起系统并列运行稳定性和发电机本身励磁调节稳定性降低。

（2）定子绕组温度可能升高。

（3）引起厂用电动机和用户电动机运行情况恶化。

9）发电机频率过低运行有哪些危害？答：（1）当发电机的转速降低时，使发电机端部通风量减少，冷却条件变坏，使绕组和铁心的温度增高，造成机组的出力降低。

（2）发电机的感应电动势与频率和磁通成正比，若频率降低，要在同样负荷情况下保持母线电压不变，必须相应地增加磁通，即增大转子的电流，将导致使转子过热，要避免过热就要降低负荷。

（3）汽轮机在较低转速下运行时，将造成叶片的过负荷，承受的应力比正常大许多倍，可能产生机组振动，影响叶片寿命，同时容易引起其它事故。

（4）当频率降低时，厂用电动机转速也相应下降，将会影响发电厂的正常生产。

10）调整和更换碳刷的注意事项有哪些？答：（1）注意工具和擦拭物品不能掉进发电机内；（2）防止正负两极短路或接地；（3）着装应符合《安规》规定，工作时要站在绝缘垫上；（4）头、手或身体其它部位不要碰到发电机外壳或其它的接地体。

11）发电机中性点有哪几种接地方式？各有什么特点？答：发电机中性点接地方式主要有：中性点不接地；经消弧线圈接地；经电阻或直接接地三种方式。

（1）中性点不接地方式当发电机单相接地时，接地点仅流过系统另两相与发电机有电气联系的电容电流，当这个电流较小时，故障点的电弧常能自动熄灭，故可大大提高供电的可靠性。

当采用中性点不接地方式而电容电流小于规定值时，单相接地保护发信号。

中性点不接地方式的主要缺点是发电机接地时发电机过电压对相电压倍数较高。

（2）中性点经消弧线圈接地当发电机电容电流较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地。

这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭。

而且若接地电流烧坏定子铁芯时难以修复。

中性点经消弧线圈接地后，单相接地时可产生电感电流，补偿接地点的电容电流而使接地点电弧自动熄灭。

（3）中性点经电阻或直接接地这种方式虽然单相接地较为简单和内部过电压对相电压的倍数较低，但是单相接地短路电流很大，甚至超过三相短路电流，可能使发电机定子绕组和铁芯损坏，而且在发生故障时会引起短路电流波形畸变，使继电保护复杂化。

12）试述发电机异步运行时的特点？答：发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行状态。

发电机失磁时，励磁电流逐渐衰减为零，发电机电势相应减小，输出有功功率随之下降，原动机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩，转子转速增加，功角逐步增大，这时定子的同步旋转磁场与转子转速之间出现滑差。

定子电流与转子电流相互作用，产生异步转矩。

与此对应，定、转子之间由电磁感应传送的功率称为异步功率，随功角的增大而增大；同时原动机输入功率随功角增大而减小，当两者相等时，发电机进入稳定异步运行状态。

发电机异步运行主要有两个问题。

其一，对发电机本身有使转子发生过热损坏的危险；其二，对系统而言，此时发电机不仅不向系统提供无功反而要向系统吸收无功，势必引起系统电压的显著下降，造成系统的电压稳定水平大大降低。

13）发电机定子绕组中为什么会出现的负序电流？答：发电机转子的旋转方向和旋转速度，与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致，即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动，此即“同步” 的概念。

当电力系统发生不对称短路或负荷三相不对称时，在发电机定子绕组中就流有负序电流。

14）发电机定子绕组中的负序电流对发电机有什么危害？答：（1）负序电流在转子中产生附加损耗与发热烧坏转子该负序电流在发电机气隙中产生反向旋转磁场，它相对于转子来说为2 倍的同步转速，因此在转子中就会感应出100Hz 的电流，即所谓的倍频电流。

该倍频电流主要部分流经转子本体、槽楔和阻尼条，在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路，这就使得转子端部、护环内表面、槽楔和小齿接触面等部位局部灼伤，严重时会使护环受热松脱，给发电机造成灾难性的破坏。

（2）负序电流产生附加力矩增加机组振动发电机三相电流不对称运行时，负序气隙旋转磁场与转子电流之间，正序气隙旋转磁场与定子负序电流之间所产生的频率100Hz 交变电磁力矩，将同时作用于转子大轴和定子机座上，引起频率为100Hz 的振动，故负序磁场会增加机组的振动，甚至导致金属疲劳和机械损伤。

对于汽轮发电机承受负序电流的能力取决于转子的负序电流发热条件。

15）发电机不符合并列条件时而并列，会产生的什么结果？答：（1）电压不等的情况下，并列后，发电机绕组内出现冲击电流，而且这个电流很大；（2）相位不一致时，可能产生很大的冲击电流而使发电机烧坏，或者使发电机大轴扭曲；（3）频率不相等，将使发电机产生机械振动；（4）相序不相同时，会使定子绕组短路，烧毁设备。

16）发电机运行时应监测哪些参数？答：（1）电气参数：有功功率、无功功率、定子电压、定子电流、励磁电流、励磁电压。

（2）发电机各部分温度：定子绕组温度、定子引水管温度、定子铁心温度、轴瓦温度、轴承回油温度。

（3）氢气系统参数：冷氢温度、热氢温度、（4）内冷水系统参数：内冷水进（出）水（5）密封油系统参数：密封油温度和油量、密封油含水量。

（6）励磁变或励磁机：各相绕组温度。

17）发电机励磁系统的作用是什么？答：励磁系统是发电机的重要组成部分，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

励磁系统的主要作用有以下几点：（1）根据发电机负荷变化，相应地调节励磁电流，以维持机端电压恒定。

（2）控制并列运行各发电机间的无功功率分配。

（3）提高发电机并列运行的静态稳定性。

（4）提高发电机并列运行的暂态稳定性。

（5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。

（6）根据运行要求，对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

18）试述发电机的励磁方式？答：（1）按照励磁电源的性质可分为：直流励磁机励磁方式和交流励磁机励磁方式。

（2）按照整流装置是否旋转可分为：静止整流器励磁方式和旋转整流器励磁方式。

（3）按照励磁机励磁绕组的供电方式可分为：自励式励磁方式和他励式励磁方式。

（4）按照有无励磁机可分为：励磁机励磁方式和无励磁机励磁方式。

19）试述调峰运行对发电机的影响？答：调峰运行时负荷的频繁交替变化可能缩短发电机使用寿命，产生如下的问题：（1）转子绕组变形；（2）加速绕组绝缘老化；（3）定子绕组端部结构的松动和磨损故障；（4）发电机结构件，特别是转动部件的疲劳损伤；（5）附属设备如电动机、开关等故障率增高。

20）试述提高调峰运行对发电机的措施？答：发电机调峰运行时，负荷产生较大的变动，在发电机的有关结构件（如定子线圈和转子线圈）上产生较大的热胀冷缩现象，部件将承受较大的热应力，并由于机组频繁起停，还将在转子部件中产生低周疲劳应力。