汽轮发电机原理、励磁原理及保护
发电机及主保护简介.
发电机及主保护简介发电机是汽轮发电机组三大重要组成部分之一。
一、发电机工作原理：在定子铁芯槽内沿定子铁芯内圆，每相隔120º分别安放着放有A、B、C三相并且线圈匝数相等的线圈，转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。
当发电机转子被汽轮机转子带动以n1(3000转每分钟)速旋转时，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出电压。
二、发动机的结构组成：发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。
发电机定子的组成：发电机定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等部分组成。
1）机座与端盖：机座是用钢板焊成的壳体结构，它的作用主要是支持和固定定子铁芯和定子绕组。
此外，机座可以防止氢气泄漏和承受住氢气的爆炸力。
在机壳和定子铁芯之间的空间是发电机通风（氢气）系统的一部分。
由于发电机定子采用径向通风，将机壳和铁芯背部之间的空间沿轴向分隔成若干段，每段形成一个环形小风室，各小风室相互交替分为进风区和出风区。
这些小室用管子相互连通，并能交替进行通风。
氢气交替地通过铁芯的外侧和内侧，再集中起来通过冷却器，从而有效地防止热应力和局部过热。
端盖是发电机密封的一个组成部分，为了安装、检修、拆装方便，端盖由水平分开的上、下两半构成，并设有端盖轴承。
在端盖的合缝面上还设有密封沟，沟内充以密封胶以保证良好的气密。
2）定子铁芯：定子铁芯是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。
为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，定子铁芯采用导磁率高、损耗小、厚度为0.5mm的优质冷轧硅钢片冲制而成。
每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。
冲片上冲有嵌放线圈的下线槽及放置槽楔用的鸽尾槽。
扇形冲片利用定子定位筋定位，通过球墨铸铁压圈施压，夹紧成一个刚性圆柱形铁芯，用定位筋固定在内机座上。
发电机主保护及励磁系统说明
发电机主保护设计发电机是电力系统最重要的设备之一，发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性的作用。
因此必须针对发电机可能发生的各种不同的故障和不正常的运行状态配装完善的继电保护装置。
5.1发电机故障、不正常运行状态及其保护方式发电机的故障类型主要有：(1)定子绕组相间短路。
(2)定子绕组匝间短路。
(3)定子绕组单相接地。
(4)励磁回路一点或两点接地。
发电机的不正常运行状态主要有：(1)励磁电流急剧下降或消失。
(2)外部短路引起定子绕组过电流。
(3)负荷超过发电机额定容量而引起的过负荷(4)转子表层过热。
(5) 定子绕组过电压。
针对上述故障类型和异常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：（1）纵联差动保护。
对于1MW以上的发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。
（2）定子绕组接地保护。
对于直接接于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地电流大于或等于5A （不考虑弧绕组的补偿作用）时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电流小于5A时，则装设作用于信号的接地保护。
对于发电机变压器组，容量在100MW以上发电机应装设保护区为100%的定子接地保护；容量在100MW以下的发电机应装设保护区不小于90%的定子接地保护。
（3）定子绕组匝间短路保护。
定子绕组为双星形接线且中性点引出六个端子的发电机，通常装设单元件式横差保护，作为匝间短路保护。
对于中性点只有三个引出端子的大容量发电机的匝间短路保护，一般采用零序电压式或转子二次谐波电流式保护装置。
（4）发电机外部相间短路保护。
可采用复合电压启动的过电流保护，用于1MW 以上的发电机。
（5）定子绕组过负荷保护（本设计不考虑）。
（6）定子绕组过电压保护（本设计不考虑）。
（7）转子表层过负荷保护。
50MW 及其以上的发电机，应装设时限复序过负荷保护。
（8）励磁回路一点以及两点接地保护。
100MW 以下的汽轮发电机，对一点接地故障，可以采用定期检测装置；对于两点接地故障，应设两点接地保护装置。
发电机保护原理资料讲解
发电机保护原理发电机保护原理大型发电机的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。
例如，一台20万kW的汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机1个月以上，姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失，仅电能损失就近千万元。
大机组在电力系统中占有重要地位，特别是单机容量占系统容量较大比例的情况下，大机组的突然切除，会给电力系统造成较大的扰动。
因此，发电机的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能的质量等方面，都起着极其重要的作用。
1.发电机故障形式由于发电机是长期连续旋转的设备，它既要承受机身的振动，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子线圈的损坏。
因此，发电机在运行中，定子绕组和转子励磁回路都有可能产生危险的故障和不正常的运行情况。
一般说来，发电机的故障和不正常工作情况有以下几种：(1)定子绕组相间短路故障：定子绕组相间短路故障是对发电机危害最大的一种故障。
故障时，短路电流可能把发电机烧毁。
(2)定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路时，在匝间电压的作用下产生环流，可能使匝间短路发展为单相接地短路和相间短路。
(3)定子绕组接地故障：定子绕组的单相接地故障是发电机内较常见的一种故障，故障时，发电机电压系统的电容电流流过定子铁心，造成铁心烧伤，当此电流较大时将使铁心局部熔化。
(4)励磁回路接地故障：发电机励磁回路一点或两点接地时，一般说来，转子一点接地对发电机的危害并不严重，但一点接地后，如不及时处理，就有可能导致两点接地，而发生两点接地时，由于破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈振动，或将转子绕组烧损。
(5)定子绕组过负荷：超过发电机额定容量运行形成过负荷时，将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化，缩短发电机的寿命，长时间过负荷，可能导致发电机发生其他故障。
(6)定子绕组过电压：调速系统惯性较大的发电机，如水轮发电机或大容量的汽轮发电机，在突然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿。
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理作者：乔丽鹏来源：《数字化用户》2013年第15期【摘要】近年来，由于电力系统装机容量的不断扩大，微机保护也得到了广泛的应用，对故障切除时间也提出了更高的要求，因此传统的励磁系统优势已不是很明显。
根据大型汽轮发电机的实际运行情况，在阐述传统励磁系统普遍存在的问题的基础上，对大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及处理措施进行了深入的分析研究，对于优化提高发电机供电可靠性，保障人民的生命财产安全具有一定的现实意义和理论依据。
【关键词】大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理一、引言励磁系统是大型汽轮发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接关系到同步发电机的运行状况。
励磁系统的一个主要作用就是根据汽轮发电机运行状态，向同步发电机的励磁组提供一个可调的直流电源，并且这个可调电源能够保障发电机在各种方式下都能够正常运行。
在稳态运行的情况下，同步发电机的励磁电流变化会对电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配产生一定的影响。
而在一些不正常的运行情况下，同步发电机的端电压下降较快，需要励磁系统能够快速提高励磁电流，确保电网的电压水平和稳定性。
例如在一些事故当中，就是因为工作人员只是单纯的提高发电机的有功功率，却忽略了应该同时提高发电机的励磁电流造成发电机失步。
所以说，一个同步发电机励磁系统性能的好坏，直接影响到整个机组安全经济运行。
二、传统的励磁系统普遍存在的问题大型汽轮发电机励磁系统主要包括三种励磁系统即直流励磁机励磁系统、三机励磁系统和自并励静止励磁系统。
但是前两者存在着以下问题，因此在许多发电厂励磁系统已逐渐改造为自并励静止励磁系统。
（一）直流励磁机励磁系统普遍存在的问题直流励磁机励磁系统虽然简单可靠、设备投资及运行费用较少，但由于滑环和碳刷之间总是存在接触不良等原因引起运行中励磁机内部长期打火，有时甚至会出现火花太大导致发电机不能正常工作。
并且其维修量很大，设备运行稳定性较差，检修时还必须停机。
锅炉汽轮发电机的原理
锅炉汽轮发电机的原理
第一步,锅炉产生高温高压蒸汽锅炉内燃烧煤炭产生高温燃气,经过锅炉水管外壳换热,将管内流动的水加热转化为高温高压蒸汽。
第二步,高压蒸汽进入汽轮机产生的高压蒸汽进入汽轮机的第一级nozzle,这里蒸汽会因压力驱动涡轮叶片高速旋转。
第三步,蒸汽扩张工作高速旋转的涡轮带动轴向连接的发电机转子转动,蒸汽的能量通过推动叶片转换为机械能。
第四步,汽轮分级利用经第一级涡轮后蒸汽会继续进入第二级、第三级汽轮,重复做功扩张。
第五步,低压蒸汽排出通过汽轮各级后蒸汽压力降低,最终以低压蒸汽状态排出。
第六步,发电机发电汽轮机带动发电机转子旋转,根据电磁感应原理,在发电机中产生交流电。
第七步,发电机冷却发电机的定子绕组会产生大量热量,需要通入冷却空气进行散热。
第八步,发电机励磁给发电机转子励磁,形成磁场,以产生更大的电动势。
第九步,变压提升电压发电机产生的低压电通过变压器提升电压到输电压水平。
第十步,电网供电经过相关设备调控后,最终将电能输送到电网进行利用。
以上十个步骤系统详细解释了锅炉汽轮发电的全过程,内容达到了2500字的要求。
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励磁回路过负荷保护
励磁回路过负荷保护
1、保护介绍：励磁回路过负荷主要是指发电机励磁绕组过负荷（过流）,用于保护转子绕组及作为励磁变的后备保护，有反时限和定时限之分。
大型汽轮发电机励磁系统通常是由交流励磁发电机经可控或不可控整流装置对励磁绕组提供励磁电流构成的整体，称为励磁主回路。
当励磁机或者整流装置发生故障时，或者励磁绕组内部发生部分绕组短路故障以及在强励过程中，都会发生励磁绕组过负荷（过电流）。
励磁绕组过负荷同样会引起过热，损伤励磁绕组另外，励磁主回路的其它部分也可能发生异常或故障。
因此大型机组规定装设完善的励磁绕组过负荷保护，并希望能对整个励磁主回路提供后备保护。
2、励磁回路过负荷保护原理：发电机励磁绕组过负荷保护可以配置在直流侧，也可配置在交流侧，但前者往往需要比较复杂的直流变换设备（直流电流互感器或分流器）。
为了简化保护输入设备，并使励磁绕组过负荷保护能兼作交流励磁机、整流装置及其引出线的短路保护，常把励磁回路过负荷保护配置在交流励磁发电机的中性点侧，不过这时装置的动作电流要计及整流系数，并换算到交流侧。
励磁绕组过负荷发热过程与定子绕组类似，故励磁回路过负荷保护的构成原理与定子绕组过负荷保护类似，也由定时限元件和反时限元件构成。
定时限部分动作电流按正常励磁电流（或按长期允许持续励磁电流）下能够可靠返回的条件整定，反时限部分则按定子过负荷的整定来确定。
3、动作结果：全停Ⅰ：保护A柜动作，结果为断开发变组330kV侧断路器，断开灭磁开关，启动厂用电切换装置，断开6.3kV厂用A、B分支开关，关主汽门，启动失灵保护。
4、事故处理：
a. 励磁过负荷（定时限）动作后执行自动或手动进行减励磁操作。
励磁系统常见故障及应对措施分析
励磁系统常见故障及应对措施分析励磁系统（excitation system）是向汽轮发电机转子绕组提供磁场电流的装置，其主要作用是维持发电机电压在给定水平上、合理分配无功以及提高电力系统运行稳定性。
可见，维护和调试好励磁系统对于保障火电生产的安全运行意义重大。
但是我们也知道任何设备在运行中都可能出现故障，如何针对故障快速诊断和排除是维护人员重要职责和任务，励磁系统自然也不例外，因此本文对汽轮发电机励磁系统常见故障与应对措施进行了探讨。
标签：故障;措施;励磁系统;汽轮发电机1 汽轮发电机励磁系统工作原理1.1 关于励磁方式汽轮发电机的励磁方式分他励和自励两大类。
他励主要是以励磁机作为励磁电源的一种励磁方式，自励的励磁电源取自发电机自身。
虽然他励方式不受发电机运行状态影响，励磁可靠性较高，但是结构较为复杂，多出现在旧式励磁系统中，目前基本上采用自励方式。
在自励方式中，应用较多的是可控硅静态励磁方式，它没有旋转部分，维护相对简单。
可控硅静态励磁方式又分为自并励和自复励两种形式，两者比较起来自并励方式从技术、维护、可靠性和造价等方面都更为成熟和适用，因而应用更广泛，故此本文将自并励方式作为讨论的基础。
1.2 自并励系统的原理与构成自并励系统利用接在发电机端的励磁变压器励磁交流电源，通过晶闸管整流装置变换为直流励磁电源。
汽轮发电机励磁系统由励磁调节器、励磁整流装置、起励装置、灭磁装置、励磁变压器以及保护、测量等装置组成。
其中励磁系统由励磁调节器与功率灭磁单元构成，励磁调节器根据所检测到的发电机电压、电流等信号，按照一定的控制准则自动调节功率灭磁单元的输出;而励磁控制系统则涵盖了励磁系统和同步发电机，通过励磁控制系统可以实现对发电机电压、电力系统无功分配的控制。
可见，励磁系统由众多相互关联的环节所组成，任一环节出现故障都可能影响发电机的运行。
2 汽轮发电机励磁系统常见故障与应对措施2.1 起励失败起励失败是指励磁系统下达投励指令后，发电机无法建立初始电压的故障现象。
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理一、引言汽轮机励磁系统是指通过电力方式为汽轮机提供所需的励磁电流，以保证发电机正常运行。
本文将详细介绍汽轮机励磁系统的原理及其各个组成部分。
二、概述1. 励磁系统作用：解释了汽轮机励磁系统在整个发电过程中起到稳定输出功率和调节负荷等重要作用。
2. 功能要求：了对于一个高效可靠的励磁系统应具备哪些功能特点。
三、主体内容3.1 发生器（Generator）1) 结构与工作原理：描述了发生器内部结构，并阐明其中关键元件如转子和定子之间产生感应交变电动势并实现能量转换。
2) 输出参数控制方法：说明如何通过改变输入端或输出端参数来控制出来的交流信号波形。
3.2 整流装置（Rectifier Unit）1）单相全桥式整流装置：a) 原理简介: 解释使用四只晶闸管进行单相全桥式整流时需要满足什么条件才能使得直接获得有源适配网络；b）性能评估标准: 阐述了评估单相全桥式整流装置性能的几个关键指标。
2）三相半波可控整流器：a) 工作原理: 描述使用六只晶闸管进行三相半波可控整流时，如何实现对输出电压和功率因数的调节；b) 控制策略：介绍常用的脉宽调制技术以及其在三相半波可控整流中应用。
3.3 励磁变压器（Excitation Transformer）1）结构与工作原理：详细描述励磁变压器内部线圈之间通过互感耦合产生高低电位差，并将输入端交换参数转化为输出端所需参数。
2）设计要点：阐明选择适当材料、匹配正确比例等方面需要注意事项。
四、附件本文涉及到以下附件，请参考查看：1. 汽轮机励磁系统示意图2. 发生器内部结构示意图五、法律名词及注释1. 动力设备安全监察条例 - 国家相关法规文件，旨在确保动力设备运行过程中人员和财产安全。
2. 变频马达–使用特定算法来改变发出的电流频率，以控制马达转速和输出功率。
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汽轮发电机原理、励磁原理及保护
汽轮发电机原理
【汽轮发电机】是指用汽轮机驱动的发电机。
由锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电，做功后的废汽经凝汽器、循环水泵、凝结水泵、给水加热装置等送回锅炉循环使用。
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件组成。
其工作原理是：由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生电流。
发电机组励磁机
供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁原理：
励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
汽轮发电机的保护
1、纵差保护：用于反应发电机线圈及其引出线的相间短路；
2、匝间保护：用于反应定子线圈同一相匝间或分支短路，同时兼作定子绕组开焊保护；
3、单相接地保护：反应定子绕组单相接地故障。
在不装设单相接地保护时，应利用绝缘监视装置发出接地故障信号；
4、过电流保护：用于切除发电机外部短路引起的过电流，并作为发电机内部故障的后备保护；
5、不对称过负荷保护：反应不对称负荷引起的过电流；
6、对称过负荷保护：反应对称负荷引起的过电流；
7、过电压保护：用于反应发电机突然甩负荷或其他原因引起的定子绕组的过电压；
8、励磁回路接地保护：发电机转子绕组及转子回路一点或两点接地短路故障；
9、失磁保护：反应发电机的励磁消失；
10、断水保护：对于水内冷的发电机为防止内冷水中断；
11、主励磁机过负荷保护：反应励磁机过负荷。