水輪發(fā)電機運行與技術(shù)問答

1、水電站機電設(shè)備運行與技術(shù)問答水輪發(fā)電機部分1、立式水輪發(fā)電機由那些主要部件組成？其結(jié)構(gòu)特點是什么？答：水輪發(fā)電機一般由轉(zhuǎn)子、定子、上機架、下機架、推力軸承、導軸承、空 氣冷卻器、勵磁機及永磁機等主要部件組成。 其中轉(zhuǎn)子和定子是產(chǎn)生電磁作用 的主要部件，其他部件僅起支持或輔助作用。 轉(zhuǎn)子由主軸、 轉(zhuǎn)子支架、磁軛（輪 環(huán)）和磁極等部件組成； 定子由機座、鐵芯和繞組等部件組成。由于電站的水頭有限， 水壓力小，故轉(zhuǎn)速不可能很高， 一般在 100-300r/min 左右，很難超過 750r/min。與汽輪發(fā)電機相比，轉(zhuǎn)速較低，由于轉(zhuǎn)速低，要獲 得 50Hz 的電能，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁極較多。同時，為了避免產(chǎn)

2、生幾倍于正常水壓的水擊現(xiàn)象而要求導葉關(guān)閉時間較 長，但又要防止機組轉(zhuǎn)速上升過高， 因此要求轉(zhuǎn)子具有較大的重量和結(jié)構(gòu)尺寸， 使之有較大的惰性。此外，為減少占地面積， 降低廠房造價，大中型水輪發(fā)電機一般采用立軸?？傊?，水輪發(fā)電機的特點是轉(zhuǎn)速低、磁極多、 轉(zhuǎn)子為凸極式、結(jié)構(gòu)尺寸和 重量都較大，大中型機組多采用立式。2、水輪發(fā)電機銘牌上標示的型號、容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫升等都是什 么意義？答：標示的型號是以定子鐵芯外徑、 磁極個數(shù)及額定容量等用一定的格式排列 來表示的；而標示的容量、電壓、電流、轉(zhuǎn)速、溫升等都是該臺發(fā)電機的額定 值。即能保證發(fā)電機正常連續(xù)運行的最大限值， 在此額定數(shù)據(jù)下運行時， 發(fā)

3、電 機的壽命可以達到預期的年限。（1）額定電壓：長用符號 Ue 表示，系指發(fā)電機在正常運行時長期安全工作 的最高的定子繞組的線電壓，單位是 kV 。（2）額定電流： 常用符號 Ie 表示，系指發(fā)電機正常連續(xù)運行的最大工作電流。 就是說， 當發(fā)電機其他各量都在額定情況下時， 發(fā)電機以此電流值運行， 其定 子繞組的溫升不會超過允許的范圍，單位是 Ka。（3）額定容量：常用符號 Pe表示，指發(fā)電機在額定運行情況下，輸出的有功 功率，單位是 kW ，它與額定電壓和額定電流的關(guān)系為：Pe= 3UeIecoseCos e 發(fā)電機的額定功率因數(shù)，一般取 0.85 。此外，額定容量也可以用發(fā)電機的視在功率（

4、KVA）表示。（4）額定轉(zhuǎn)速：常用符號 ne 表示，指轉(zhuǎn)子在正常運行時的轉(zhuǎn)速， 單位為 r/min ， 在一定的磁極數(shù)及頻率下運行， 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就是同步轉(zhuǎn)速， 即ne=60fe/pfe 電壓的額定頻率，我國規(guī)定為 50Hzp 磁極對數(shù)（5）額定溫升：常用符號 T 表示，指發(fā)電機某部分的最高溫度與額定入口風 溫的差值，額定溫升的確定， 與發(fā)電機絕緣等級以及測量溫度的方法有關(guān)， 我 國規(guī)定的額定入口風溫為 40。3、同步發(fā)電機的“同步”是什么意義？同步電機的工作狀態(tài)怎樣？答：發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙叫做氣隙， 電機運行時， 在氣隙里有定子 和轉(zhuǎn)子兩個磁場，當發(fā)電機三相定子繞組中定子電流產(chǎn)生的旋

5、轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子以 同速度、同方向旋轉(zhuǎn)時，稱為“同步” 。由于水輪機帶動的發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 總是等于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速 n1 的，故叫同步發(fā)電機。在同步發(fā)電機中， 一個是轉(zhuǎn)子繞組流過的直流電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場， 一個 是定子三相繞組流過對稱的三相交流電流時合成產(chǎn)生的定子磁場， 他們都是旋 轉(zhuǎn)的，所以叫旋轉(zhuǎn)磁場，這兩個旋轉(zhuǎn)的磁場，轉(zhuǎn)子在前，定子在后。在調(diào)相機 或同步電動機中，定子的旋轉(zhuǎn)磁場在前，轉(zhuǎn)子的在后，與發(fā)電機相反。4、發(fā)電機定子的三相繞組一般為什么都接成星形接線？ 答：在發(fā)電機定子繞組中的電勢，除有 50Hz 的基波外，還有高次諧波，其中 三次諧波占主要成分，而三次諧波 EA3、EB3、E

6、C3 是同相位的；如果將發(fā) 電機定子繞組接成三角形接線，三角形接線中的三個三次諧波電勢是相加的， 這樣，有一個三次諧波電流 i3 在繞組內(nèi)流動，就會產(chǎn)生額外損耗并使定子繞 組發(fā)熱， 這是我們不希望的。 而采用星形接線就可以消除這個弊病， 在星形接 線中，因為三次諧波電勢都同時背向中性點或指向中性點， 電流不能構(gòu)成回路， 所以三次諧波電流 i3 流不通，雖然定子繞組中有三次諧波電勢的存在，但在 線電勢中，他們相互抵消，例如 EAB3= EA3-EB3=0，所以，發(fā)電機一般都 接成星形接線。5、什么叫力率？力率的進相和遲相是怎么回事？進相運行有什么不良影響？答：常把水輪發(fā)電機的功率因數(shù)稱之為力率。

7、 發(fā)電機通常即發(fā)有功， 也發(fā)無功， 把這種運行狀態(tài)稱為力率遲相， 或稱為滯后， 此時發(fā)電機送出一定感性的無功 功率，從表盤上看， 有功和無功電力表都是正的 ，即電流滯后電壓。另外，常把送出有功， 吸收無功，這種運行狀態(tài)稱為力率進相， 也稱超前， 即電流超前電壓。 此時發(fā)電機送出一定容性的無功功率， 從表盤上看， 有功電 力指示表為正，而無功電力指示表為負。將力率遲相變?yōu)榱β蔬M相， 或反方向變化時， 只要調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流 就可以了。 一般發(fā)電機都在力率遲相狀態(tài)下運行。 有時，由于操作不當或其他 原因，使發(fā)電機勵磁電流大減，就會發(fā)生進相運行，吸收系統(tǒng)中大量無功，造 成電壓降低， 也降低了穩(wěn)定水

8、平， 嚴重時可能造成穩(wěn)定性破壞事故， 對發(fā)電機 本身講，端部漏磁增加引起發(fā)熱。6、同步發(fā)電機常用的特性曲線有那些？各有什么用處？ 答：發(fā)電機常用的特性曲線有：（1）空載特性曲線：用來求發(fā)電機的電壓變化率、未飽和的同步電抗值等參 數(shù)，在實際工作中，還可以用來判斷勵磁繞組及定子鐵芯有無故障。（2）短路特性曲線：用來求取同步發(fā)電機的重要參數(shù)，飽和的同步電抗與短 路比，以及判斷勵磁繞組有無匝間短路等故障。（3）負載特性曲線：反映發(fā)電機電壓與勵磁電流之間的關(guān)系。（4）外特性曲線：用來分析發(fā)電機運行中電壓波動情況，借以提出對自動調(diào) 節(jié)勵磁裝置調(diào)節(jié)范圍的要求。（5）調(diào)節(jié)特性曲線：可以使運行人員了解某一功率因

9、數(shù)，定子電流到多少而 不使勵磁電流超過規(guī)定值并能維持額定電壓。 利用這些曲線可以使電力系統(tǒng)無 功功率分配更加合理。7、水輪發(fā)電機運行時為什么會發(fā)熱？ 答：水輪發(fā)電機從水輪機獲得的機械功率， 不可能全部變成電功率輸出， 在水 輪發(fā)電機的內(nèi)部總有一部分損耗， 主要損耗有鐵損耗、 銅損耗、 機械損耗及附 加損耗 4 部分，可使效率降低 1%-2%，對一臺 100MW 的水輪發(fā)電機，就意 味著損失 1000-2000KW 的功率，這個損耗引起水輪發(fā)電機發(fā)熱。（ 1）鐵損耗是指定子鐵芯中的磁滯損失和渦流損失；（2）銅損耗包括定子繞組和勵磁繞組中有電流時產(chǎn)生的功率損耗；3）機械損耗包括軸承及電刷的摩擦損耗

10、和通風及風摩損耗；（4）附加損耗主要包括定子繞組中電流的集膚效應(yīng)產(chǎn)生的附加銅損耗、 齒和槽所引起的脈動損耗，高次諧波磁通在定子、轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生的鐵損耗等。8、發(fā)電機為什么要裝設(shè)空冷器？ 答：發(fā)電機運行中，由于有電流和磁場的存在，必定會產(chǎn)生鐵損和銅損，這種 損耗以熱的形式傳給繞組和鐵芯， 如不把熱量散發(fā)出去， 輕則使繞組溫度升高， 電阻增大，降低發(fā)電機的效率， 重則會使發(fā)電機的繞組和鐵芯絕緣燒毀引起發(fā) 電機著火，所以必須裝設(shè)空氣冷卻器，使發(fā)電機內(nèi)的熱風經(jīng)冷卻器變成冷風， 其熱量由冷卻水帶走， 從而降低發(fā)電機內(nèi)部溫度， 保證發(fā)電機在額定溫度下運 行。9、水輪發(fā)電機的允許溫度受其內(nèi)部那些材料的限制？為

11、什么？答：發(fā)電機的出力受允許溫度的限制， 而限制發(fā)電機允許溫度的就是包纏著線 棒的絕緣材料， 絕緣材料都有一個適當?shù)淖罡咴试S工作溫度， 在此溫度內(nèi)， 它 可以長期安全工作；若超過此溫度，絕緣材料就會迅速老化，不再適用。按絕 緣材料的耐熱程度可分為： Y、A、E、B、F、H 和 C 級，各自的最高允許工 作溫度為：耐熱等級Y AE B FH C最高允許工作溫度90 105 120 130 155 180 180 以上當然，溫度高，并不見得絕緣立即毀壞，它首先表現(xiàn)出來的是絕緣的各種基 本特性惡化，如絕緣電阻降低、擊穿電場強度降低、機械強度也降低等。尤其 在較長時間的高溫作用下，絕緣加速老化，當受到

12、電動力作用時，容易開裂、 破碎，以至喪失絕緣能力，所以，運行溫度愈高，其絕緣材料的壽命愈短。目前，大中型水輪發(fā)電機中，用得最多的是 B 級絕緣，其材料為 B 級膠云 母帶，叫黑絕緣；另外一種環(huán)氧玻璃粉云母帶， 俗稱黃絕緣，耐熱能力為 130。 因此，電氣運行規(guī)程規(guī)定：發(fā)電機定子繞組的溫度一般不得超過90，最高不應(yīng)超過 120，轉(zhuǎn)子繞組最高溫度不應(yīng)超過 130。注意，這是對 B 級絕緣， 電阻測溫法而言。10、空冷發(fā)電機的入口風溫變化對發(fā)電機運行有什么影響？答：發(fā)電機的額定容量與額定入口風溫相對應(yīng)，我國規(guī)定的額定入口風溫是 40。 發(fā)電機因入口風溫的變化所引起的出力允許值的變化，應(yīng)以線圈和鐵芯

13、的溫度不超過允許值為準， 當入口風溫超過額定值時， 如果定子、 轉(zhuǎn)子繞組和 鐵芯線圈溫度未超過規(guī)定標準， 可以不降低發(fā)電機出力； 如果超過了標準， 則 應(yīng)減少定子、轉(zhuǎn)子繞組的電流， 使溫度降低到規(guī)定的數(shù)值。 當入口風溫低于額 定值時，定子、轉(zhuǎn)子的電流可以大于額定值，但只能增大到定子、轉(zhuǎn)子繞組和 定子鐵芯溫度達到允許溫度為止。 所以說，入口風溫的高低， 直接影響發(fā)電機 的出力。為什么入口風溫與發(fā)電機的出力有那么大的關(guān)系？因為發(fā)電機的鐵芯和 繞組的溫度與入口溫度及銅、 鐵損耗有關(guān)系。 而銅損耗跟定子繞組中通過的電 流的平方成正比，鐵損耗跟鐵芯中磁通密度的平方或電壓成正比，損耗增大， 溫升提高。 鐵

14、芯和繞組的最高允許溫度是一個即定值， 因此入口風溫和允許溫 升之和不能超過這個允許溫度。 故入口風溫高， 允許溫升就要小。 一般發(fā)電機 的電壓變化很小，溫升和電流有關(guān)，如果允許溫升要求小時。電流就要降低。 反之，入口風溫低，電流就要增大。一般，要求發(fā)電機入口風溫為 40，否則冷卻條件惡化，出力就要大大 降低。若入口風溫降低， 可提高發(fā)電機的出力， 但入口風溫降低過大也有副作 用。表現(xiàn)在：（1）易結(jié)露，使絕緣電阻降低。 （2）使銅線的溫升過高，會因熱脹伸長過多， 造成絕緣裂損。（3）絕緣變脆，容易損壞。 因此要求密閉式通風冷卻的發(fā)電機其入口風溫，一般不應(yīng)低于 15-20 ；采 用敞開式通風的發(fā)電

15、機， 冷卻空氣入口溫度不得低于 5。在運行中應(yīng)該認真監(jiān)視發(fā)電機進出口風溫。 為了避免絕緣過熱老化， 冷卻氣 體進口風溫不應(yīng)超過 50，出口溫度不應(yīng)超過 75，一般冷卻氣體的溫升為 25-30左右，如果冷卻氣體的溫升顯著提高，則說明此時發(fā)電機的冷卻系統(tǒng) 工作不正 常，應(yīng)查明原因，加以消除。11、水輪發(fā)電機出口和進口風的溫差發(fā)生變化的原因有那些？答：發(fā)電機進出口風的溫差， 與空氣帶走的熱量和空氣量、 冷卻水的水量和水 溫、空氣冷卻器的傳熱效果， 發(fā)電機內(nèi)部的損耗等因素有關(guān)。在同一負荷下， 若出現(xiàn)出進口風的溫差顯著增大， 說明發(fā)電機的內(nèi)部損耗 增加，或者冷卻系統(tǒng)不正。 前者可能是定子繞組某一并聯(lián)支路

16、 （如焊頭）斷開； 股間絕緣損壞； 鐵芯出現(xiàn)局部高溫等。 后者可能是冷卻水量減少； 冷卻管堵塞；閥門失靈， 芯子掉落；散熱管外壁污穢或內(nèi)壁結(jié)垢； 進出冷卻氣體有局部短路12、在發(fā)電機運行中應(yīng)監(jiān)視那些內(nèi)容？當其中某些參數(shù)超過限制時，如何進 行調(diào)整？答：發(fā)電機實際運行中應(yīng)監(jiān)視的參數(shù)有發(fā)電機各部分的溫度、 端電壓、 頻率、 功率因數(shù)、負荷和絕緣電阻等。值班人員在發(fā)現(xiàn)發(fā)電機端電壓、 負荷、功率因數(shù)值超過運行規(guī)程規(guī)定值時， 應(yīng)設(shè)法進行調(diào)整。 但在調(diào)整某個參數(shù)時， 應(yīng)防止其他參數(shù)超過允許的數(shù)值。 例 如，當發(fā)電機電壓過低時， 可以增加勵磁電流來提高電壓， 但同時無功負荷也 會增加，因此定子電流增大， 這時

17、應(yīng)注意不可使發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子電流超過 允許值。當發(fā)電機電壓太高時，則應(yīng)減小勵磁電流，降低發(fā)電機無功負荷，這 時又要注意功率因數(shù)不應(yīng)超過規(guī)定值。 又如當發(fā)電機功率因數(shù)過高時， 應(yīng)增加 發(fā)電機的勵磁電流， 但注意不得使定子及轉(zhuǎn)子電流超過允許值， 否則應(yīng)降低發(fā) 電機的有功負荷。13、電力系統(tǒng)的電壓、頻率為什么會波動？ 答：當電力系統(tǒng)無功功率失去供需平衡時就會出現(xiàn)電壓變動的現(xiàn)象。無功功 率不足，會使電壓降低，無功功率過剩會使電壓升高。當電力系統(tǒng)有功功率失去平衡時會使頻率變動，同時也會使電壓變動。 有功功率不足時會使頻率降低， 有功功率過剩會使頻率、 電壓升高。在事故情況下，或負荷無計劃地大量增、減情

18、況下，會出現(xiàn)有功功率和 無功功率較嚴重的失去平衡的現(xiàn)象。 使發(fā)電機工作在超過電壓、 頻率的允許范 圍，將對其產(chǎn)生惡劣影響。14、發(fā)電機的端電壓高于或低于額定值對運行有什么影響？答：發(fā)電機的端電壓在額定值的 5%范圍內(nèi)變化時是允許電機長期運行的。 若超出這個范圍，就會對電機有不良的影響。（ 1）電壓高于額定值時，對發(fā)電機的影響：1）在發(fā)電機容量不變時，若提高發(fā)電機電壓，勢必要增加發(fā)電機的勵 磁，這樣會使轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子表面的溫度升高。當發(fā)電機運行電壓達1.31.4倍額定電壓時， 轉(zhuǎn)子表面會發(fā)熱， 進而影響轉(zhuǎn)子繞組溫度。 這是由于漏磁通和 高次諧波磁通的增加而引起的附加損耗增加的結(jié)果。 這種損耗發(fā)熱

19、與電壓的平 方成正比，電壓越高，轉(zhuǎn)子繞組溫度就越高，有可能使其超過允許值。2）定子鐵芯溫度升高。鐵芯的發(fā)熱由兩個因素造成，一個是鐵芯本身 的損耗，一個是定子繞組的熱傳到鐵芯的。 電壓升高時，鐵芯內(nèi)磁通密度增加， 損耗增加，鐵芯溫度就升高。一般情況下，系統(tǒng)運行出現(xiàn)的高電壓不會超過 10%，因此，造成鐵芯發(fā)熱的威脅尚不顯著。3）定子的結(jié)構(gòu)部件可能出現(xiàn)局部高溫。電壓越高，磁通密度增加，鐵 芯的飽和程度加劇，使較多的磁通逸出軛部并穿過某些結(jié)構(gòu)部件，如支持筋、 機座、齒壓板等，形成另外的環(huán)路，使在結(jié)構(gòu)部件中產(chǎn)生渦流，有可能造成局 部高溫。4）對定子繞組絕緣產(chǎn)生威脅。一般電壓在 1.3 倍的額定電壓之下時

20、， 對定子繞組的絕緣來講問題不大， 但對于運行多牛絕緣已老化， 或發(fā)電機本身 有潛伏性絕緣缺陷的機組，這個電壓容易產(chǎn)生危險， 造成絕緣擊穿事故。（2）電壓低于額定值時，對發(fā)電機的影響：1）降低運行的穩(wěn)定性，即并列運行的穩(wěn)定性和發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)的穩(wěn)定 性會降低。當發(fā)電機電壓低于額定值 90%運行時，發(fā)電機定子鐵芯可能處于 不飽和部分運行，使電壓不穩(wěn)定。勵磁稍有變化，電壓就有較大的變化，甚至 可能破壞并列運行的穩(wěn)定性，引起振蕩或失步。2）定子繞組溫度可能升高。因為要保持發(fā)電機功率一定，電壓降低， 必須增加定子電流，從而使定子繞組溫度升高。否則，只有降低出力運行。此外，電壓降低會使發(fā)電站廠用電動機運行

21、情況惡化等。不過，發(fā)電機電壓變化在 5%時，定子電流可以相應(yīng)地變化 -+5%，在 此變化范圍內(nèi)，發(fā)電機可以帶滿負荷長期運行。15、頻率的變化對發(fā)電機運行有什么影響？ 答：發(fā)電機在運行中， 一般應(yīng)保持額定頻率即 50Hz，但因電網(wǎng)中負荷的增減 頻繁。難于及時調(diào)整頻率，因此不能保持為額定值，而上下稍有偏差。由于較 小偏差的影響不大，于是規(guī)定頻率的允許變動范圍為 0.2Hz，不超過此范圍 時，發(fā)電機仍可按額定容量運行。發(fā)電機的頻率過高，轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子離心力增大，對安全運行是不利的。 同時會使發(fā)電機定子鐵芯的磁滯、 渦流損耗增加， 引起鐵芯溫度上升。在實際運行中容易發(fā)生的是發(fā)電機頻率降低，當頻率降得過

22、低時，其出力 就要受到限制。 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低， 發(fā)電機兩端風扇鼓風的風壓則以與速度平 方成正比的關(guān)系下降， 使通風量減少， 它將使定子、 轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯的溫度升 高；對用同軸勵磁機勵磁的發(fā)電機來說， 發(fā)電機的電勢與頻率成正比， 頻率降 低，必然導致電勢下降， 則發(fā)電機的端電壓也降低， 要維持正常的電壓就必須 增大轉(zhuǎn)子的勵磁電流，它會使轉(zhuǎn)子及勵磁回路溫度升高。因此，在頻率降低或升高時，運行人員必須密切監(jiān)視發(fā)電機電壓，定子、 轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯的溫度，不可超過允許值，并必須調(diào)整頻率在允許范圍之內(nèi)16、如何實現(xiàn)水輪發(fā)電機組的有功和無功負荷的調(diào)整？ 答：（1）有功負荷的調(diào)節(jié)：若需要增加（或減少）機組有功

23、負荷時，發(fā)出增速（或減速）脈沖，調(diào) 速器的調(diào)速電機向增加 （或減?。?負荷方向轉(zhuǎn)動， 通過減速裝置和機械液壓系 統(tǒng)，使水輪機的導葉開度增大（或減?。?，從而增加（或減?。┻M入水輪機轉(zhuǎn) 輪的流量，達到增加（或減?。┯泄ω摵傻哪康?，實現(xiàn)機組有功負荷的調(diào)整。（ 2）無功負荷的調(diào)節(jié)： 設(shè)水輪發(fā)電機與恒定電壓的無窮大電力網(wǎng)并列運行，則無論勵磁電流怎 樣變化，定子合成磁通都會保持不變。常把功率因數(shù) cos=1 時，發(fā)電機的勵 磁稱為正常勵磁。如果加大或減小勵磁電流，就可以調(diào)節(jié)所帶的無功負荷。若不改變水輪機的功率，僅通過自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)整發(fā)電機的勵磁電流 時，發(fā)電機的有功負荷不會改變。而無功負荷可以得到調(diào)節(jié)

24、。在過勵狀態(tài)下， 發(fā)電機發(fā)出的感性無功負荷就越大；若減小勵磁電流，感性無功負荷則減小。17、發(fā)電機在不對稱負荷（即三相電流不對稱）下運行有什么危害？答：在不對稱負荷下運行時，定子繞組的電流可分解為正序和負序電流。負 序電流產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場， 他的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反， 其轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)子的 相對速度則是兩倍同步轉(zhuǎn)速。所產(chǎn)生的后果是：（1）使轉(zhuǎn)子表面發(fā)熱。（2）負序電流產(chǎn)生的逆著轉(zhuǎn)子運動方向， 以兩倍同步頻率的旋轉(zhuǎn)磁場， 與 轉(zhuǎn)子各磁極相互作用，引起轉(zhuǎn)子振動。對于水輪發(fā)電機來說， 其轉(zhuǎn)子是凸極式的， 振動是主要威脅， 發(fā)熱是次要 的，因為它的轉(zhuǎn)子繞組是繞在磁極上的， 直接被空氣冷卻， 故溫度升高不

25、顯著， 而由于磁極的縱軸方向和橫軸方向氣隙不一樣， 磁阻不一樣， 造成磁力線是多 時少，力矩時大時小，振動就比隱極式的轉(zhuǎn)子厲害。根據(jù)振動試驗規(guī)程規(guī)定： 水輪發(fā)電機的三相電流之差， 一般不得超過額定電流的 20%。18、水輪發(fā)電機的不對稱運行主要決定于哪幾個條件？答：（1）負荷最重一相的定子電流，不應(yīng)超過發(fā)電機的額定電流，否則可能 使定子繞組發(fā)熱超過允許值。（ 2）轉(zhuǎn)子任一點的溫度，不應(yīng)超過轉(zhuǎn)子絕緣材料等級和金屬材料的允許 溫度。（ 3）不對稱運行時出現(xiàn)的機械振動， 不應(yīng)超過允許值。19、發(fā)電機振蕩現(xiàn)象是怎么回事？表計有何反映？值班員如何處理？答：振蕩是指發(fā)電機主力矩和阻力矩失去相對穩(wěn)定，在主力

26、矩和阻力矩作用 下，使定子磁場轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)速發(fā)生相對變化。當發(fā)電機發(fā)生劇烈振蕩或失去同期時， 從表計上看有如下特征：（ 1）定子電流表指針來回劇烈擺動， 電流有可能超過正常值。（ 2）發(fā)電機和母線上各電壓表劇烈擺動， 且經(jīng)常是電壓降低。（ 3）有功功率表指針在正常值附近擺動。（4）轉(zhuǎn)子電流表指針在正常值附近擺動。（ 5）頻率和發(fā)電機轉(zhuǎn)速時高時低， 發(fā)電機伴隨著發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲。（ 6）發(fā)電機的強行勵磁裝置在電壓降低到額定電壓的 85%時，間歇動作。當發(fā)生失步時，可以從以下幾個方面來判斷是那臺發(fā)電機失步：（ 1）由于本站發(fā)生事故引起的失步， 總可以從本站的操作原因或故障地點來 判定是哪一臺

27、機組失步。（ 2）一般來說，失步機組表計擺動的幅度比別的機組厲害。（ 3）失步發(fā)電機有功功率表計指針擺動是全刻度， 甚至撞到兩邊針擋， 其他 發(fā)電機則在正常值左右擺動。 而且失步發(fā)電機有功功率指針擺向零或負時， 其 他發(fā)電機則擺向正的指示值大的一側(cè)， 即兩者擺向正好相反。當發(fā)生失步現(xiàn)象時，值班員應(yīng)采取以下措施：（ 1）增加發(fā)電機的勵磁。 這是為了增加同步的電磁轉(zhuǎn)矩， 使發(fā)電機在達到平 衡點附近時被拉入同步。（ 2）當判明是某臺發(fā)電機失步時， 可適當減輕其有功出力， 這樣容易牽入同 步。對大容量機組最好不調(diào)節(jié)有功功率而只增加勵磁，以創(chuàng)造牽入同期條件。（ 3）按上述方法處理，經(jīng) 1-2min 后，

28、仍不能恢復同期時，即可將失步發(fā)電 機從系統(tǒng)中解列。20、怎樣判斷水輪發(fā)電機是同步振蕩還是異步振蕩？ 答：首先根據(jù)轉(zhuǎn)速表（以機械轉(zhuǎn)速表為準）量測的轉(zhuǎn)速變化來判斷。若轉(zhuǎn)速較振蕩前有顯著的升高， 說明發(fā)電機在異步運行狀態(tài)。 此時，發(fā)電機送出的平 均功率接近于零， 相當于機組甩負荷必然造成發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高， 機組發(fā)出超速 的轟鳴聲， 可清楚明顯的判斷出異步運行狀態(tài)。 而同步振蕩時則無此情況， 另 外，可根據(jù)無功功率有無明顯擺動來判斷。 同步振蕩時無功功率在正值上變化， 而異步振蕩則在正、 負之間變化。轉(zhuǎn)子電流表在同步振蕩時在較小范圍內(nèi)變化， 而異步振蕩時在較大范圍內(nèi)變化。21、引起發(fā)電機失磁的原因有那些

29、？ 答：一般在同軸勵磁系統(tǒng)中常由于勵磁回路斷線（轉(zhuǎn)子回路斷線、勵磁機電 樞回路斷線、勵磁機勵磁繞組斷線等） 、自動滅磁開關(guān)誤碰及誤跳閘、磁場變 阻器接觸不良等使勵磁回路開路， 以及轉(zhuǎn)子回路短路等原因造成失磁。在半導體靜止勵磁系統(tǒng)中， 常由于可控硅整流元件損壞、 晶體管勵磁調(diào)節(jié) 器故障等原因引起發(fā)電機失磁。22、水輪發(fā)電機失磁后會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？有何危害？ 答：發(fā)電機在運行中失去勵磁電流，使轉(zhuǎn)子磁場小時，叫做發(fā)電機失磁。失磁時，表計指示有如下變化：（1）轉(zhuǎn)子電流表指示為零或接近于零。（2）定子電流表的指示升高，這是因為失磁后，發(fā)電機進入異步運行狀態(tài)， 即送有功，又吸收大量無功造成的。（ 3）發(fā)電機

30、母線電壓降低， 這是由于系統(tǒng)向發(fā)電機輸送無功功率使電壓降增 大造成的。（ 4）有功功率指示較正常數(shù)值低，失磁后， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高，調(diào)速器動作關(guān)小 導葉，使輸出功率減少，所以有功功率表指示降低。（ 5）無功功率指示表指示為負值， 功率因數(shù)表示為進相， 這是因為發(fā)電機從 系統(tǒng)中吸取無功功率的緣故。（ 6）轉(zhuǎn)子電壓表指示異常， 若為轉(zhuǎn)子短路造成的失磁則電壓下降， 若為轉(zhuǎn)子 開路造成失磁，則電壓升高。（ 7）發(fā)電機失磁后， 變?yōu)楫惒桨l(fā)電機運行， 在轉(zhuǎn)子中感生的多變磁場與定子 磁場相互作用， 便產(chǎn)生交變的異步力矩， 同時因為轉(zhuǎn)子縱軸和橫軸磁場的不對 稱，就會引起電流表、電壓表、功率表等周期性的擺動。發(fā)電機

31、失磁后，引起發(fā)電機失步，將在轉(zhuǎn)子的阻尼繞組、轉(zhuǎn)子表面、轉(zhuǎn)子 繞組中產(chǎn)生差頻電流、 引起附加溫升， 可能引起轉(zhuǎn)子局部高溫， 產(chǎn)生嚴重過熱 現(xiàn)象，危及轉(zhuǎn)子安全；其次，同步發(fā)電機異步運行，在定子繞組中將出現(xiàn)脈動 電流，產(chǎn)生交變的機械力矩，使機組發(fā)生振動，影響發(fā)電機的安全，同時，定 子電流增大，可能使定子繞組溫度升高。因此，對于有阻尼繞組的大中型水輪發(fā)電機不允許失磁后長期運行，如果10在很短時間內(nèi)不能恢復勵磁則必須將其與系統(tǒng)解列23、發(fā)電機運行時發(fā)生失磁應(yīng)如何處理？ 答：處理方法遵循的原則：（ 1）對于不允許無勵磁運行的發(fā)電機應(yīng)立即從電網(wǎng)上解列， 以避免損壞設(shè)備 或造成系統(tǒng)事故。（ 2）對于允許無勵磁

32、運行的發(fā)電機應(yīng)按無勵磁運行規(guī)定執(zhí)行， 一般要進行以 下操作：1）迅速降低有功功率到允許值， 此時定子電流將在額定電流左右擺動。2）手動斷開滅磁開關(guān)， 退出自動電壓調(diào)節(jié)裝置和發(fā)電機強行勵磁裝置。3）注意其他正常運行的發(fā)電機定子電流和無功功率值是否超出規(guī)定， 必要時 按發(fā)電機允許過負荷規(guī)定執(zhí)行。4）對于勵磁系統(tǒng)進行迅速而細致的檢查。5）在規(guī)定無勵磁運行時間內(nèi)， 仍不能使機組恢復勵磁， 則應(yīng)該把發(fā)電機從系 統(tǒng)解列。大容量發(fā)電機的失磁對電力系統(tǒng)運行影響很大，所以，一般未經(jīng)過試驗確 定前，發(fā)電機不允許無勵磁運行。24、水輪發(fā)電機中性點為什么有的不接地？有的卻經(jīng)消弧線圈接地？ 答：發(fā)電機中性點是否接地以及

33、怎么接地，一般有電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、發(fā)電機的容 量和電壓、單相接地電流的大小及對發(fā)電機的損害， 以及繼電保護、 內(nèi)部過電 壓等諸方面的因素所決定的。 大中型水輪發(fā)電機的中性點， 主要采用不接地或 經(jīng)消弧線圈接地兩種方式。較多數(shù)發(fā)電機采用中性點不接地方式，在這種方式下，若發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生 單相接地，流過故障點的只是另外兩正常相的電容電流，當這個電流小于 5A 時，接地故障點的電弧能自動熄滅，發(fā)電機不致?lián)p壞，提高了供電可靠性。它 的主要缺點是：內(nèi)部過電壓較高；若發(fā)電機電壓系統(tǒng)電容電流超過 5A 時，在 發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時， 故障點電流所產(chǎn)生的電弧可能對鐵芯造成燒 傷。因此，當發(fā)電機電壓系統(tǒng)電容電流

34、 Ic 較大時，一般采用中性點經(jīng)消弧線 圈接地方式， 中性點接了消弧線圈后， 當發(fā)生單相接地時， 可產(chǎn)生一個電感電 流來抵消電容電流， 使接地故障點的電弧自動熄滅， 這種接地方式主要用在大 型水輪發(fā)電機上。25、水輪發(fā)電機出口短路對發(fā)電機有何危害？ 答：短路電流可能達到額定電流的 10 多倍，對發(fā)電機會產(chǎn)生以下危害：11（ 1）定子繞組端部受到很大的電動力， 它包括定子繞組端部相互間的作用力、 定子繞組端部與鐵芯之間的作用力、定子繞組端部與轉(zhuǎn)子繞組相互的作用力。 這些相互作用力的合力使得定子繞組端部向外彎曲、 變形、綁線繃斷， 受力最 嚴重的地方是線棒的直線部分和漸開線部分的交界處。 電動力的

35、大小與電流的 平方成正比。（ 2）轉(zhuǎn)子軸受到很大的電磁力矩的作用。 這個電磁力矩有兩種， 一種是短路 電流中使定子、 轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電阻損耗的有功分量所產(chǎn)生的阻力矩； 另一種是 突然短路過渡過程中出現(xiàn)的沖擊交變力矩，它的大小和符號都隨時間迅速變 化。這兩種力矩都作用在電機的轉(zhuǎn)軸、 機座及地腳螺絲上。26、事故情況下發(fā)電機為什么 可以短時過負荷？過負荷運行時值班員應(yīng)注 意什么 問題？答：因為在發(fā)電機設(shè)計時，對于溫升和絕緣材料的耐溫能力方面，都考慮有 一定的裕度， 而在短時間過負荷對絕緣材料的壽命影響不大， 因為絕緣的老化 有一定的過程， 絕緣材料變脆， 介質(zhì)損耗增大， 耐受擊穿電壓水平降低等都需

36、要一個高溫作用的時間，高溫作用時間愈短， 絕緣材料的損害程度愈輕。當發(fā)電機定子電流超過允許值時， 值班員應(yīng)首先檢查發(fā)電機的功率和電壓， 并注意定子電流超過允許值所經(jīng)歷的時間， 然后用減少勵磁電流的方法， 降低 定子電流到最大允許值， 但不得使功率因數(shù)高于最大允許值和電壓過低。 如果 減少勵磁電流不能使定子電流降低到允許值時，則必須降低發(fā)電機的有功功 率。27、水輪發(fā)電機啟動前和啟動過程中，應(yīng)進行那些電氣方面的試驗和操作？ 要進行那些監(jiān)視？答：啟動前收回全部工作票，撤除所有安全措施，對有關(guān)設(shè)備和回路進行外 觀檢查，測量發(fā)電機定子回路和勵磁回路的絕緣電阻。在啟動前應(yīng)做的試驗：（1）斷路器和滅磁開關(guān)

37、的拉合閘試驗（2）斷路器和滅磁開關(guān)聯(lián)鎖試驗（ 3）調(diào)速電機和磁場變阻器的動作試驗 無論是手動還是自動啟動，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到約額定轉(zhuǎn)速的一半時，應(yīng)檢查 下列各點：（ 1）細聽發(fā)電機、勵磁機（或勵磁變壓器） 、永磁機的內(nèi)部聲響是否正常（2）軸承油溫、振動及其轉(zhuǎn)動部分是否正常（3）整流子或滑環(huán)上的電刷是否因振動而發(fā)生接觸不良、跳動或卡死現(xiàn)象12（4）發(fā)電機各部分溫度有無異常升高現(xiàn)象（5）發(fā)電機冷卻器水門、風門是否在規(guī)定的開、關(guān)位置，冷卻器上是否凝結(jié) 水珠經(jīng)以上檢查一切正常后，可繼續(xù)升速，達到額定轉(zhuǎn)速后，如工作正常，即可 升壓。然后合滅磁開關(guān)、發(fā)電機斷路器母線側(cè)隔離開關(guān)可其他有關(guān)的隔離開關(guān)， 再給轉(zhuǎn)子

38、通入勵磁電流， 緩慢轉(zhuǎn)動磁場變阻器手輪， 逐步減小電阻， 增加勵磁 電流，直至發(fā)電機電壓達到電網(wǎng)電壓。 在升壓過程中和升壓至額定值后， 應(yīng)檢 查發(fā)電機，勵磁機（或勵磁變壓器）有無異常振動，電刷接觸是否良好，出口 風溫是否正常等。值班員應(yīng)注意：（ 1）當轉(zhuǎn)子電流達到空載勵磁電流的一半時， 應(yīng)用定子電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)檢查 三相電壓是否平衡。 檢查的目的是為了防止升壓過程中， 由于電壓測量回路保 險熔斷或熔管未裝而造成誤指示， 使發(fā)電機電壓升得過高。（ 2）注意監(jiān)視三相定子電流，此時發(fā)電機斷路器未合，未帶負載， 電流表應(yīng) 無指示，如發(fā)現(xiàn)有電流， 說明回路有短路， 應(yīng)降壓滅磁， 進行檢查。（ 3）當轉(zhuǎn)速達

39、額定值， 磁場變阻器手輪上的箭頭應(yīng)指在空載額定電壓的紅線 位置，定子電壓應(yīng)為額定值； 同時檢查轉(zhuǎn)子電流是否與以往數(shù)值相同， 以判斷 轉(zhuǎn)子繞組是否有匝間短路。發(fā)電機啟動、 升壓是一項重要的操作， 為了防止產(chǎn)生和擴大事故， 加強啟動、 升壓過程的監(jiān)視是完全必要的。28、引起發(fā)電機非同期并列的原因是什么？有什么危害？應(yīng)如何處理？答：原因大致有以下幾方面：（1）發(fā)電機用準同期并列時， 不滿足電壓、 頻率及相位相同這三個條件（2）發(fā)電機出口斷路器的觸頭動作不同期（3）同期回路失靈（4）手動準同期操作方法不當 當發(fā)電機出現(xiàn)非同期并列時，合閘瞬間將發(fā)生巨大的電流沖擊，使機組發(fā)生 劇烈振動，發(fā)出鳴音。最嚴重時

40、可產(chǎn)生 20-30 倍額定電流沖擊。在此沖擊下會 造成定子繞組變形、扭變、絕緣崩裂，定子繞組并頭套熔化，甚至將定子繞組 燒毀等嚴重后果。 一臺大型發(fā)電機發(fā)生此類事故的話， 除本身損壞外， 該發(fā)電 機和系統(tǒng)間產(chǎn)生的功率振蕩， 將危及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。出現(xiàn)非同期并列事故時， 值班員應(yīng)立即斷開發(fā)電機出口斷路器并滅磁， 關(guān)閉水輪機導葉，停機。做好檢查、維修的安全措施，然后對發(fā)電機各部及其同期13 回路進行一次全面的檢查。 應(yīng)特別注意定子繞組有無變形， 綁線是否松斷， 絕 緣有無損傷等。查明一切正常后，才可重新開機和并列。29、什么原因可能引起水輪發(fā)電機著火？著火后怎么處理 ？答：原因有：短路（定子繞

41、組匝間或相間短路） 、絕緣擊穿（雷擊和過電壓引 起絕緣損壞）、絕緣表面臟污、接頭過熱、接頭或并頭套開焊、局部鐵芯過熱、 雜散電流引起火花、繞組被掉入電機內(nèi)的異物檫傷、定子繞組層間絕緣損壞、 轉(zhuǎn)子磁極連接處開焊、 發(fā)電機過負荷時間太長 （定子電流和勵磁電流都超過額 定值）、以及外部的原因，都會引起發(fā)電機冒煙和著火。 著火后檢查機組是否已解列， 并立即操作緊急停機按鈕。 對密閉式冷卻發(fā)電機， 如在熱空氣道的出口有事故風門， 值班員應(yīng)立即拆去鉛封， 關(guān)閉風門。 在確證 發(fā)電機所有電源已斷開， 可以進行救火。嚴禁使用沙子和泡沫滅火器進行滅火， 因為有些泡沫滅火器的化學物品是導電的， 會使電機絕緣性能大

42、大降低， 沙子 滅火會給檢修造成很大困難。30、發(fā)電機內(nèi)部突然短路有那些現(xiàn)象？分析其原因何在？答：主要現(xiàn)象是：（1）發(fā)電機可能有強烈的沖擊聲及機組發(fā)生振動（2）定子電流表及轉(zhuǎn)子電流表指示均異常增大（3）發(fā)電機電壓表指示降低（4）發(fā)電機差動（縱差或橫差）保護會動作，一方面發(fā)信號，同時使發(fā)電機 出口斷路器和滅磁開關(guān)自動跳閘，機組自動停機主要原因有：（1）發(fā)電機定子繞組長期高溫運行使絕緣老化或因機械振動使絕緣損壞，相 間擊穿。（2）兩點接地（3）制造、安裝或檢修質(zhì)量不良，留下隱患而短路（4）機組過速使轉(zhuǎn)動部分甩出（5）運行中絕緣受潮引起短路等。31、發(fā)電機溫度過高由那些情況引起？怎么處理和預防？答：

43、引起原因：（1）發(fā)電機過負荷運行，超過允許的時間范圍（2）三相電流嚴重的不平衡（3）發(fā)電機的通風冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障（4）定子繞組部分短路或接地（5）定子鐵芯的絕緣可能部分損壞、短路，形成渦流14（6）量測儀表故障 查明發(fā)生異常的原因，加以處理。首先檢查冷卻系統(tǒng)和測溫儀表的運行狀況。 如果冷卻系統(tǒng)和測溫元件沒有異?，F(xiàn)象，須降低發(fā)電機的有功功率和無功功 率。預防的措施：（1）對冷卻系統(tǒng)的維護檢查（2）檢修發(fā)電機時，測量定子繞組端部接頭的焊接電阻（3）檢修時檢查定子鐵芯的狀況并進行定子鐵芯試驗。32、勵磁系統(tǒng)出現(xiàn)故障與事故時怎么處理？ 答：（1）勵磁回路絕緣不良時，出現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點接地信號，其處理方法：1

44、）測量正、負極對地電壓及轉(zhuǎn)子絕緣電阻2）檢查并清掃整流子、滑環(huán)及勵磁盤3）若絕緣不能恢復，應(yīng)停機處理。（2）轉(zhuǎn)子兩點接地時， 將發(fā)出轉(zhuǎn)子接地信號， ；勵磁電流上升， 勵磁電壓下降， 無功下降或倒送， 機組可能出現(xiàn)劇烈振動， 處理措施是： 若出現(xiàn)機組劇烈振動 或母線電壓嚴重下降時，立即停機。（3）轉(zhuǎn)子回路斷線時，其表現(xiàn)為：1）轉(zhuǎn)子電流表指示到零2）發(fā)電機母線電壓表指示降低3）有功負荷表指示較正常值低4）定子電流表指示升高5）無功負荷表指示在零以下 若保護動作，按保護動作規(guī)定處理；如保護未動作，應(yīng)立即從電網(wǎng)解列停機。33、發(fā)電機定子繞組產(chǎn)生電暈的原因是什么？有什么危害性？答：原因有：發(fā)電機定子繞組

45、的出槽口、通風道、絕緣空隙、槽內(nèi)間隙、繞組 端部固定處及端部引線等處， 由于這些部位電場集中， 其附近的空氣發(fā)生游離， 即中性的原子變成帶負電的電子和帶正電的原子核， 從而形成電暈。 電暈產(chǎn)生 后，形成可見的藍色光圈并伴隨響聲放出臭氧。電暈的危害：由于電暈使定子繞組周圍的空氣發(fā)生游離而產(chǎn)生臭氧， 它又與空氣中的氮化合 生成一氧化二氮， N2O 與電機內(nèi)部的潮氣結(jié)合而呈酸性物質(zhì)。這種酸性化合 物對電機內(nèi)部的金屬部件及絕緣材料起著腐蝕作用， 促使絕緣老化。電暈形成必將增加電機的損耗， 影響電機的效率。 還會導致定子繞組一些部位15 的電場分布很不均勻， 電力線密集。 在發(fā)電機突然甩負荷或短路故障時， 發(fā)電 機的電壓將較正常運行時的電壓增高很多，使一些部位易發(fā)生絕緣擊穿故障。34、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)中，檢修后的發(fā)電機升不起電壓的原因在那里？如 何處理？ 答：（1）若勵磁機的剩磁消失則用直流電源進行充