同步发电机原理与运行维护.pptx
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同步发电机原理与运行维护
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目录
CONTENTS
01
基础概念解析
02
结构组成分析
03
工作原理详解
04
并网运行技术
05
运行特性研究
06
维护与故障处理
01
基础概念解析
同步发电机定义与分类
同步发电机定义
指转子磁场与定子磁场同步旋转的发电机，其转速与电网频率和极对数相关。
01
同步发电机分类
按原动机类型可分为汽轮机发电机、水轮机发电机、柴油发电机等；按结构可分为凸极式和隐极式。
02
同步发电机特点
具有稳定的电压和频率输出，可并联运行于电网，为电网提供有功和无功功率。
03
基本电磁感应原理
电磁感应定律
感应电动势产生
磁场产生
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生感应电动势，其大小与导体在磁场中的有效长度、磁场强度以及导体与磁场方向的相对速度成正比。
同步发电机磁场由励磁系统产生，励磁电流通过转子绕组产生旋转磁场。
转子磁场与定子绕组相互作用，在定子绕组中产生感应电动势，从而输出电能。
发电机在额定条件下长期稳定运行所允许的最大输出功率，单位通常为千瓦（kW）或兆瓦（MW）。
发电机在额定条件下输出的电压值，单位通常为伏特（V）或千伏（kV）。
发电机在额定电压和额定功率下输出的电流值，单位通常为安培（A）或千安（kA）。
发电机输出的有功功率与视在功率之比，它反映了发电机对电网的无功功率支持能力。
主要技术参数指标
额定功率
额定电压
额定电流
功率因数
02
结构组成分析
定子绕组类型
定子绕组接线方式
包括单层绕组、双层绕组和多层绕组，常用双层绕组。
有星形接法和三角形接法，一般采用星形接法。
定子绕组与铁芯构造
铁芯构造
由硅钢片叠压而成，以降低铁损和铁芯发热；有实心铁芯和空心铁芯两种结构。
定子铁芯固定方式
通常采用压板固定方式，也有采用螺栓紧固等方式。
转子励磁系统构成
励磁方式
直流励磁和交流励磁，同步发电机主要采用直流励磁。
励磁绕组
设置在转子上的绕组，通过直流电流产生磁场。
励磁调节
通过调节励磁电流的大小来改变磁场强度，进而调节发电机的输出电压和电流。
滑环与电刷
转子励磁电流通过滑环和电刷引入，滑环与电刷之间需保持良好的接触和导电性能。
冷却装置与机座设计
冷却方式
机座设计
冷却装置
防护等级
空冷、水冷和氢气冷等，根据发电机容量和现场环境选用合适的冷却方式。
包括风扇、散热器、冷却器等，用于散发发电机运行过程中产生的热量。
需考虑发电机的振动和散热问题，通常采用刚性机座和弹性支承等结构。
根据发电机所处的环境条件和使用要求，选择合适的防护等级，以保证发电机的安全运行。
03
工作原理详解
空载运行磁场分布
磁场产生
发电机磁场由励磁系统产生，励磁电流作用于发电机转子上的励磁绕组，产生磁场。
01
空载特性
发电机空载运行时，定子电流为零，转子磁场仅由励磁电流决定，磁场线通过气隙、定子铁芯和转子铁芯闭合。
02
磁场分布
空载磁场分布均匀，磁通密度沿铁芯和气隙形成闭合回路，为发电机提供稳定的磁场环境。
03
磁场影响
磁场强度与励磁电流大小有关，可通过调节励磁电流来改变空载磁场强度。
04
稳定运行
在负载变化时，发电机需通过自动调节励磁电流和原动机输入功率，保持输出电压和频率的稳定。
负载接入
发电机定子绕组接入负载后，负载电流产生的磁场与转子磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转。
功率传输
发电机通过电磁感应原理将机械能转化为电能，输出功率与负载电流大小成正比。
调节原理
通过调节原动机（如水轮机、汽轮机等）的输入功率或励磁电流，可改变发电机输出的有功功率和无功功率，以满足负载需求。
负载运行功率调节
电压波动原因
负载变化、励磁电流变化、原动机输入功率波动等因素都会导致发电机端电压波动。
通过自动调节励磁电流，改变发电机空载磁场强度，从而调整输出电压。当负载增加时，发电机端电压下降，此时需增加励磁电流以维持电压稳定。
常用的稳压方法有手动调节、自动电压调节器（AVR）和电力系统稳定器等。AVR可根据电压偏差自动调整励磁电流，实现快速、精确的电压调节。
电压稳定对于保护用电设备和提高电力系统运行稳定性至关重要。电压过高或过低都可能导致设备损坏、效率降低甚至引发安全事故。
稳压原理
稳压方法
稳压重要性
电压稳定控制机制
01
02
03
04
04
并网运行技术
同步条件与准同期方法
发电机电压与电网电压大小、相位、频率相同，波形一致。
同步条件
手动准同期、自动准同期和半自动准同期。
准同期方法
用同期表检查同步条件，同步表指示为零或接近零时合闸。
同步检查
有功/无功功率调节
调差率
调节无功功率分配，实现发电机间无功功率合理分配。
03
通过调节发电机励磁电流，改变发电机无功功率输出，实现电网电压调节。
02
无功