发电机课程课件

第七章发电机第一节同步发电机概述一、同步发电机的基本工作原理

同步发电机是根据导体切割磁力线感应电动势这一基本原理工作的。因此，同步发电机应具有产生磁力线的磁场和切割该磁场的导体。通常前者是转动的，称为转子，后者是固定的，称为定子（或称电枢），定、转子之间有气隙，如图7-1所示。定子上有AX、BY、CZ三相定子绕组，它们在空间是互差1200电角度对称分布放置在定子铁芯槽中，每相的结构参数都完全相同。转子具有p对磁极，上面装有直流励磁的转子绕组，当直流电流通过电刷和集电环流入转子绕组后，产生的主磁通由N极出来经过气隙、定子铁芯，再经过气隙进入S极构成主磁路，如图7-1中虚线所示（图中p＝1）。第一节同步发电机概述图7-1同步电机的工作原理图1一定子；2—转子；3一滑环

当发电机的转子由原动机驱动，以转速n按图示方向作恒速旋转时，定子中三相绕组的导体依次切割气隙磁场，于是，三相绕组便感应出各相大小相等、相位彼此相差120°的交流电动势。据图7-1所示转子的转向，若气隙磁通密度按正弦波分布，则三相绕组感应电动势波形如图7-2所示，相序为A→B→C。交流电动势的频率f可这样确定：当转子为1对极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势变化一个周期；当同步发电机具有p对极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期；当转子的转速为每分n转时，则交变电动势的频率为

（7—1）

式中n—转子的转速，r/min。

第一节同步发电机概述第一节同步发电机概述

由上式（7—1）可知：同步发电机定子绕组感应电动势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。可见，同步发电机极对数p一定时，转速n与电枢电动势的频率f之间具有严格不变的关系。亦即当电力系统频率f一定时，电机的转速亦为恒值，这就是同步电机的主要特点。我国标准工频为50Hz。因此同步发电机的极对数和转速成反比，即。汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速n＝3000r/min，则极对数p=1。水轮发电机，转速较低，极对数较多，如转速n＝125r/min，则极对数p＝24。习惯上称此转速n为同步转速。第一节同步发电机概述图7-2定子三相电动势波形

如果同步发电机作电动机运行，必须在定子绕组加以三相交流电源，电机内部便产生一个旋转磁场。这时转子绕组加直流励磁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速仍由式（7-1）决定，即

（7—2）

由上两式可见，同步电机无论是作为发电机使用，还是作为电动机使用，其转速和交流电频率之间都将保持严格不变的关系，也就是说，电枢磁动势为一同步旋转的旋转磁动势，它与转子同速同方向旋转，定子和转子磁动势之间保持相对静止并产生恒定的电磁转矩。同步电机在恒定频率下的转速恒为同步速度，是同步电机和感应电机的基本区别之一。第一节同步发电机概述二、同步发电机的类型同步发电机因用途不同，结构也相差甚大，一般可按其原动机的类别、本体结构和安装方式等进行分类。（1）按原动机的类别，同步发电机可分为汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机及柴油发电机等。（2）按冷却介质，可分为空气冷却、氢气冷却和水冷却等。（3）按主轴安装方式，可分为卧式安装和立式安装等。（4）按本体结构，可分为旋转电枢式和旋转磁极式等。同步发电机的结构，主要是由原动机的特性决定的。如汽轮发电机，由于转速高达3000r/nun，故极对数少，转子采用一隐极式，卧式安装；水轮发电机由于转速低（一般在500r/min以下）故其极对数多，转子采用凸极式，立式安装。第一节同步发电机概述三、同步发电机的主要技术数据为使发电机按设计技术条件运行，在发电机出厂时都在其铭牌上标注出额定技术数据。 这些额定技术数据主要有：（1）额定容量（或额定功率）。额定容量是指发电机在设计技术条件下运行时输出的视在功率，用kV·A或MV·A表示；额定功率是指发电机输出的有功功率，用kW或MW表示。（2）额定定子电压。指发电机在设计技术条件下运行时，定子绕组出线端的线电压，用kV表示。（3）额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流，单位为A。（4）额定功率因数。指发电机在额定功率下运行时，定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值，即值。

第一节同步发电机概述（5）额定转速。指正常运行时发电机的转速，用r/min（每分钟转数）表示。我国生产的汽轮发电机转速均3000r/min。（6）额定频率。我国电网的额定频率为50Hz（即每秒50周）。（7）额定励磁电压。指发电机励磁电流达到额定值时，额定出力运行在稳定温度时的励磁电压。（8）额定励磁电流。指发电机在额定出力时，转子绕组通过的励磁电流，用A或kA表示。（9）额定温度。指发电机在额定功率运转时的最高允许温度（℃）。（10）效率。指发电机输出与输入能量之比百分值，一般额定效率在93%～98％之间。第一节同步发电机概述第二节同同步发发电机的的基本构构造一、同步步发电机机的基本本构造同步发电电机的结结构采用用旋转磁磁极式，，按转子子磁极的的形状可可分为隐隐极式和和凸极式式两种。。一般隐隐极式结结构在汽汽轮发电电机中采采用，而而凸极式式结构则则通常在在水轮发发电机中中采用，，如图7-3所所示。从从图中可可见，隐隐极式的的气隙是是均匀的的，转子子呈圆柱柱形。凸凸极式的的气隙是是不均匀匀的，极极弧底下下气隙较较小，极极间部分分较大。。第二节同同步发发电机的的基本构构造图7-3同步发电电机的类类型（a）隐极式式；（b）凸极式式1一定子；；2一隐极式式转子；；3一凸极式式转子无论电机机是隐极极式或凸凸极式，，其基本本结构均均包括定定子和转转子两大大部分。。汽轮发电电机一般般制成隐隐极式，，而水轮轮发电机机则制成成凸极式式，下面面介绍隐隐极式的的汽轮发发电机基基本结构构。隐极式同同步发电电机多用用于汽轮轮发电机机，一般般制成两两极，转转速为3000r/min，因为提提高发电电机的转转速可提提高汽轮轮机的运运行效率率，缩小小机组的的体积和和降低造造价。由由于转速速高，汽汽轮发电电机的转转子直径径必须缩缩小，在在容量一一定的情情况下，，电机的的长度就就要加长长，故一一般汽轮轮发电机机的转子子长度L和定子内内径D之比为2～6.5。第二节同同步发发电机的的基本构构造第二节同同步发发电机的的基本构构造1．定子定子又称称为电枢枢，主要要由定子子铁芯、、定子绕绕组、机机座、端端盖等部部件组成成。，它它是同步步发电机机用以产产生三相相交流电电能，实实现机械械能与电电能转换换的重要要部件。。（1）定子铁铁芯。定子铁芯芯一般由由厚0.5mm或0.35rnm两面涂有有绝缘漆漆膜的硅硅钢片叠叠成，沿沿轴向叠叠成多段段形式，，每段叠叠片厚为为30～60rnm。各段叠叠片之间间留有宽宽约l0mm的通风槽槽，以改改善定子子铁芯的的散热条条件。当当屋子铁铁芯外圆圆直径大大于lm时，用扇扇形硅钢钢片拼成成一个整整圆。为为减少漏漏磁防止止涡流引引起过热热，在定定子铁芯芯的两端端用非磁磁性材料料制成的的压板将将其夹紧紧，整个个铁芯固固定在定定子机座座上，如如图7-4所示。沿沿定子铁铁芯内圆圆表面的的槽内放放置三相相定子绕绕组。第二节同同步发发电机的的基本构构造图7-4定子铁芯芯压紧（a）无磁性性压板；；（b）定子铁铁芯剖面面（2）定子绕绕组。汽轮发电电机的定定子绕组组一般采采用三相相双层叠叠绕组，，构成定定子三相相交流电电路。为了减少少绕组导导体中集集肤效应应引起的的附加损损耗，导导线由许许多相互互绝缘的的并联多多股线组组成，在在槽内线线圈的直直线部分分还应进进行换位位。三相相定子绕绕组对铁铁芯绝缘缘强度的的要求，，取决于于电机额额定电压压的高低低。为了了防止电电晕，6.3kV及以上的定子子绕组经绝缘缘处理后还要要涂以半导体体漆。定子的的每一槽内放放置上、下两两线圈边，并并垫以层间绝绝缘，线圈放放入槽中，采采用槽楔固定定。为了能承承受住因突然然短路产生的的巨大电磁力力而引起的端端部变形，以以及正常运行行时不致产生生较大的振动动，定子绕组组端接部分需需用线绳绑紧紧或压板夹紧紧在非磁性钢钢做成的端箍箍上，如图7-5所示。第二节同步步发电机的基基本构造第二节同步步发电机的基基本构造图7-5汽轮发电机的的定子绕组部部分1一定子绕组；；2-端部连接线；；3一机壳；4一通风孔；5一机座（3）机座。机座是用来支支撑和固定定定子铁芯和端端盖的，应有有足够的强度度和刚度，机机座与定子铁铁芯之间需要要留有适当的的通风道，以以利电机的冷冷却。此外，还有端端盖、轴承、、通风隔板等等。2．转子转子包括转子子铁芯、励磁磁绕组、阻尼尼绕组、紧固固件和风扇等等。它也是汽汽轮发电机的的重要部件。。第二节同步步发电机的基基本构造第二节同步步发电机的基基本构造（1）转子铁芯。。转子铁芯应具具有良好的导导磁性能，并并能承受很大大的离心力作作用。隐极式式的转子铁芯芯与转轴锻造造成一体，一一般所用材料料是具有高强强度和导磁性性能良好的含含铬、镍和钼钼的合金钢。。汽轮发电机的的转子铁芯横横剖面如图7-6所示。沿转子子铁芯外圆表表面铣出槽，，槽内放置直直流励磁绕组组。转子表面约占占圆周长的三三分之一不开开槽，称大齿齿，即主磁极极。（2）励磁绕组。。励磁绕组由矩矩形的绝缘扁扁铜线绕成同同心式线圈，，两线圈边分分别放置在大大齿两侧所开开出的槽内，，所有线圈串串联组成励磁磁绕组，构成成转子的直流流电路。励磁磁绕组引出的的两个线端接接在集电环上上，并通过电电刷与外电路路直流电源相相连接。励磁绕组的各各线匝间垫有有绝缘，线圈圈和铁芯之间间也有可靠的的“对地绝缘缘”。励磁绕组放置置在槽内后，，需用非导磁磁高强度的硬硬铝或铝青铜铜制成的槽楔楔来压紧。如如图7-7所示。第二节同步步发电机的基基本构造第二节同步步发电机的基基本构造图7-6汽轮轮发电机的转转子槽图图7-7转子子槽部剖面图图（a）辐射形形排列：（b）平行排列列1一槽楔；2一楔下垫条条；3一扁铜铜线；4-槽绝缘；；5一匝间绝绝缘3）阻尼绕组组。某些大型汽轮轮发电机转子子上装有阻尼尼绕组，它是是一种短路绕绕组，由放在在槽楔下的铜铜条和转子两两端的铜环焊焊接成闭合回回路。阻尼绕绕组的主要作作用是，在同同步发电机短短路或不对称称运行时，利利用其感应电电流来削弱负负序旋转磁场场的作用，以以及同步发电电机发生振荡荡时起阻尼的的作用，使振振荡衰减。（4）紧固件件。转子紧固件包包括护环和中中心环。由于汽轮发电电机转速高，，绕组端部受受到很大的离离心力，所以以必须采用护护环和中心环环来可靠地固固定，如图7-8所示。。护环把转子子励磁绕组的的端部套紧，，以防绕组端端部甩出。中中心环用来支支持护环和防防止转子绕组组端部的轴向向位移。为了了减少端部漏漏磁场，护环环采用非导磁磁合金钢材料料。第二节同步步发电机的基基本构造第二节同步步发电机的基基本构造图7-8护环1一转子子本体体；2-护环；；3—绕组端端部，，4一中心心环（5）集电电环。。直流电电流通通过静静止的的正负负极性性的电电刷和和两个个互相相绝缘缘且套套在转转轴上上随转转子转转动的的集电电环引引入转转子励励磁绕绕组。。（6）风扇扇。汽轮发发电机机的转转子细细长，，通风风冷却却比较较困难难，故故转子子的两两端一一般装装有轴轴流式式或离离心式式风扇扇，用用以改改善冷冷却条条件。。第二节节同同步发发电机机的基基本构构造二、300MW水氢氢氢冷却却发电电机结结构特特点发电机机在运运行时时，由由于绕绕组中中的电电流和和铁芯芯中的的交变变磁通通会产产生热热量，，这种种热量量会使使发电电机温温度升升高，，随着着发电电机单单机容容量的的增大大，温温升也也越来来越高高。就就发电电机而而言，，温升升受到到电机机铁芯芯冲片片绝缘缘和线线圈绝绝缘材材料允允许温温度的的限制制，因因此，，必须须加以以冷却却。提高发发电机机单机机容量量，不不能只只靠增增加电电机体体积，，因为为发电电机转转子锻锻件和和护环环锻件件的机机械性性能极极限使使锻件件尺寸寸受到到限制制，因因此随随着单单机容容量增增加，，材料料利用用率越越来越越高，，单位位体积积的发发热量量也大大为增增加，，为限限制发发电机机温度度，必必须在在冷却却上采采取强强化措措施。。所以以，发发电机机冷却却方式式可以以反映映出发发电机机的容容量等等级和和结构构特征征。第二节节同同步发发电机机的基基本构构造80多年来来，发发电机机冷却却介质质已从从空气气时代代进展展到氢氢气和和水的的时代代，氢氢气的的重量量仅为为空气气的1/4，导热热性能能比空空气高高六倍倍，其其冷却却效果果比空空气好好，效效率提提高了了0.7％～1.0％。一一般汽汽轮发发电机机从空空冷改改为氢氢冷后后，可可提高高出力力20％～35％，冷冷却方方法从从冷却却介质质接触触绝缘缘外部部的间间接冷冷却进进展到到与铜铜线的的内部部接触触直接接冷却却，称称之内内冷式式，大大大提提高了了冷却却效果果；而而采用用水作作为冷冷却介介质，，为电电机技技术的的发展展开辟辟了一一条崭崭新的的道路路，当当水的的流速速仅为为空气气的百百分之之几时时，它它的冷冷却能能力比比空气气大几几十倍倍。发发电机机的定定子采采用水水内冷冷，转转子及及铁芯芯采用用氢内内冷方方式，，可大大幅度度提高高其出出力。。水氢冷冷发电电机的的特点点是，，定子子绕组组用水水冷却却，转转子绕绕组采采用氢氢气冷冷却，，一般般水源源取自自汽轮轮机的的凝结结水，，这种种水源源比较较清洁洁，符符合冷冷却水水质的的要求求。发发电机机铁芯芯也采采用氢氢气冷冷却。。第二节节同同步发发电机机的基基本构构造水氢冷冷发电电机虽虽然可可以减减少材材料消消耗，，但是是和空空冷电电机相相比，，它的的结构构比较较复杂杂，维维护修修理比比较麻麻烦，，同时时还必必须配配备一一套专专用冷冷却系系统，，所以以一般般情况况下，，它只只适用用于大大型电电机，，而对对5万kW以下的的中小小型电电机，，由于于它的的经济济意义义不大大，故故仍采采用空空冷型型式为为主。。我国QFSN-300型30万kW机组，，由于于容量量大、、额定定电压压高，，较之之普遍遍的中中小型型氢冷冷水冷冷机组组，在在提高高电气气性能能和加加强机机械强强度、、确保保安全全运行行方面面，都都采取取一系系列特特殊而而有效效的必必要措措施。。以下对对东方方电机机厂制制造的的QFSN-300-2-20型汽轮轮同步步发电电机主主要参参数及及总体体做一一介绍绍。第二二节节同同步步发发电电机机的的基基本本构构造造第二二节节同同步步发发电电机机的的基基本本构构造造（一一））主主要要参参数数1．．发发电电机机本本体体主主要要参参数数及及有有关关说说明明发电电机机型型号号QFSN-300-2-20,其其中中Q表表示示““汽汽””轮轮机机，，F表表示示““发发””电电机机，，S表表示示““水水””冷冷，，N表表示示““内内””部部冷冷却却，，300代代表表发发电电机机额额定定有有功功功功率率为为300MW，，2代代表表发发电电机机有有两两个个磁磁极极，，20代代表表发发电电机机额额定定端端电电压压20kV。。发发电电机机额额定定容容量量为为353MVA，，额额定定功功率率因因数数为为0．．85。。定定子子额额定定电电流流为为10190A，，额额定定频频率率为为50Hz,额额定定转转速速为为3000r/m。。定定子子绕绕组组接接线线方方式式为为双双Y（（并并联联）），，额额定定励励磁磁电电压压为为463V，，额额定定励励磁磁电电流流为为2203A，，冷冷却却方方式式为为水水氢氢氢氢，，励励磁磁方方式式为为三三机机同同轴轴有有刷刷励励磁磁系系统统（（同同轴轴永永磁磁机机给给主主励励磁磁机机提提供供励励磁磁）），，旋旋转转方方向向为为从从汽汽轮轮机机向向发发电电机机端端看看为为顺顺时时针针方方向向。。（二二））同同步步发发电电机机总总体体结结构构同步步发发电电机机组组外外形形见见图图7-9。第二二节节同同步步发发电电机机的的基基本本构构造造图7-9同步步发发电电机机组组外外形形图图第三三节节汽汽轮轮发发电电机机的的运运行行方方式式汽轮轮发发电电机机的的运运行行方方式式包包括括正正常常运运行行方方式式，，进进相相运运行行方方式式以以及及不不对对称称运运行行方方式式等等，，现现简简单叙叙述述如如下下。。一、、额额定定情情况况下下的的运运行行方方式式发电电机机按按照照制制造造厂厂铭铭牌牌规规定定数数据据运运行行的的方方式式，，称称为为额额定定运运行行方方式式。。在在此此方方式式下下，，可可以以长长期期连连续续运运行行。。发发电电机机的的额额定定数数据据，，如如转转速速、、定定子子电电压压、、定定子子和和转转子子温温度度、、振振动动幅幅度度等等，，是是制制造造厂厂的的设设计计依依据据，，只只有有严严格格控控制制其其在在允允许许值值范范围围内内，，才才能能保保障障发发电电机机安安全全而而高高效效地地运运行行。。二、、发发电电机机的的允允许许运运行行方方式式发电机的的定子电电压、频频率、功功率因数数等异于于额定运运行方式式时，未未经试验验和明确确前，规规定如下下。1．发电机机电压的的规定在发电机机各部分分温度没没有超过过限额的的情况下下，定子子电压在在额定值值的±5%范围内变变化时，，其额定定容量不不变，但但当发电电机定子子电压低低于额定定电压95%运行时，，其定子子最大电电流不允允许超过过铭牌定定子电流流的105%。发电机机定子电电压最高高不得大大于额定定电压的的110%，最低值值应根据据稳定运运行的要要求来确确定，一一般不应应低于额额定值的的90%。第三节汽汽轮轮发电机机的运行行方式第三节汽汽轮轮发电机机的运行行方式2．发电电机过负负荷的规规定发电机不不允许在在长期过过负荷情情况下运运行，但但在系统统发生事事故时，，发电机机允许事事故过负负荷。过过负荷数数值最高高为额定定电流的的115％，时时间不超超过15min，且应应监视定定子冷却却水出水水温度不不得超过过85℃℃。3．发电电机不平平衡电流流的规定定发电机允允许在三三相不平平衡负荷荷条件下下运行，，但定子子各相之之间不平平衡电流流之差不不得超过过额定电电流的10％，，同时，，最大一一相定子子电流不不应大于于额定电电流。如如运行中中发现超超出上述述规定，，应立即即降低定定子电流流，使其其不超出出上述规规定，同同时并应应加强对对发电机机转子温温度的监监视。不不平衡衡电流，，可分为为正序、、负序及及零序三三个分量量，负序序电流与与发电机机额定值值之比不不得大于于0.08。4．发电机机正常运运行时对对频率的的规定发电机正正常运行行时频率率应保持持在50Hz，其变动动范围为为49.5～50.5Hzo在发电机机各部分分温度未未超过限限额和转转子电流流不超过过限额的的情况下下，发电电机频率率变动时时，额定定容量不不变。5．发电机机正常运运行时对对功率因因数的规规定300MW发电机的的最高运运行功率率因数，，决定于于发电机机及电网网的运行行稳定性性，一般般不应超超过迟相相0.95运行。在在自动励励磁调节节装置投投入运行行的情况况下，必必要时可可短时间间在功率率因数为为1的条件下下运行，，但一般般不允许许进相运运行。第三节汽汽轮轮发电机机的运行行方式6．对绝缘缘电阻的的规定发电机经经电气检检修后及及每次起起动前、、停机后后，立即即用摇表表测量定定子、转转子、100Hz主励磁机机、350Hz副励磁机机的绝缘缘电阻。。对定子及及一次回回路，应应将集水水环到外外接水管管法兰的的跨接线线拆开，，并将两两端集水水环连接接起来接接到1000V摇表的屏屏蔽端（（定子应应通有合合格的冷冷却水）），然后后侧量。。测得的的电阻值值不作规规定，但但应与历历次测得得的绝缘缘电阻进进行比较较，如较较前次降降低2/3以上，应应查明原原因并消消除。如如不能用用此法测测量，可可用万用用表测量量厂绝缘缘电阻值值不应小小于5kΩ，应确认认无金属属性接地地。当分分析确定定发电机机受潮时时，则应应进行烘烘燥第三节汽汽轮轮发电机机的运行行方式三、发电电机的进进相运行行方式汽轮发电电机既发发出有功功功率，，也提供供感性无无功功率率，以满满足负荷荷的需求求。通常常规定，，发电机机发出感感性无功功功率为为正，吸吸收感性性无功功功率为负负。汽轮轮发电机机的进相相运行方方式是指指欠励运运行。发发电机在在这种方方式下运运行时，，它的功功率因数数是超前前的，也也就是说说，它从从系统中中吸收感感性无功功功率和和发出有有功功率率。随着电力力系统不不断发展展，输电电线路电电压等级级越来越越高，输输电距离离越来越越长，线线间及线线对地的的电容在在增大，，从而导导致了电电力系统统电容电电流以及及容性无无功功率率的增长长，也相相当于发发出的感感性无功功功率增增多了。。尤其在在节假日日、午夜夜等低谷谷负荷期期间，线线路所发发生的无无功功率率过剩，，使得电电力系统统电压上上升，以以致超过过容许范范围。第三节汽汽轮轮发电机机的运行行方式若采用并并联电抗抗器或向向步调相相机来吸吸收这部部分剩余余无功功功率，不不但有一一定限度度，且增增加了设设备投资资。早在在20世世纪50年代，，国外就就开始试试验研究究大容量量发电机机的进相相运行，，用以吸吸收过剩剩的无功功功率，，进行调调压，使使电压保保持在容容许的范范围内。。近十多多年来，，我国也也广泛开开展了发发电机进进相运行行的试验验研究。。实践证证明，这这是一项项切实可可行的措措施，无无需增加加额外设设备投资资而收到到同样效效果。图7-10（a）表表示发发电机机G直直接接接于无无限大大容量量系统统S的的情况况。设设系统统端电电压恒定，，并设设发电电机电电动势势为，负荷荷电流流为，功率率因数数角为为。这时时调节节励磁磁电流流。随之之变化化，功功率因因数角角也在变变化。。第三节节汽汽轮轮发电电机的的运行行方式式如增加加励磁磁电流流，变大，，此时时负荷荷电流流产生去去磁电电枢反反应，，功率率因数数角是滞后后的，，发电电机向向系统统输送送有功功功率率和无无功功功率，，这种种运行行状态态称为为迟相相运行行。反反之，，如图图7一一10（b）所所示，，减少少励磁磁电流流，使发发电机机电动动势减小，，功率率因数数角就变为为超前前的，，发电电机负负荷电电流产生助助磁电电枢反反应，，发电电机向向系统统输送送有功功功率率，但但吸收收无功功功率率，这这种运运行状状态称称为进进相运运行。。发电电机是是否能能进相相运行行应遵遵守制制造厂厂的规规定。。制造造厂无无规定定的应应通过过试验验来确确定。。第三节节汽汽轮轮发电电机的的运行行方式式第三节节汽汽轮轮发电电机的的运行行方式式图7一10发电机机的迟迟相与与进相相运行行（a）迟相相运行行；(b)进相运运行同步发发电机机进相相运行行，从从理论论上讲讲是可可行的的，但但由于于发电电机的的类型型、结结构、、冷却却方式式及容容量等等不同同，容容许输输送多多少有有功功功率和和吸收收多少少无功功功率率，与与下述述因素素有关关：一一是静静态稳稳定极极限；；二是是定子子端部部容许许发热热。分分别讨讨论如如下。。如已知发电电机空载电电动势为同同步电抗为为，无限大大容量系统统端电压为为，则（7—3））进相运行时时，在输出出功率尸恒恒定的前提提下，随着着励磁电流流的减少，，发电机电电动势随之之减小，功功角就会增增大，从而而使静态稳稳定性降低低。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式式（7—3）是相应应于发电机机直接接在在无限大容容量母线上上的情况，，实际上，，发电机总总是要经变变压器、输输电线路才才接到系统统上的，所所以需要计计及这些元元件的电抗抗。如发电电机经外部部电抗后并并入无限大大容量系统统，为变压压器与输电电线路的电电抗之和（（略去电阻阻损耗）。。此时，发发电机经外外部电抗进进入无限大大容量系统统的有功功功率P与发发电机电动动势和系统统电压之间间的相量夹夹角之间的的关系，仍仍可与像发发电机直接接与无限大大容量系统统并联运行行时的电压压相量关系系分析相似似，可直接接写出（7—4））由式（7-4）可以以看出，静静态稳定极极限输出功功率随外部部电抗的增增大而减小小，也就是是说，静态态稳定性还还要进一步步降低。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式发电机进相相运行时，，限制发电电机容许出出力的另一一个因素是是发电机定定子端部漏漏磁引起的的发热。端端部漏磁是是由定子绕绕组端部漏漏磁和转子子绕组端部部漏磁组成成的合成磁磁通。它的的大小除与与发电机的的结构、型型式、材料料、短路比比等因素有有关外，还还与定子电电流的大小小、功率因因数的高低低等因素有有关。发电机在进进相（欠励励磁）运行行时，其端端部发热比比迟相（过过励磁）运运行严重。。原因是在在相同的视视在功率下下，发电机机随着功率率因数cos由迟相向进进相转移时时，端部的的漏磁通密密度增大，，引起定子子端部的发发热也逐渐渐趋向严重重。根据理理论计算，，定子端部部漏磁密度度的平方随随功率因数数角之间存存在如图7-11所示的关系系。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式从图7-11可以看出，，当视在功功率一定，，发电机从从迟相向进进相转移时时，在cos＝1（即）附近近，定子端端部磁通密密度上升很很快。此后后，随着进进相角度增增大，cos降低，吸收收的无功功功率增多，，仍继续增增大。发电电机定子端端部温度升升与成正比比，使发电电机定子端端部过热，，成为限制制发电机进进相运行容容量的因素素之一。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式图7-11和角的关系系曲线上述讨论是是在视在功功率一定时时定子端部部漏磁通与与功率因数数的关系，，而当功率率因数一定定时，端部部漏磁通大大约与发电电机的视在在功率S成成正比，如如图7-12所示。。由图7-12可以以看出，如如欲保持定定子端部发发热为一定定值，亦即即端部漏磁磁通为一定定值，随着着进相深度度的增大，，视在功率率S应相应应降低第三节汽汽轮发电电机的运行行方式图7-12发电机端部部漏磁通与与视在功率率的关系由于发电机机进相运行行时的端部部漏磁通及及温升随着着功率因数数和输出功功率而变化化，为了在在进相运行行时不致使使端部温升升超过允许许值，应作作出发电机机进相运行行时定子端端部温升限限额曲线。。根据温升升限额曲线线就可以确确定在不同同进相运行行深度时，，端部温升升不超过允允许值条件件下，发电电机输出的的有功功率率和无功功功率的限值值。由于各种发发电机的参参数、结构构、端部材材料以及连连接的系统统参数等不不相同，故故各种发电电机进相运运行时的限限额曲线（（容许限值值）亦不相相同，一般般应通过试试验来确定定。进相运行时时，随着发发电机励磁磁电流的降降低，发电电机无功功功率的倒流流，发电机机出口处的的厂用电电电压也要降降低，因厂厂用电通常常引自发电电机出口或或发电机电电压母线。。正常情况况下，进相相运行的发发电机端电电压还不致致降低到额额定电压的的95%。但在厂用用电支路发发生短路故故障后恢复复供电时，，某些大型型厂用电动动机，例如如给水泵电电动机，自自启动会发发生困难。。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式四、发电机机的不对称称运行方式式对于汽轮发发电机而言言，有时可可能在不对对称状态下下运行，这这时其三相相电流和电电压大小不不相等，相相位差也可可能不是120°。下列情况况可能发生生不对称运运行：（1）负荷不对对称。如冶冶金企业用用的电弧炉炉、电气铁铁道上的电电气机车均均为单相负负荷。（2）各种类型型的不对称称短路。通通常依赖继继电保护在在短暂时间间内将它切切除。（3）输电线路路的不对称称。例如一一相输电线线（或变压压器）被切切除后，仍仍维持继续续运行。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式不对称状态态下的运行行有许多危危害：对于于同步发电电机，其危危害反应在在负序电流流会使发电电机定子产产生100Hz的振动并在在转子的励励磁绕组、、阻尼绕组组以及转子子本体中感感应出两倍倍工频的电电流，引起起附加损耗耗而降低发发电机效率率，和在转转子表面引引起局部过过热。不平平衡电流会会使电力变变压器各相相绕组发热热不一致，，当个别相相绕组已经经过热而其其他相负荷荷还不大时时，使变压压器的容量量得不到充充分利用，，也可能发发生局部过过热现象。。由于系统统三相电压压不对称，，使电能质质量变坏，，异步电动动机出力下下降，使用用寿命降低低。例如负负序电压达达额定电压压的5%时，电动机机出力降低低10%～15%，负序电压压达7%时，则出力力将降低20%～25%。对通信线线路的危害害主要是零零序电流，，在与输电电线路平行行的通信线线路上可能能感应出危危险的对地地电压，危危及通信设设备和人身身的安全，，降低通信信质量。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式尽管不对称称运行有很很多危害，，但短时间间的不对称称运行方式式却具有实实用价值。。例如中性性点直接接接地系统中中，当线路路、变压器器的一相发发生故障时时，可以只只切除故障障相，使之之短时间两两相运行，，然后单相相重合闸动动作，可以以提高电力力系统运行行的安全性性和稳定性性；在发生生单相永久久性故障时时，在某些些条件下，，可以让故故障相暂时时停电检修修，其余两两相继续供供电，或者者采取短时时的两相运运行，待电电源、负荷荷转移妥当当之后，系系统具备安安全可靠条条件下，再再断开这两两相，为连连续供电赢赢得时间。。电力系统统和发电机机采取不对对称运行方方式，作为为一项应急急措施，是是有意义的的，但事先先应作全面面而周密的的分析和计计算，以确确保设备的的安全。第三节汽汽轮发电电机的运行行方式第三节汽汽轮发电电机的运行行方式同步发电机机通常采取取中性点不不接地或经经高阻抗接接地的方式式，其零序序电流基本本上没有通通路，因此此，不对称称运行状态态对同步发发电机的危危害来自负负序电流。。负序电流流一方面与与正序电流流叠加，使使定子绕组组相电流可可能超过额额定值，导导致该相绕绕组发热超超过容许值值，另一方方面还会引引起转子的的附加发热热和机械振振动。后者者有时更为为严重，现现作简单分分析。当定子三相相绕组流过过负序电流流时，在发发电机定子子内出现负负序旋转磁磁场，该磁磁场以同步步速度按与与转子相反反的方向转转动，在励励磁绕组