水轮发电机运行与技术问答.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水轮发电机运行与技术问答.精品文档.水电站机电设备运行与技术问答 水轮发电机部分1、立式水轮发电机由那些主要部件组成？其结构特点是什么？答：水轮发电机一般由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机及永磁机等主要部件组成。其中转子和定子是产生电磁作用的主要部件，其他部件仅起支持或辅助作用。转子由主轴、转子支架、磁轭（轮环）和磁极等部件组成；定子由机座、铁芯和绕组等部件组成。由于电站的水头有限，水压力小，故转速不可能很高，一般在100-300r/min左右，很难超过750r/min。与汽轮发电机相比，转速较低，由于转速低，

2、要获得50Hz的电能，发电机转子的磁极较多。同时，为了避免产生几倍于正常水压的水击现象而要求导叶关闭时间较长，但又要防止机组转速上升过高，因此要求转子具有较大的重量和结构尺寸，使之有较大的惰性。此外，为减少占地面积，降低厂房造价，大中型水轮发电机一般采用立轴。总之，水轮发电机的特点是转速低、磁极多、转子为凸极式、结构尺寸和重量都较大，大中型机组多采用立式。2、水轮发电机铭牌上标示的型号、容量、电压、电流、转速、温升等都是什么意义？答：标示的型号是以定子铁芯外径、磁极个数及额定容量等用一定的格式排列来表示的；而标示的容量、电压、电流、转速、温升等都是该台发电机的额定值。即能保证发电机正常连续运行

3、的最大限值，在此额定数据下运行时，发电机的寿命可以达到预期的年限。（1）额定电压：长用符号Ue表示，系指发电机在正常运行时长期安全工作的最高的定子绕组的线电压，单位是kV。（2）额定电流：常用符号Ie表示，系指发电机正常连续运行的最大工作电流。就是说，当发电机其他各量都在额定情况下时，发电机以此电流值运行，其定子绕组的温升不会超过允许的范围，单位是Ka。（3）额定容量：常用符号Pe表示，指发电机在额定运行情况下，输出的有功功率，单位是kW，它与额定电压和额定电流的关系为： Pe=3UeIecose Cose 发电机的额定功率因数，一般取0.85。此外，额定容量也可以用发电机的视在功率（KVA）

4、表示。（4）额定转速：常用符号ne表示，指转子在正常运行时的转速，单位为r/min，在一定的磁极数及频率下运行，转子的转速就是同步转速，即 ne=60fe/p fe 电压的额定频率，我国规定为50Hz p 磁极对数（5）额定温升：常用符号T表示，指发电机某部分的最高温度与额定入口风温的差值，额定温升的确定，与发电机绝缘等级以及测量温度的方法有关，我国规定的额定入口风温为40。3、同步发电机的“同步”是什么意义？同步电机的工作状态怎样？答：发电机的定子和转子之间的空隙叫做气隙，电机运行时，在气隙里有定子和转子两个磁场，当发电机三相定子绕组中定子电流产生的旋转磁场与转子以同速度、同方向旋转时，称为

5、“同步”。由于水轮机带动的发电机转子转速n总是等于定子旋转磁场的同步转速n1的，故叫同步发电机。在同步发电机中，一个是转子绕组流过的直流电流产生的转子磁场，一个是定子三相绕组流过对称的三相交流电流时合成产生的定子磁场，他们都是旋转的，所以叫旋转磁场，这两个旋转的磁场，转子在前，定子在后。在调相机或同步电动机中，定子的旋转磁场在前，转子的在后，与发电机相反。4、发电机定子的三相绕组一般为什么都接成星形接线？答：在发电机定子绕组中的电势，除有50Hz的基波外，还有高次谐波，其中三次谐波占主要成分，而三次谐波EA3、EB3、EC3是同相位的；如果将发电机定子绕组接成三角形接线，三角形接线中的三个三次

6、谐波电势是相加的，这样，有一个三次谐波电流i3在绕组内流动，就会产生额外损耗并使定子绕组发热，这是我们不希望的。而采用星形接线就可以消除这个弊病，在星形接线中，因为三次谐波电势都同时背向中性点或指向中性点，电流不能构成回路，所以三次谐波电流i3流不通，虽然定子绕组中有三次谐波电势的存在，但在线电势中，他们相互抵消，例如EAB3= EA3-EB3=0，所以，发电机一般都接成星形接线。5、什么叫力率？力率的进相和迟相是怎么回事？进相运行有什么不良影响？答：常把水轮发电机的功率因数称之为力率。发电机通常即发有功，也发无功，把这种运行状态称为力率迟相，或称为滞后，此时发电机送出一定感性的无功功率，从表

7、盘上看，有功和无功电力表都是正的 ，即电流滞后电压。另外，常把送出有功，吸收无功，这种运行状态称为力率进相，也称超前，即电流超前电压。此时发电机送出一定容性的无功功率，从表盘上看，有功电力指示表为正，而无功电力指示表为负。将力率迟相变为力率进相，或反方向变化时，只要调节发电机的励磁电流就可以了。一般发电机都在力率迟相状态下运行。有时，由于操作不当或其他原因，使发电机励磁电流大减，就会发生进相运行，吸收系统中大量无功，造成电压降低，也降低了稳定水平，严重时可能造成稳定性破坏事故，对发电机本身讲，端部漏磁增加引起发热。6、同步发电机常用的特性曲线有那些？各有什么用处？答：发电机常用的特性曲线有：（

8、1）空载特性曲线：用来求发电机的电压变化率、未饱和的同步电抗值等参数，在实际工作中，还可以用来判断励磁绕组及定子铁芯有无故障。（2）短路特性曲线：用来求取同步发电机的重要参数，饱和的同步电抗与短路比，以及判断励磁绕组有无匝间短路等故障。（3）负载特性曲线：反映发电机电压与励磁电流之间的关系。（4）外特性曲线：用来分析发电机运行中电压波动情况，借以提出对自动调节励磁装置调节范围的要求。（5）调节特性曲线：可以使运行人员了解某一功率因数，定子电流到多少而不使励磁电流超过规定值并能维持额定电压。利用这些曲线可以使电力系统无功功率分配更加合理。7、水轮发电机运行时为什么会发热？答：水轮发电机从水轮机获

9、得的机械功率，不可能全部变成电功率输出，在水轮发电机的内部总有一部分损耗，主要损耗有铁损耗、铜损耗、机械损耗及附加损耗4部分，可使效率降低1%-2%，对一台100MW的水轮发电机，就意味着损失1000-2000KW的功率，这个损耗引起水轮发电机发热。 （1）铁损耗是指定子铁芯中的磁滞损失和涡流损失；（2）铜损耗包括定子绕组和励磁绕组中有电流时产生的功率损耗；（3）机械损耗包括轴承及电刷的摩擦损耗和通风及风摩损耗；（4）附加损耗主要包括定子绕组中电流的集肤效应产生的附加铜损耗、齿和槽所引起的脉动损耗，高次谐波磁通在定子、转子表面产生的铁损耗等。8、发电机为什么要装设空冷器？答：发电机运行中，由于

10、有电流和磁场的存在，必定会产生铁损和铜损，这种损耗以热的形式传给绕组和铁芯，如不把热量散发出去，轻则使绕组温度升高，电阻增大，降低发电机的效率，重则会使发电机的绕组和铁芯绝缘烧毁引起发电机着火，所以必须装设空气冷却器，使发电机内的热风经冷却器变成冷风，其热量由冷却水带走，从而降低发电机内部温度，保证发电机在额定温度下运行。9、水轮发电机的允许温度受其内部那些材料的限制？为什么？答：发电机的出力受允许温度的限制，而限制发电机允许温度的就是包缠着线棒的绝缘材料，绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度内，它可以长期安全工作；若超过此温度，绝缘材料就会迅速老化，不再适用。按绝缘材料的耐热程度

11、可分为：Y、A、E、B、F、H和C级，各自的最高允许工作温度为：耐热等级 Y A E B F H C最高允许工作温度 90 105 120 130 155 180 180以上当然，温度高，并不见得绝缘立即毁坏，它首先表现出来的是绝缘的各种基本特性恶化，如绝缘电阻降低、击穿电场强度降低、机械强度也降低等。尤其在较长时间的高温作用下，绝缘加速老化，当受到电动力作用时，容易开裂、破碎，以至丧失绝缘能力，所以，运行温度愈高，其绝缘材料的寿命愈短。 目前，大中型水轮发电机中，用得最多的是B级绝缘，其材料为B级胶云母带，叫黑绝缘；另外一种环氧玻璃粉云母带，俗称黄绝缘，耐热能力为130。因此，电气运行规程规

12、定：发电机定子绕组的温度一般不得超过90，最高不应超过120，转子绕组最高温度不应超过130。注意，这是对B级绝缘，电阻测温法而言。10、空冷发电机的入口风温变化对发电机运行有什么影响？答：发电机的额定容量与额定入口风温相对应，我国规定的额定入口风温是40。 发电机因入口风温的变化所引起的出力允许值的变化，应以线圈和铁芯的温度不超过允许值为准，当入口风温超过额定值时，如果定子、转子绕组和铁芯线圈温度未超过规定标准，可以不降低发电机出力；如果超过了标准，则应减少定子、转子绕组的电流，使温度降低到规定的数值。当入口风温低于额定值时，定子、转子的电流可以大于额定值，但只能增大到定子、转子绕组和定子铁

13、芯温度达到允许温度为止。所以说，入口风温的高低，直接影响发电机的出力。 为什么入口风温与发电机的出力有那么大的关系？因为发电机的铁芯和绕组的温度与入口温度及铜、铁损耗有关系。而铜损耗跟定子绕组中通过的电流的平方成正比，铁损耗跟铁芯中磁通密度的平方或电压成正比，损耗增大，温升提高。铁芯和绕组的最高允许温度是一个即定值，因此入口风温和允许温升之和不能超过这个允许温度。故入口风温高，允许温升就要小。一般发电机的电压变化很小，温升和电流有关，如果允许温升要求小时。电流就要降低。反之，入口风温低，电流就要增大。 一般，要求发电机入口风温为40，否则冷却条件恶化，出力就要大大降低。若入口风温降低，可提高发

14、电机的出力，但入口风温降低过大也有副作用。表现在：（1）易结露，使绝缘电阻降低。（2）使铜线的温升过高，会因热胀伸长过多，造成绝缘裂损。（3）绝缘变脆，容易损坏。 因此要求密闭式通风冷却的发电机其入口风温，一般不应低于15-20；采用敞开式通风的发电机，冷却空气入口温度不得低于5。 在运行中应该认真监视发电机进出口风温。为了避免绝缘过热老化，冷却气体进口风温不应超过50，出口温度不应超过75，一般冷却气体的温升为25-30左右，如果冷却气体的温升显著提高，则说明此时发电机的冷却系统工作不正常，应查明原因，加以消除。11、水轮发电机出口和进口风的温差发生变化的原因有那些？答：发电机进出口风的温差

15、，与空气带走的热量和空气量、冷却水的水量和水温、空气冷却器的传热效果，发电机内部的损耗等因素有关。 在同一负荷下，若出现出进口风的温差显著增大，说明发电机的内部损耗增加，或者冷却系统不正。前者可能是定子绕组某一并联支路（如焊头）断开；股间绝缘损坏；铁芯出现局部高温等。后者可能是冷却水量减少；冷却管堵塞；阀门失灵，芯子掉落；散热管外壁污秽或内壁结垢；进出冷却气体有局部短路等。12、在发电机运行中应监视那些内容？当其中某些参数超过限制时，如何进行调整？答：发电机实际运行中应监视的参数有发电机各部分的温度、端电压、频率、功率因数、负荷和绝缘电阻等。 值班人员在发现发电机端电压、负荷、功率因数值超过运

16、行规程规定值时，应设法进行调整。但在调整某个参数时，应防止其他参数超过允许的数值。例如，当发电机电压过低时，可以增加励磁电流来提高电压，但同时无功负荷也会增加，因此定子电流增大，这时应注意不可使发电机的定子和转子电流超过允许值。当发电机电压太高时，则应减小励磁电流，降低发电机无功负荷，这时又要注意功率因数不应超过规定值。又如当发电机功率因数过高时，应增加发电机的励磁电流，但注意不得使定子及转子电流超过允许值，否则应降低发电机的有功负荷。13、电力系统的电压、频率为什么会波动？答：当电力系统无功功率失去供需平衡时就会出现电压变动的现象。无功功率不足，会使电压降低，无功功率过剩会使电压升高。 当电

17、力系统有功功率失去平衡时会使频率变动，同时也会使电压变动。有功功率不足时会使频率降低，有功功率过剩会使频率、电压升高。 在事故情况下，或负荷无计划地大量增、减情况下，会出现有功功率和无功功率较严重的失去平衡的现象。使发电机工作在超过电压、频率的允许范围，将对其产生恶劣影响。14、发电机的端电压高于或低于额定值对运行有什么影响？答：发电机的端电压在额定值的5%范围内变化时是允许电机长期运行的。若超出这个范围，就会对电机有不良的影响。（1）电压高于额定值时，对发电机的影响： 1）在发电机容量不变时，若提高发电机电压，势必要增加发电机的励磁，这样会使转子绕组和转子表面的温度升高。当发电机运行电压达1

18、.31.4倍额定电压时，转子表面会发热，进而影响转子绕组温度。这是由于漏磁通和高次谐波磁通的增加而引起的附加损耗增加的结果。这种损耗发热与电压的平方成正比，电压越高，转子绕组温度就越高，有可能使其超过允许值。 2）定子铁芯温度升高。铁芯的发热由两个因素造成，一个是铁芯本身的损耗，一个是定子绕组的热传到铁芯的。电压升高时，铁芯内磁通密度增加，损耗增加，铁芯温度就升高。一般情况下，系统运行出现的高电压不会超过10%，因此，造成铁芯发热的威胁尚不显著。 3）定子的结构部件可能出现局部高温。电压越高，磁通密度增加，铁芯的饱和程度加剧，使较多的磁通逸出轭部并穿过某些结构部件，如支持筋、机座、齿压板等，形

19、成另外的环路，使在结构部件中产生涡流，有可能造成局部高温。 4）对定子绕组绝缘产生威胁。一般电压在1.3倍的额定电压之下时，对定子绕组的绝缘来讲问题不大，但对于运行多牛绝缘已老化，或发电机本身有潜伏性绝缘缺陷的机组，这个电压容易产生危险，造成绝缘击穿事故。（2）电压低于额定值时，对发电机的影响： 1）降低运行的稳定性，即并列运行的稳定性和发电机电压调节的稳定性会降低。当发电机电压低于额定值90%运行时，发电机定子铁芯可能处于不饱和部分运行，使电压不稳定。励磁稍有变化，电压就有较大的变化，甚至可能破坏并列运行的稳定性，引起振荡或失步。 2）定子绕组温度可能升高。因为要保持发电机功率一定，电压降低

20、，必须增加定子电流，从而使定子绕组温度升高。否则，只有降低出力运行。 此外，电压降低会使发电站厂用电动机运行情况恶化等。 不过，发电机电压变化在5%时，定子电流可以相应地变化-+5%，在此变化范围内，发电机可以带满负荷长期运行。15、频率的变化对发电机运行有什么影响？答：发电机在运行中，一般应保持额定频率即50Hz，但因电网中负荷的增减频繁。难于及时调整频率，因此不能保持为额定值，而上下稍有偏差。由于较小偏差的影响不大，于是规定频率的允许变动范围为0.2Hz，不超过此范围时，发电机仍可按额定容量运行。 发电机的频率过高，转速增加，转子离心力增大，对安全运行是不利的。同时会使发电机定子铁芯的磁滞

21、、涡流损耗增加，引起铁芯温度上升。 在实际运行中容易发生的是发电机频率降低，当频率降得过低时，其出力就要受到限制。由于转子转速降低，发电机两端风扇鼓风的风压则以与速度平方成正比的关系下降，使通风量减少，它将使定子、转子绕组和铁芯的温度升高；对用同轴励磁机励磁的发电机来说，发电机的电势与频率成正比，频率降低，必然导致电势下降，则发电机的端电压也降低，要维持正常的电压就必须增大转子的励磁电流，它会使转子及励磁回路温度升高。 因此，在频率降低或升高时，运行人员必须密切监视发电机电压，定子、转子绕组和铁芯的温度，不可超过允许值，并必须调整频率在允许范围之内。16、如何实现水轮发电机组的有功和无功负荷的

22、调整？答：（1）有功负荷的调节： 若需要增加（或减少）机组有功负荷时，发出增速（或减速）脉冲，调速器的调速电机向增加（或减小）负荷方向转动，通过减速装置和机械液压系统，使水轮机的导叶开度增大（或减小），从而增加（或减小）进入水轮机转轮的流量，达到增加（或减小）有功负荷的目的，实现机组有功负荷的调整。 （2）无功负荷的调节： 设水轮发电机与恒定电压的无穷大电力网并列运行，则无论励磁电流怎样变化，定子合成磁通都会保持不变。常把功率因数cos=1时，发电机的励磁称为正常励磁。如果加大或减小励磁电流，就可以调节所带的无功负荷。 若不改变水轮机的功率，仅通过自动励磁调节器调整发电机的励磁电流时，发电机的

23、有功负荷不会改变。而无功负荷可以得到调节。在过励状态下，发电机发出的感性无功负荷就越大；若减小励磁电流，感性无功负荷则减小。17、发电机在不对称负荷（即三相电流不对称）下运行有什么危害？答：在不对称负荷下运行时，定子绕组的电流可分解为正序和负序电流。负序电流产生负序旋转磁场，他的旋转方向与转子的转向相反，其转速对转子的相对速度则是两倍同步转速。所产生的后果是： （1）使转子表面发热。 （2）负序电流产生的逆着转子运动方向，以两倍同步频率的旋转磁场，与转子各磁极相互作用，引起转子振动。 对于水轮发电机来说，其转子是凸极式的，振动是主要威胁，发热是次要的，因为它的转子绕组是绕在磁极上的，直接被空气

24、冷却，故温度升高不显著，而由于磁极的纵轴方向和横轴方向气隙不一样，磁阻不一样，造成磁力线是多时少，力矩时大时小，振动就比隐极式的转子厉害。根据振动试验规程规定：水轮发电机的三相电流之差，一般不得超过额定电流的20%。18、水轮发电机的不对称运行主要决定于哪几个条件？答：（1）负荷最重一相的定子电流，不应超过发电机的额定电流，否则可能使定子绕组发热超过允许值。 （2）转子任一点的温度，不应超过转子绝缘材料等级和金属材料的允许温度。 （3）不对称运行时出现的机械振动，不应超过允许值。19、发电机振荡现象是怎么回事？表计有何反映？值班员如何处理？答：振荡是指发电机主力矩和阻力矩失去相对稳定，在主力矩

25、和阻力矩作用下，使定子磁场转速和转子磁场转速发生相对变化。 当发电机发生剧烈振荡或失去同期时，从表计上看有如下特征：（1）定子电流表指针来回剧烈摆动，电流有可能超过正常值。（2）发电机和母线上各电压表剧烈摆动，且经常是电压降低。（3）有功功率表指针在正常值附近摆动。（4）转子电流表指针在正常值附近摆动。（5）频率和发电机转速时高时低，发电机伴随着发出有节奏的轰鸣声。（6）发电机的强行励磁装置在电压降低到额定电压的85%时，间歇动作。当发生失步时，可以从以下几个方面来判断是那台发电机失步：（1）由于本站发生事故引起的失步，总可以从本站的操作原因或故障地点来判定是哪一台机组失步。（2）一般来说，失

26、步机组表计摆动的幅度比别的机组厉害。（3）失步发电机有功功率表计指针摆动是全刻度，甚至撞到两边针挡，其他发电机则在正常值左右摆动。而且失步发电机有功功率指针摆向零或负时，其他发电机则摆向正的指示值大的一侧，即两者摆向正好相反。当发生失步现象时，值班员应采取以下措施：（1）增加发电机的励磁。这是为了增加同步的电磁转矩，使发电机在达到平衡点附近时被拉入同步。（2）当判明是某台发电机失步时，可适当减轻其有功出力，这样容易牵入同步。对大容量机组最好不调节有功功率而只增加励磁，以创造牵入同期条件。（3）按上述方法处理，经1-2min后，仍不能恢复同期时，即可将失步发电机从系统中解列。20、怎样判断水轮发

27、电机是同步振荡还是异步振荡？答：首先根据转速表（以机械转速表为准）量测的转速变化来判断。若转速较振荡前有显著的升高，说明发电机在异步运行状态。此时，发电机送出的平均功率接近于零，相当于机组甩负荷必然造成发电机转速升高，机组发出超速的轰鸣声，可清楚明显的判断出异步运行状态。而同步振荡时则无此情况，另外，可根据无功功率有无明显摆动来判断。同步振荡时无功功率在正值上变化，而异步振荡则在正、负之间变化。转子电流表在同步振荡时在较小范围内变化，而异步振荡时在较大范围内变化。21、引起发电机失磁的原因有那些？答：一般在同轴励磁系统中常由于励磁回路断线（转子回路断线、励磁机电枢回路断线、励磁机励磁绕组断线等

28、）、自动灭磁开关误碰及误跳闸、磁场变阻器接触不良等使励磁回路开路，以及转子回路短路等原因造成失磁。 在半导体静止励磁系统中，常由于可控硅整流元件损坏、晶体管励磁调节器故障等原因引起发电机失磁。22、水轮发电机失磁后会产生什么现象？有何危害？答：发电机在运行中失去励磁电流，使转子磁场小时，叫做发电机失磁。失磁时，表计指示有如下变化：（1）转子电流表指示为零或接近于零。（2）定子电流表的指示升高，这是因为失磁后，发电机进入异步运行状态，即送有功，又吸收大量无功造成的。（3）发电机母线电压降低，这是由于系统向发电机输送无功功率使电压降增大造成的。（4）有功功率指示较正常数值低，失磁后，转子转速升高，

29、调速器动作关小导叶，使输出功率减少，所以有功功率表指示降低。（5）无功功率指示表指示为负值，功率因数表示为进相，这是因为发电机从系统中吸取无功功率的缘故。（6）转子电压表指示异常，若为转子短路造成的失磁则电压下降，若为转子开路造成失磁，则电压升高。（7）发电机失磁后，变为异步发电机运行，在转子中感生的多变磁场与定子磁场相互作用，便产生交变的异步力矩，同时因为转子纵轴和横轴磁场的不对称，就会引起电流表、电压表、功率表等周期性的摆动。 发电机失磁后，引起发电机失步，将在转子的阻尼绕组、转子表面、转子绕组中产生差频电流、引起附加温升，可能引起转子局部高温，产生严重过热现象，危及转子安全；其次，同步发

30、电机异步运行，在定子绕组中将出现脉动电流，产生交变的机械力矩，使机组发生振动，影响发电机的安全，同时，定子电流增大，可能使定子绕组温度升高。 因此，对于有阻尼绕组的大中型水轮发电机不允许失磁后长期运行，如果在很短时间内不能恢复励磁则必须将其与系统解列。23、发电机运行时发生失磁应如何处理？答：处理方法遵循的原则：（1）对于不允许无励磁运行的发电机应立即从电网上解列，以避免损坏设备或造成系统事故。（2）对于允许无励磁运行的发电机应按无励磁运行规定执行，一般要进行以下操作：1）迅速降低有功功率到允许值，此时定子电流将在额定电流左右摆动。2）手动断开灭磁开关，退出自动电压调节装置和发电机强行励磁装置

31、。3）注意其他正常运行的发电机定子电流和无功功率值是否超出规定，必要时按发电机允许过负荷规定执行。4）对于励磁系统进行迅速而细致的检查。5）在规定无励磁运行时间内，仍不能使机组恢复励磁，则应该把发电机从系统解列。 大容量发电机的失磁对电力系统运行影响很大，所以，一般未经过试验确定前，发电机不允许无励磁运行。24、水轮发电机中性点为什么有的不接地？有的却经消弧线圈接地？答：发电机中性点是否接地以及怎么接地，一般有电网的结构、发电机的容量和电压、单相接地电流的大小及对发电机的损害，以及继电保护、内部过电压等诸方面的因素所决定的。大中型水轮发电机的中性点，主要采用不接地或经消弧线圈接地两种方式。 较

32、多数发电机采用中性点不接地方式，在这种方式下，若发电机内部发生单相接地，流过故障点的只是另外两正常相的电容电流，当这个电流小于5A时，接地故障点的电弧能自动熄灭，发电机不致损坏，提高了供电可靠性。它的主要缺点是：内部过电压较高；若发电机电压系统电容电流超过5A时，在发电机内部发生单相接地故障时，故障点电流所产生的电弧可能对铁芯造成烧伤。因此，当发电机电压系统电容电流Ic较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地方式，中性点接了消弧线圈后，当发生单相接地时，可产生一个电感电流来抵消电容电流，使接地故障点的电弧自动熄灭，这种接地方式主要用在大型水轮发电机上。25、水轮发电机出口短路对发电机有何危害？答：

33、短路电流可能达到额定电流的10多倍，对发电机会产生以下危害：（1）定子绕组端部受到很大的电动力，它包括定子绕组端部相互间的作用力、定子绕组端部与铁芯之间的作用力、定子绕组端部与转子绕组相互的作用力。这些相互作用力的合力使得定子绕组端部向外弯曲、变形、绑线绷断，受力最严重的地方是线棒的直线部分和渐开线部分的交界处。电动力的大小与电流的平方成正比。（2）转子轴受到很大的电磁力矩的作用。这个电磁力矩有两种，一种是短路电流中使定子、转子绕组产生电阻损耗的有功分量所产生的阻力矩；另一种是突然短路过渡过程中出现的冲击交变力矩，它的大小和符号都随时间迅速变化。这两种力矩都作用在电机的转轴、机座及地脚螺丝上。

34、26、事故情况下发电机为什么 可以短时过负荷？过负荷运行时值班员应注意什么 问题？答：因为在发电机设计时，对于温升和绝缘材料的耐温能力方面，都考虑有一定的裕度，而在短时间过负荷对绝缘材料的寿命影响不大，因为绝缘的老化有一定的过程，绝缘材料变脆，介质损耗增大，耐受击穿电压水平降低等都需要一个高温作用的时间，高温作用时间愈短，绝缘材料的损害程度愈轻。 当发电机定子电流超过允许值时，值班员应首先检查发电机的功率和电压，并注意定子电流超过允许值所经历的时间，然后用减少励磁电流的方法，降低定子电流到最大允许值，但不得使功率因数高于最大允许值和电压过低。如果减少励磁电流不能使定子电流降低到允许值时，则必须

35、降低发电机的有功功率。27、水轮发电机启动前和启动过程中，应进行那些电气方面的试验和操作？要进行那些监视？答：启动前收回全部工作票，撤除所有安全措施，对有关设备和回路进行外观检查，测量发电机定子回路和励磁回路的绝缘电阻。在启动前应做的试验：（1）断路器和灭磁开关的拉合闸试验（2）断路器和灭磁开关联锁试验（3）调速电机和磁场变阻器的动作试验无论是手动还是自动启动，当发电机转速达到约额定转速的一半时，应检查下列各点：（1）细听发电机、励磁机（或励磁变压器）、永磁机的内部声响是否正常（2）轴承油温、振动及其转动部分是否正常（3）整流子或滑环上的电刷是否因振动而发生接触不良、跳动或卡死现象（4）发电机

36、各部分温度有无异常升高现象（5）发电机冷却器水门、风门是否在规定的开、关位置，冷却器上是否凝结水珠经以上检查一切正常后，可继续升速，达到额定转速后，如工作正常，即可升压。然后合灭磁开关、发电机断路器母线侧隔离开关可其他有关的隔离开关，再给转子通入励磁电流，缓慢转动磁场变阻器手轮，逐步减小电阻，增加励磁电流，直至发电机电压达到电网电压。在升压过程中和升压至额定值后，应检查发电机，励磁机（或励磁变压器）有无异常振动，电刷接触是否良好，出口风温是否正常等。值班员应注意：（1）当转子电流达到空载励磁电流的一半时，应用定子电压表转换开关检查三相电压是否平衡。检查的目的是为了防止升压过程中，由于电压测量回

37、路保险熔断或熔管未装而造成误指示，使发电机电压升得过高。（2）注意监视三相定子电流，此时发电机断路器未合，未带负载，电流表应无指示，如发现有电流，说明回路有短路，应降压灭磁，进行检查。（3）当转速达额定值，磁场变阻器手轮上的箭头应指在空载额定电压的红线位置，定子电压应为额定值；同时检查转子电流是否与以往数值相同，以判断转子绕组是否有匝间短路。 发电机启动、升压是一项重要的操作，为了防止产生和扩大事故，加强启动、升压过程的监视是完全必要的。28、引起发电机非同期并列的原因是什么？有什么危害？应如何处理？答：原因大致有以下几方面：（1）发电机用准同期并列时，不满足电压、频率及相位相同这三个条件（2

38、）发电机出口断路器的触头动作不同期（3）同期回路失灵（4）手动准同期操作方法不当当发电机出现非同期并列时，合闸瞬间将发生巨大的电流冲击，使机组发生剧烈振动，发出鸣音。最严重时可产生20-30倍额定电流冲击。在此冲击下会造成定子绕组变形、扭变、绝缘崩裂，定子绕组并头套熔化，甚至将定子绕组烧毁等严重后果。一台大型发电机发生此类事故的话，除本身损坏外，该发电机和系统间产生的功率振荡，将危及电力系统的稳定运行。 出现非同期并列事故时，值班员应立即断开发电机出口断路器并灭磁，关闭水轮机导叶，停机。做好检查、维修的安全措施，然后对发电机各部及其同期回路进行一次全面的检查。应特别注意定子绕组有无变形，绑线是

39、否松断，绝缘有无损伤等。查明一切正常后，才可重新开机和并列。29、什么原因可能引起水轮发电机着火？着火后怎么处理？答：原因有：短路（定子绕组匝间或相间短路）、绝缘击穿（雷击和过电压引起绝缘损坏）、绝缘表面脏污、接头过热、接头或并头套开焊、局部铁芯过热、杂散电流引起火花、绕组被掉入电机内的异物檫伤、定子绕组层间绝缘损坏、转子磁极连接处开焊、发电机过负荷时间太长（定子电流和励磁电流都超过额定值）、以及外部的原因，都会引起发电机冒烟和着火。着火后检查机组是否已解列，并立即操作紧急停机按钮。对密闭式冷却发电机，如在热空气道的出口有事故风门，值班员应立即拆去铅封，关闭风门。在确证发电机所有电源已断开，可

40、以进行救火。严禁使用沙子和泡沫灭火器进行灭火，因为有些泡沫灭火器的化学物品是导电的，会使电机绝缘性能大大降低，沙子灭火会给检修造成很大困难。30、发电机内部突然短路有那些现象？分析其原因何在？答：主要现象是：（1）发电机可能有强烈的冲击声及机组发生振动（2）定子电流表及转子电流表指示均异常增大（3）发电机电压表指示降低（4）发电机差动（纵差或横差）保护会动作，一方面发信号，同时使发电机出口断路器和灭磁开关自动跳闸，机组自动停机主要原因有：（1）发电机定子绕组长期高温运行使绝缘老化或因机械振动使绝缘损坏，相间击穿。（2）两点接地（3）制造、安装或检修质量不良，留下隐患而短路（4）机组过速使转动部

41、分甩出（5）运行中绝缘受潮引起短路等。31、发电机温度过高由那些情况引起？怎么处理和预防？答：引起原因：（1）发电机过负荷运行，超过允许的时间范围（2）三相电流严重的不平衡（3）发电机的通风冷却系统发生故障（4）定子绕组部分短路或接地（5）定子铁芯的绝缘可能部分损坏、短路，形成涡流（6）量测仪表故障查明发生异常的原因，加以处理。首先检查冷却系统和测温仪表的运行状况。如果冷却系统和测温元件没有异常现象，须降低发电机的有功功率和无功功率。预防的措施：（1）对冷却系统的维护检查（2）检修发电机时，测量定子绕组端部接头的焊接电阻（3）检修时检查定子铁芯的状况并进行定子铁芯试验。32、励磁系统出现故障与

42、事故时怎么处理？答：（1）励磁回路绝缘不良时，出现转子一点接地信号，其处理方法：1）测量正、负极对地电压及转子绝缘电阻2）检查并清扫整流子、滑环及励磁盘3）若绝缘不能恢复，应停机处理。（2）转子两点接地时，将发出转子接地信号，；励磁电流上升，励磁电压下降，无功下降或倒送，机组可能出现剧烈振动，处理措施是：若出现机组剧烈振动或母线电压严重下降时，立即停机。（3）转子回路断线时，其表现为：1）转子电流表指示到零2）发电机母线电压表指示降低3）有功负荷表指示较正常值低4）定子电流表指示升高5）无功负荷表指示在零以下若保护动作，按保护动作规定处理；如保护未动作，应立即从电网解列停机。33、发电机定子绕

43、组产生电晕的原因是什么？有什么危害性？答：原因有：发电机定子绕组的出槽口、通风道、绝缘空隙、槽内间隙、绕组端部固定处及端部引线等处，由于这些部位电场集中，其附近的空气发生游离，即中性的原子变成带负电的电子和带正电的原子核，从而形成电晕。电晕产生后，形成可见的蓝色光圈并伴随响声放出臭氧。电晕的危害：由于电晕使定子绕组周围的空气发生游离而产生臭氧，它又与空气中的氮化合生成一氧化二氮，N2O与电机内部的潮气结合而呈酸性物质。这种酸性化合物对电机内部的金属部件及绝缘材料起着腐蚀作用，促使绝缘老化。电晕形成必将增加电机的损耗，影响电机的效率。还会导致定子绕组一些部位的电场分布很不均匀，电力线密集。在发电

44、机突然甩负荷或短路故障时，发电机的电压将较正常运行时的电压增高很多，使一些部位易发生绝缘击穿故障。34、直流励磁机励磁系统中，检修后的发电机升不起电压的原因在那里？如何处理？答：（1）若励磁机的剩磁消失则用直流电源进行充磁，充磁时，仅充励磁机的并励绕组，其余回路应断开 （2）并励绕组接线不正确，应把励磁绕组的正、负极性对调 （3）励磁回路断线时，应查清断线并消除 （4）检查电刷的安装位置是否正确，检查电刷的接触情况，如果换向器的问题，应修刮换向器片间云母或更换片间绝缘。35、发电机内部绝缘事故，会发生什么现象？事故的原因是什么？怎么处理？采取那些预防措施？答：事故现象：（1）发电机出口断路器和

45、励磁开关自动跳闸（2）发电机的表计都指示零值（3）差动保护动作（4）发电机层有绝缘的焦臭味（5）发电机内部冒烟或起火产生事故的原因可能是：（1）单相接地故障（2）由于匝间短路而引起两相或三相短路形成短路事故的因素多由于定子绕组或铁芯的局部过热引起绝缘迅速老化；定子绕组端部接头的焊接不良或受机械损伤；发电机在运行中，受大气过电压的冲击或因操作不善造成内部过电压使发电机定子绕组绝缘的薄弱点被击穿。处理事故的方法：（1）把励磁电阻放置在最大位置（2）将发电机出口端的断路器及励磁切断（3）若发电机着火，便进行防火处理（4）停机检查，找出故障点预防事故的措施：（1）定期进行发电机定子绝缘老化的鉴定和耐压

46、试验（2）检修十，测量定子绕组的直流电阻，确定端部接头的焊接情况（3）检查有无零件及工具遗留在发电机内部（4）防止发电机的出线遭受直接雷击，增添防雷保护措施，对防过电压的措施定期检查和试验。36、水轮发电机进相运行有什么特点？答：大型水电站往往远离负荷中心，当出现大容量高电压长距离输电系统带轻负荷时，线路的容性电流会使受电端电压升高，因此，水轮发电机会处于进相运行，发电机在欠励状态下向电力系统输送电容性的无功功率和部分有功功率。进相运行时，具有下列特点：（1）进相运行时，由于定子端部漏磁和由此引起的损耗要比调相运行时增大，所以定子端部附近各金属件温升较高，最高温度一般发生在铁芯两端的齿部，并随

47、所带容性无功负荷的增加而更加严重。（2）由于水轮发电机是凸极式结构，其纵轴和横轴同步电抗不相等，电磁功率中有附加分量，因而使它比汽轮发电机有较大的进相运行能力。（3）由于发电机处于欠励状态，应注意静稳定是否能满足运行要求。37、发电机停机后应进行那些维护？答：对发电机的励磁系统进行维护，必须在一切电源均已隔开的情况下进行。（1）先测量励磁系统的绝缘电阻（2）将滑环和励磁机的电刷从刷握中取出，用干燥的压缩空气吹清洁，再用干净布揩净；检查电刷是否过短、碎裂及过热等情况，若有应予更换。（3）检查滑环有无烧毛及不平等情况，励磁机的换向器表面是否有烧黑或不平现象，若有表面烧黑，应用木砂纸檫亮，如云母片高出铜片，须将云母片刮低。（4）励磁机各接线的接头有无松动或过热现象（5）检查磁场变阻器的动、静触点接触是否紧密良好，有无松动或赃污，并对它进行清扫。（6）灭磁开关的主、副触点有无过热或松动现象，放电电阻有无断路或过热（7）全部检查、清扫完毕后，再测量整