水轮发电机知识问答（三）

-水轮发电机组的负荷调整，不对称运行的危害；发电机发生振荡并失步时值班人员应采取的措施

1.如何实现水轮发电机组的有功和无功负荷的调整？

(1）有功负荷的调节：

在正常情况下，有功功率的调整是由电气值班人员担任的。值班人员根据电网调度要求和发电机有功表计，在主控制室进行操作，若需要增加（或减少）机组的有功负荷时，则发出增速（或减速）脉冲，调速器的调速电动机向增加（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（或减少）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。常把功率因数等于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，就可以调节所带动的无功负荷。

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，励磁电流越大，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。

2.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？

当发电机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。负序电流产生的负序旋转磁场，其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的同步转速。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，因为转子绕组是绕在磁极上的，直接被空气冷却，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，造成磁力线时多时少，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%。

3.水轮发电机的不对称运行主要决定于哪几个条件？

发电机的不对称运行，主要决定于下列三个条件：

(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。

4.发电机发生振荡，表计有何反映？如何判断失步发电机？发生失步时值班人员应采取哪些措施？

振荡是指发电机主力矩和阻力矩推动相对稳定，在主力矩和阻力矩作用下，使定子磁场转速和转子转速发生相对变化。

振荡有两种可能的结果：一是发电机能稳定在新的工作点运行；二是可能造成发电机的失步。

失步是在振荡的基础上发展而成，如果振荡一开始，功率平衡严重失调，发电机就会失步。此时，转子的速度不再和定子磁场的同步转速一致，就是振荡和失步的区别。

当发电机发生剧烈振荡或推动同期时，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，可以从下列几个方面来判断是哪台发电机失步：

(1）由于本厂发生事故引起的失步，可以从本厂的操作原因或故障地点来判定是哪一台机组失步。

(2）失步机组表计摆动幅度比别的机组大。失步发电机有功功率表指针摆动是全刻度，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，主控制室值班人员应采取下列措施：

(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，则可将失步发电机从系统解列。

“水电站运行大课堂”下期内容预告：水轮发电机知识问答（四）—如何判断水轮发电机的振荡类型；出现失磁的原因及危害；过负荷运行时应注意的问题。