1、发电机启动升压过程中为什么监视转子电流和定子电流?

答：发电机启动升压过程中，监视转子电流的目的：

(1)监视转子电流和与之对应的定子电压，可以发现励磁回路有无短路;

(2)额定电压下的转子电流较额定空载励磁电流显著增大时，可以粗略判定转子有匝间短路或定子铁芯有局部短路;

(3)电压回路断线或电压表卡涩时，防止发电机电压升高，威胁绝缘;

发电机启动升压过程中，监视定子电流是为了判断发电机出口及主变压器高压侧有无短路线。

2、什么是强行励磁?有什么作用?

答：由接在两组电压互感器二次侧的低压继电器反映发电机电压将到某一定值时动作启动强行励磁接触器，该接触器的接点短接发电机励磁回路部分磁场变阻器的电阻，增大励磁电流以提高发电机的电势，该装置称强行励磁装置。是提高系统稳定的措施之一，可以提高保护装置灵敏度。

3、发电机在运行中三相电流不平衡的原因有哪些?如何处理?

答：原因：

(1)发电机内部故障，如：定子绕组匝间短路，绕组断线;

(2)系统负荷三相不平衡：如系统有单相电炉，电气机车等不对称负荷;

(3)系统发生不对称故障而保护拒动;

(4)发电机主断路器非全相运行。

处理原则：

(1)询问调度是否因系统引起，如是系统引起，应通过调整发电机有功，无功负荷，将三相电流不平衡之差控制在8%Ie以内，且最大相不得超过额定值。

(2)处理发电机主断路器非全相故障。

(3)如果不是系统故障和主断路器引起，应对发电机变压器出线等做全面检查，必要时可停机检查。

(4)在三相电流不平衡运行中，应严密监视发电机转子温度不得超过允许值。

4、发电机失磁原因有哪些?有何现象?

答：发电机失磁是励磁回路故障引起的。灭磁开关受振动而跳闸，磁场变阻器接触不良。励磁机磁场绕组断线。整流子严重冒火，自动调整励磁调整装置故障等均会造成失磁。

盘上的表计反映异常：转子电流到零或近于零，励磁电压近于零，且随转差率摆动，电压表较原来降低，定子电流增大，无功表指示负数，各表记指针都摆动，其摆动频率为转差频率的一倍。

5、发电机准同期并列有哪几个条件?不符合这些条件将产生什么样的后果?

答：我们希望在并列时，发电机不受冲击电流影响，而且保持稳定的同步运行，这样，必须满足三个条件：(1)电压相等;(2)电压相位一致;(3)频率相等.这三个条件缺一不可，如果缺其一会产生什么样的后果呢?

(1)电压不等的情况下，并列后，发电机绕组内出现冲击电流I=△U/Xd,因而这个电流相当大;

(2)电压相位不一致，其后果是可能产生很大的冲击电流而使发电机烧毁，相位不一致比电压不一致的情况更为严重。如果相位相差180ºC，近似等于机端三相短路电流的两倍，此时，流过发电机绕组内部电流具有相当大的有功成分，这样会在轴上产生力矩，或使设备烧毁，或使发电机大轴扭屈;

(3)频率不等，将使发电机产生机械振动，产生拍振电流，因为两个电压相对运行，如果这个相对运行比较小，则发电机与系统相差较大，因转子惯性冲击过大而不起作用;

综上所说，我们在实现准同期并网时，要特别注意这三个要素。

6、发电机失磁后运行状态怎样?有何不良影响?

答：发电机在运行中失去励磁电流，使转子的磁场消失，称为“失磁”。失磁可能是由于磁场开关误跳闸，励磁机或半导体励磁系统发生故障，转子回路断线等原因引起。当失磁发生后，转子磁场磁场消失了，电磁力矩减少，出现过剩力矩，脱离同步，转子与定子产生相对速度，定子磁场以转差速度切割转子表面，使转子表面感应出电流来。这个电流与定子旋转磁场作用就产生一个力矩，称异步力矩，这个异步力矩这里也是个阻力矩，它起制动作用，发电机转子便在克服力矩的过程中做了功，把机械能变成电能，可继续向系统送出有功，发电机的转子不会无限制升高的，因为转速越高，这个异步力矩越大，这样，同步发电机相当于变成异步发电机。

在异步状态下，电机从系统吸收无功，供定子和转子产生磁场，向系统送出有功，如果这台发电机在很小的转差下就能产生很大的异步力矩，那么失磁状态下还能带较大的负荷，甚至所带负荷不变。这种状态要注意两点：一是定子电流不能超过额定值;二是转子部分温度不能超过允许值。

那么失磁后有何不良影响呢?这个问题要分两个方面来阐述：一是对发电机本身的影响，二是对系统有危害。

对发电机的危害，主要表现在以下几个方面：

(1)由于出现转差，在转子表面将感应出差频电流。差频电流在转子回路中产生附加损耗，使转子发热加大，严重时可使转子烧损。特别是直接冷却高利用率的大型机组，其热容量裕度相对较低，转子容易过热。

(2)失磁发电机转入异步运行后，发电机的等效电抗降低，由于系统向发电机送进的无功功率增大，失磁前带的有功功率越大，转差也越大，等效电抗就越小，由系统送来的无功也越大。因此在重负荷下失磁，由于定子绕组过电流，将使发电机定子过热。

(3)异步运行中，发电机的转矩有所变化，因而有功功率要发生严重的周期性变化，使发电机，转子和基座受到异步机械力冲击，使机组的安全受到威胁。

(4)失磁运行时，定子端部漏磁增大，使端部的部件和边段铁芯过热。

发电机失磁后，对系统的影响表现如下：

(1)失磁后的发电机，将从电力系统吸取相当大的额定容量的无功功率，引起电力系统的电压下降，如果电力系统无功功率储备容量不足，将使邻近失磁发电机的部分系统电压低于允许值，威胁负载及各电源间的稳定运行，甚至导致系统的电压崩溃而瓦解，这是发电机失磁所致的最严重后果。

(2) 一台发电机失磁引起系统的电压下降，将使邻近的发电机励磁调节器动作而增大其无功输出，造成这些发电机，变压器和线路引起过电流，严重时将导致大面积停电，扩大故障的波及范围。

7、定子绕组的水路中何处易漏水?

答：定子绕组水路的关键问题是应保证不漏水，并且要有足够的寿命。最容易发生漏水的地方是绝缘引水管的接头和线圈的焊接部分，有时绝缘引水管也可能发生漏水。对这些部位，运行中应特别注意。

8、发电机滑环电刷冒火原因是什么?如何消除?维护时注意哪些问题?

答：发电机滑环电刷冒火的原因和消除的方法如下：

(1)电刷研磨不良，接触面积小，应重磨电刷或使发电机在轻负荷下做常时间运行，直到磨好为止。

(2)电刷和引线，引线和接线端子间的连接松动，接触电阻大，造成负荷分配不均匀。应检查电刷与铜辫的接触及引线回路中各螺丝是否上紧，接触是否良好。

(3)电刷牌号不符合规定，或部分换用了不同牌号的电刷。应检查电刷牌号，更换成制造厂指定的或经试验适合用的电刷。

(4)电刷压力不均匀，或不符合要求。用弹簧秤检查电刷压力，进行调整(电刷的压力应按制造厂规定，制造厂无规定者可调整到不发生火花情况下的最小压力，一般为0.02—0.03Mpa)，特别注意使各电刷的压力均匀，其差别不应超过10%。

(5)电刷磨短。电刷磨短至规定值时，必须更换。

(6)滑环和电刷表面不清洁，随不洁程度，可能在个别电刷上，也可能在全部电刷上发生火花。用白布浸少许酒精擦拭滑环，用干净白布擦电刷表面，在研磨工具上，覆以细玻璃砂纸研磨滑环。

(7)电刷在刷框中摇摆或动作滞涩，火花随负荷而增加。应检查电刷在刷框内的情况，能否上下自由活动，更换摇摆的和滞涩的电刷。电刷在刷框内应有0.1-0.2mm的间隙。

(8)滑环磨损不均匀，电刷松弛或机组振动等原因造成电刷振动。火花依振动的大小而不同，应查明振动的原因并消除之。

(9)滑环不圆，表面不平，严重磨损或撞伤。应进行车磨。

在运行中的发电机滑环电刷上工作时，工作人员应穿绝缘鞋或铺胶皮垫，使用绝缘良好的工具并应采取防止短路及接地的措施。当励磁系统有一点接地时，更应注意。禁止同时用两手接触发电机励磁回路和接地部分或两个不同极的带电部分。工作时应注意穿工作服，禁止穿短袖衣服或把衣袖卷起来。衣袖要小，并在手腕处扣住。女工还应将长发或辫子卷在帽子内。

9、大型发电机为什么要装设匝间保护?

答：现代大型发电机的定子绕组,由于在定子同一槽的上、下层线棒会出现同相不同匝的定子线棒,因而会发生发电机定子绕组的匝间短路故障,为此大型发电机要装匝间保护。

10、大型发电机匝间保护的构成通常有几种方式?

答：大型发电机匝间保护的构成通常有以下几种方式：

(1) 横差保护:当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高;

(2) 零序电压原理的匝间保护:采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压,该保护由于采用了三次谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性;

(3) 负序功率方向匝间保护:利用负序功率方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障,保护的灵敏度很高,近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时,故限制了它的使用。

2019年第二届中国电力电气创新大会

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