【正文】 能維持連續(xù)的油膜。供油系統(tǒng)除滿足油量、油溫、油壓外還應滿足：①系統(tǒng)密封性好，不漏氣；②當供油系統(tǒng)破壞時，密封部件和軸應完好無損；③保證密封瓦溫度不超過規(guī)定的75℃；④防止油經(jīng)過密封部件漏入發(fā)電機內(nèi)。⒈空氣側(cè)油系統(tǒng)油走向：主油泵（2MPa）→射油器（） →油冷卻器→過濾器→壓差閥→發(fā)電機密封瓦空氣側(cè)油環(huán)→空側(cè)回油箱→主油箱；空側(cè)回油箱：進行空氣、油分離；直流、交流油泵：保證供油可靠性；⒉氫氣側(cè)油系統(tǒng)油走向：氫側(cè)回油箱→交流油泵→油冷卻器→過濾器→分為汽端和勵端兩路→兩個壓差閥→發(fā)電機密封瓦→氫側(cè)回油箱；氫側(cè)回油箱：進行氫、油分離；直流油泵：保證供油可靠性；供油系統(tǒng)的組成：氫側(cè)回油箱、空側(cè)回油箱、4臺油冷卻器、4臺油泵、射油器及濾油器。一、單流環(huán)式油密封如下左圖所示。圖71所示為同步發(fā)電機的工作原理示意圖。在同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上裝有勵磁繞組，當直流電通過勵磁繞組時會產(chǎn)生主磁場，其磁通如圖中虛線所示。電角度（如圖所示）。設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為(r/min)則感應電動勢每秒鐘交變次，即感應電動勢的頻率為 (Hz) (72)式(72)表明，當同步發(fā)電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速一定時，則定子繞組感應電動勢的頻率一定，即轉(zhuǎn)速與頻率保持嚴格不變的關(guān)系，這是同步發(fā)電機的基本特點之一。額定電壓額定電壓是指發(fā)電機額定運行時，定子三相繞組的線電壓，單位為伏(V)或千伏(kV)。例如江蘇利港發(fā)電廠QFSN6002發(fā)電機組的參數(shù)：額定功率：600MW（）； 冷卻方式：水氫氫額定電壓：20 kV； 額定電流：19250 A；額定功率因數(shù)：； 額定效率：%；額定頻率：50 Hz； 額定轉(zhuǎn)速：3000 r/min；額定勵磁電壓：407 V； 額定勵磁電流：4145 A；極數(shù)：2； 額定氫壓：。應用疊加原理，認為一個磁動勢獨立產(chǎn)生一個磁通，并在電樞繞組中感應出相應的電動勢。所以有＝－ （75）式中 ——漏電抗。綜上，電動勢方程可表示為 －－＝或 ＝＋（＋）＝＋ (77)式中 ——同步電抗。一、空載特性同步發(fā)電機的空載特性，是指發(fā)電機轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速，定子繞組開路(=0)時空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系曲線，如圖79所示。二、短路特性所謂短路特性，是指發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下，定子三相繞組短路時，定子穩(wěn)態(tài)短路電流與勵磁電流的關(guān)系曲線，即，如圖710。在電廠中，也常用它來判斷勵磁繞組有無匝間短路等故障。當值不同，我們即可得到不同負荷種類的負載特性曲線。曲線1為感性負載時的外特性曲線，它是隨增大而下降的曲線，這是因為，當感性負載電流增加時，由于電樞磁場對轉(zhuǎn)子磁場呈去磁作用，同時漏抗壓降隨之增大，所以端電壓隨之下降；曲線2是純電阻負載時的外特性曲線，這是一條略有下降的曲線，這是因為，當＝1時，負載電流仍滯后于，其電樞磁場也有去磁作用，但去磁程度較??；曲線3是容性負載時的外特性曲線，它是隨增大而上升的曲線，這是因為，容性負載電流增加時，電樞磁場對轉(zhuǎn)子磁場呈助磁作用，電樞磁場的助磁作用隨電流增加而增強，感應電動勢增大，所以端電壓隨之上升。而容性負載時，為了抵消電樞磁場的助磁作用，保證電壓不變，隨負載的增加，需要相應的減小勵磁電流，因此這種情況下的調(diào)整特性是下降的，如曲線3所示。式(78)表明，在發(fā)電機的端電壓及勵磁電流不變時，電磁功率的大小決定于角的大小。當功角從零逐漸增加到90176。時，電磁功率隨功角的增加而減??；當＞180176。第四節(jié) 同步發(fā)電機的正常運行同步發(fā)電機的正常運行屬于允許長期連續(xù)運行的工作狀態(tài)。在調(diào)整過程中，要注意各個參量不要超過允許范圍。一、發(fā)電機的允許運行范圍和曲線在穩(wěn)定條件下，發(fā)電機的允許運行范圍決定于下列4個條件。在電力系統(tǒng)中運行的發(fā)電機，必須根據(jù)系統(tǒng)情況，調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的輸出。發(fā)電機的曲線，可根據(jù)其相量圖繪制，如圖716所示。根據(jù)相量圖，取適當比例尺，不僅可得到定子電流和轉(zhuǎn)子電流的相應關(guān)系，還可通過在以A點為原點的坐標軸上的投影來求得和，并通過直線的位置來代表的大小。由圖可見，在兩個圓弧交點運行時，定子和轉(zhuǎn)子電流同時達到允許值。以便在不改變勵磁的情況下，能承受突然性的過負荷。有功功率調(diào)整增加發(fā)電機有功負荷，通常用加大汽輪機的進汽門(或水輪機的導水翼)的開度，使原動機轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)子加速，功角因而增大。當有功負荷從增至時，的端點由A1移到A2,功角由增至，無功功率由CB1減至CB2，相位角由減小至。如果在＞情況下運行，有功負荷增加，增加，由于，電磁轉(zhuǎn)矩下降，使角繼續(xù)增加，最后導致發(fā)電機失步。 除此之外，當功率因數(shù)＝1，即=0時，發(fā)電機的無功負荷=0，從圖717(a)相量圖中可以看出，電壓三角形OCA是直角三角形，此時， (710) 從圖717(b)也可以看到：當時，角顯得比較小，發(fā)電機向系統(tǒng)輸送無功功率；當時, 角顯得比較大，發(fā)電機從系統(tǒng)吸收無功功率。 勵磁電流調(diào)整 當發(fā)電機的勵磁電流降低時，電磁轉(zhuǎn)矩隨之下降，由于原動機轉(zhuǎn)矩未變，所以發(fā)電機加速，如圖718(a)所示，此時，功角由增至，相量轉(zhuǎn)至位置。當有功負荷增大時，功角增大，維持＝0所需的勵磁電流也越大。最小勵磁電流，由=≈90176。三、運行參數(shù)不同于額定參數(shù)時發(fā)電機的運行 發(fā)電機的額定容量是按額定冷卻介質(zhì)溫度、額定電壓、額定頻率和額定功率因數(shù)等運行條件設(shè)計的。在此情況下，決定允許負荷的原則是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的溫度都不超過其允許值。而轉(zhuǎn)子繞組的溫度為 =＋ (715)式中 ——轉(zhuǎn)子繞組的溫度；——周圍介質(zhì)的溫度；——轉(zhuǎn)子繞組在額定負荷時的溫升；——轉(zhuǎn)子電流；——轉(zhuǎn)子額定電流。用上列數(shù)據(jù)代入式(714)和式(716)，求得不同冷卻介質(zhì)溫度下的定子和轉(zhuǎn)子電流允許倍數(shù)，列于表71。這個原則對一般外冷式發(fā)電機都是適用的。端電壓不同于額定值時發(fā)電機的運行由于發(fā)電機正常運行時，其端點電壓允許在額定電壓附近177。 當發(fā)電機電壓在額定電壓的95%以下運行時，定子電流不應超過額定值5%，此時發(fā)電機要降低出力，否則，定子繞組的溫度要超過允許值。除此之外，電壓升高運行時，如維持有功出力不變，一般情況下，需要增加勵磁電流，會引起轉(zhuǎn)子繞組溫度升高，可能致使轉(zhuǎn)子繞組溫度超過其允許值?！?77。如果頻率降低，轉(zhuǎn)速下降，必然使兩端風扇鼓進的風量減少，其后果是使發(fā)電機的冷卻條件變壞，各部分的溫度升高。 鑒于上述原因，不希望發(fā)電機在頻率偏離額定值的情況下運行，在實際運行中，應盡量避免這種情況發(fā)生。 ⑴高于額定功率因數(shù)時，定子電流不應超過允許條件的限制。在輕負荷時，線路上的電壓會升高，例如在節(jié)假日、午夜等低負荷的情況下，如果不能有效地吸收剩余的無功功率；樞紐變電所母線上的電壓可能超過額定電壓的15%～20%左右。另外，進相運行時，會使發(fā)電機端部發(fā)熱，端部發(fā)熱是由端部漏磁所引起的。端部發(fā)熱是由端部漏磁引起的，發(fā)電機的端部漏磁是由定子繞組端部漏磁和轉(zhuǎn)子繞組端部漏磁組成的合成磁通。根據(jù)理論計算，定子端部漏磁密度Be的平方隨功率因數(shù)角φ之間存在如下圖所示的關(guān)系，端部合成磁通隨功率因數(shù)COSφ變化的曲線如下圖所示。而定子端部溫升與Be成正比，因此可能在進相運行時使發(fā)電機定子端部過熱，從而成為限制發(fā)電機進相運行容量的因素之一。根據(jù)這一溫升限額曲線就可以確定在不同進相運行深度時，端部溫升不超過允許值的條件下，發(fā)電機的有功功率和無功功率的限值。從圖上很明顯地看出，當發(fā)電機由遲相轉(zhuǎn)入進相運行時，隨著功率因數(shù)的降低，發(fā)電機允許的出力劇烈下降。在下列情況下，同步發(fā)電機有必要作調(diào)相運行：①水輪發(fā)電機在低水位或枯水季節(jié)時；②汽輪發(fā)電機的汽輪機處于檢修期間；③汽輪發(fā)電機的技術(shù)經(jīng)濟指標很低。圖724所示為同步發(fā)電機作調(diào)相運行時忽略有功損耗的相量圖。以上敘述的均為與原動機不分離運行的優(yōu)點，但這種方式也有其缺點，主要是在調(diào)相運行時必須帶著原動機旋轉(zhuǎn)，損耗較大；另外，將原動機改為無工質(zhì)運行，只對水輪機較合適，若汽輪機改為無工質(zhì)運行，由于發(fā)熱和散熱條件的復雜性，是否允許運行，必須進行詳細分析和試驗才能決定。發(fā)電機在和原動機拆開作調(diào)相運行時，可以減少有功損耗，但這樣作，就不可能再利用原動機來啟動了，在此情形下，常采用電動機拖動啟動或降壓啟動。但有時也可能遇到某些特殊情況，如定子或轉(zhuǎn)子電流超過額定值 (過負荷)、異步運行、不對稱負荷等等，這些都屬于同步發(fā)電機的異常運行或稱同步發(fā)電機的非正常工作狀態(tài)。電流超過額定值會使繞組溫度有超過允許限度的危險，嚴重時甚至還可能造成機械損壞。直接冷卻的繞組在發(fā)熱時容易產(chǎn)生變形，所以過負荷允許值比間接冷卻的繞組要小。二、發(fā)電機的異步運行同步發(fā)電機進入異步運行狀態(tài)的原因很多，常見的有：勵磁系統(tǒng)故障，誤投發(fā)電機滅磁開關(guān)而失去勵磁，短路故障使發(fā)電機失步等等。這種異步運行受到時間的限制，在所限定的時間內(nèi)，運行人員可設(shè)法找出故障并盡快排除，使發(fā)電機通過適當?shù)姆绞皆偻?，恢復正常運行。我國近幾年在20萬kW的發(fā)電機組上均已進行了失磁后異步運行的試驗、研究工作，并取得一定的成果。這些因素很可能危及機組和整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。當發(fā)電機超出同步轉(zhuǎn)速運行時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子旋轉(zhuǎn)磁場之間有了相對運動，于是在轉(zhuǎn)子勵磁繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子的齒與槽楔中，將分別感應出頻率為轉(zhuǎn)差頻率的交流電流，這些電流產(chǎn)生制動的異步轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機開始向系統(tǒng)輸送有功功率。曲線4與汽輪發(fā)電機的平均異步轉(zhuǎn)矩特性曲線1相交于A1點，與有阻尼繞組水輪發(fā)電機的平均異步轉(zhuǎn)矩特性曲線2相交于A2點，與無阻尼繞組水輪發(fā)電機的平均異步轉(zhuǎn)矩特性曲線3相交于A3點，這些點為轉(zhuǎn)矩平衡點，即平均異步轉(zhuǎn)矩相平衡的點，此時出現(xiàn)了新的平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)速不再升高，發(fā)電機在某一轉(zhuǎn)差率下維持穩(wěn)定運行，故稱這種運行狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)異步運行。所需無功功率的大小和發(fā)電機的同步電抗以及轉(zhuǎn)差率有關(guān)，越大，越小，所需的無功功率也越小。但是，長時間的異步運行也是不允許的，因會為引起發(fā)電機和鐵芯端部過熱，轉(zhuǎn)子繞組也由于感應電流產(chǎn)生相當多的熱量，引起發(fā)熱和損傷，所以汽輪發(fā)電機的異步運行受到時間限制，一般規(guī)定汽輪發(fā)電機的異步運行時為15～30min，不宜過長。當水輪發(fā)電機失去勵磁后，特別是無阻尼繞組的水輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)速迅速增加，負荷減小到接近于零，所以必須將它從電網(wǎng)中切除。在實際運行中，引起發(fā)電機不對稱運行的原因可能是多種多樣的，如不對稱負荷 (電氣機車、電爐等)、輸電線路不對稱 (低壓網(wǎng)中采用的“兩線一地”接線方式)以及非全相運行狀態(tài)等。而當負序電流出現(xiàn)后，它除了和正序電流疊加使定子相電流可能超過額定值致使繞組過熱之外，還會引起轉(zhuǎn)子的附加發(fā)熱和機械振動，因為當定子三相繞組中流過負序電流時，所產(chǎn)生的負序旋轉(zhuǎn)磁場將以同步速度向轉(zhuǎn)子運動的反方向旋轉(zhuǎn)，在勵磁繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子本體中感應出兩倍額定頻率 (100Hz)的電流，從而引起附加發(fā)熱。而此電流在轉(zhuǎn)子表面的分布與鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)子電流分布相似，在轉(zhuǎn)子表面沿軸向流動，在轉(zhuǎn)子端部沿圓周方向流動，從而形成環(huán)流，如圖726所示。 除了上述的附加發(fā)熱外，負序電流所產(chǎn)生的負序磁場還在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生兩倍額定頻率的脈動轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機組產(chǎn)生100Hz的振動并伴有噪聲。而負序電流在汽輪發(fā)電機中引起的機械振動較小，因為它的轉(zhuǎn)子是個圓柱體，縱軸和橫軸的磁導相差不大，引起的附加振動也不大，所以機械強度的危害較小。發(fā)電機不對稱運行時，其允許負荷主要定于下3個條件。表72 同步發(fā)電機不對稱運行時所允許的不對稱電流和持續(xù)時間序號運行情況允許不對稱電流與持續(xù)時間發(fā)電機種類和冷卻方式隱極式發(fā)電機凸極式發(fā)電機空氣或氫氣表冷導線直接內(nèi)冷1不對稱短路負序能力不應大于右列值（s）2三相負荷不對稱，非全相運行，進行短時間的不對稱短路試驗以及系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障的情況負序電流標么值持續(xù)允許時間（min）~立即停機123510立即停機立即停機123535103在額定負荷下連續(xù)運行三相電流之差對額定電流之比,不超過右列值.或者負序電流標么值不超過右列值.第一個條件是考慮到定子繞組的發(fā)熱不超過允許值。如無制造廠家的規(guī)定，可參照我國規(guī)定的發(fā)電機不對稱運行時的允許電流和持續(xù)時間來執(zhí)行，具體情況見表72。這項規(guī)定的特點是值很大，持續(xù)時間很短。對于用水直接冷卻的汽輪發(fā)電機，由于定子電流密度顯著增大，轉(zhuǎn)子表面的渦流損失密度也增大，的允許值變小，我國規(guī)定此值等于15s。關(guān)于第3項，發(fā)電機在額定負荷下連續(xù)運行時，有兩個規(guī)定，一是對三相電流之差對額定電流之比的限定，規(guī)定各相電流最大差值對額定電流之比，即不得超過表中所列數(shù)值，具體為：汽輪發(fā)電機不得超過10%，水輪發(fā)電機不得超過20%。當發(fā)電機在低于額定負荷情況下運行時，各相電流最大差值對額定電流之比可以大于表中第3項中規(guī)定的數(shù)值，但應根據(jù)試驗最后確