1. 摇测发电机、励磁系统、转子绝缘电阻，应注意什么？

答 摇测发电机、 励磁机等设备绝缘电阻时， 除应执行第一张第 10 题要求的一般注意事项外， 再补充以下几点： （1）摇测发电机定子绝缘电阻，应以 V 绝缘电阻表测量，阻值应满足下式要求

； R ——接近运行温度的发电机定子绝缘电阻（ M ? ）

U N ——发电机定子额定电压（V） ； S N ——发电机额定视在功率（KVA） 。

若绝缘电阻 R 下降到前次 （新投入或大修后） 测量结果的 1/3~1/5， 或吸收比 R 6 0 / R1 5 <1.3 （环氧粉云母绝缘 R 6 0 / R1 5 <1.6） ，应查明原因，加以消除。 （2）摇测励磁机、转子绝缘电阻，应以 500V 绝缘电阻表测量，阻值应不低于 0.5 M ? 。 为了避免整流回路绝缘不良或接地，绝缘电阻表的电压将二极管、晶闸管击穿，测量前应将 复式励磁、电压校正器（相复励） 、静态励磁装置等与励磁系统断开。否则，应用导线将二 极管、晶闸管短接，或从回路上甩开，加以保护。 （3）水冷发电机绝缘电阻的测量。 1）通水前测得的绝缘电阻值，可以作为判断设备情况的依据；通水后测得的结果主要用来 检查回路有无金属接地。 2）通水后测得的定子绝缘电阻一般约在 0.2 M ? 以上； 转子绝缘电阻一般为数千欧至数万欧以上。实测数值应与厂家提供的测试数据接近。否则， 应查明原因。

2. 发电机一经转动为什么禁止在该回路上工作？

答 凡是运行过的发电机、励磁机，转子均有一定剩磁。原动机转动后，剩磁将使发电机、 励磁机感应一定电压，这就是一般所谓的“残压” 。 （1）发电机、励磁机的残压值。发电机、励磁机残压的大小，与设备的形式及结构有关。 现场实测残压值如下： 1）灭磁开关断开的情况下，额定转数时，汽轮发电机定子残压，一般月 100~300V 左右； 励磁机的残压为几伏或十几伏。此时，残压已对人身安全有一定影响。 2） 合上灭磁开关， 即使励磁机磁场电阻已加到最大位置， 发电机的定子电压仍可达 3~4KV； 励磁机电压也可达数十伏。此时，回路电压已对人身安全构成危险。 由于以上理由，原动机一经转动，发电机、励磁回路就应视为带电，并禁止人员在上

述回路上工作。 （2）特殊需要的安全措施。为了配合起动试验必须在发电机、励磁回路上工作，可视为特 殊需要，应办理工作票，做好安全措施。这些安全措施包括： 1）拉开发电机灭磁开关，断开该开关的控制电源及合闸动力电源，防止合闸。 2）拉开工作励磁电源刀开关及备用励磁电源刀开关。励磁机磁场电阻调到最大位置。 3）拉开发电机回路的电压互感器隔离开关。 4）对于发电机变压器组，还应拉开工作厂用变压器回路的断路器及隔离开关。 5）遵守?电业安全工作规程?的有关规定，注意人身安全。回路所需接地线尽可能由断路器 接通或断开， 否则应采取适当的防护措施。 以免残压在接地线中的电流产生电弧引起人身伤 害。例如，某发电厂，2 号发电机残压为 136V，实测短路接地线中电流为 11A，直接拆挂接 地线均有冒火现象。

3. 氢冷发电机在起动过程中，为什么不允许置换氢气？

答 这是防止氢气爆炸，保证发电机安全运行所提出的重要安全技术措施。 （1）产生氢气爆炸的条件。在密闭容器内，当氢气与空气混合物中氢气含量达到 4%~75%， 或氢气在氧气中体积含量为 4.65%~94%时，就形成具有爆炸性的气体。如果遇到火花或温 度在 700℃以上时，就可能产生爆炸。混合气体中氢气含量在 32%~35%时，具有最大爆炸 力，其值可达 1.2Mpa。氢气混合气体的比例与爆炸压力的关系如图 5-1 所示。

图 5-1 氢气混合气体的比例与爆炸压力 p 的关系 1、2、3、4—混合气体压力分别为 0.003、0.025、0.05、0.1MPa （2）氢冷发电机在静止、起动、运行工况下充氢、排氢的安全性分析。 1）静止状态。静止状态时，机壳内的气体是按照轻重，层次分明地在机壳上、中、下三个 部位分布，不形成混合气体。此时更换介质或倒换氢气是安全的。 2）起动状态。在这个过程中包含很多不稳定因素：①转子的转动使发电机内的氢气与其它 气体形成了混合气体。②当机组升速到临界转速时，振动必然突增，发电机大轴可能与密封 瓦的油档摩擦， 并产生高热。 ③发电机并列时， 往往不可避免地产生电流冲击及操作过电压。 此时，遇到发电机定子绕组喷涂的半导体绝缘漆质量不好，端部就可能产生电晕。如果上述 三种不利因素凑在一起，就可能达到氢气爆炸的条件，从而使起动中的发电机发生事故。在 起动过程中置换氢气时， 国内外氢冷发电机都曾发生过爆炸事故， 当然也不乏由成功的实例。

为了安全及稳妥起见， 氢冷发电机应尽量避免在起动过程中置换氢气， 严格执行规程的规定。 3）运行状态。发电机无论在空载或带负荷运行，物理工况（机械及电气的） ，都相对稳定， 比起动状态好，故更换介质或置换氢气是允许的。 总之，氢冷发电机通过中间介质进行充氢或排氢，可以在转子静止状态下进行，也可以 在转动状态（空载或带负荷）下进行，但不允许在起动过程中进行。

4. 发电机变压器组产生过励磁的原因是什么？如何防止？

答 为了降低变压器成本，超高压、大容量变压器铁芯的磁通密度 B 设计裕度很小。一般取 B=1.75~1.8T（特斯拉） ，铁芯在正常情况下已接近饱和。由于电源电压 U 与频率 f 的异常变 化，国内外每年都有不少大机组的变压器（发电机变压器组） ，遭受过励磁的危害。这个问 题引起我们的重视及注意。 （1）变压器过励磁的危害。过励磁发生时，铁芯严重饱和，铁芯及其金属夹件因漏磁增大 产生高热，严重时将损坏变压器绝缘并使构件局部变形。 （2）变压器过励磁产生的条件。变压器的感应电动势

E ——变压器的自感电动势（V） ；

f ——电源的频率（Hz） ；

（3）变压器过励磁产生的原因。产生过励磁的一般原因是： 1）发电机起动中原动机低速运转（ n < n N , f < f N ）,值班人员进行升压时，错误加大 励磁电流，致使发电机定子电压 U 超过了允许值 U G 。 2）发电机运行中虽然频率 f ? f N ，由于系统出现各种过电压——如操作过电压、铁磁 谐振过电压及强行励磁误动作等，致使 U > U N 。 3）发电机解列停机时，未先将自动励磁调整装置断开，解列后随着原动机转速 n 下降， f 下降，U 下降，自动励磁装置不断加大励磁电流，力图保持 U ? U N 。 4）发电机运行工况发生变化，甩负荷或跳闸后，使 U、f 变化的速度不一致。 （4）防止过励磁的措施。 1）防止误操作、误升压。运行中，值班人员应按规程规定的要求进行操作，尽量防止 误操作、误升压，在各种运行工况下，尽可能使 U / f 变化接近 U N / f N 值。 2）加装过励磁保护装置。变压器铁芯及其金属构件发热有一定时间，因此短时间的过 励磁是允许的。国标 GB1094—85?电力变压器?规定，在不同 K 1 下允许运行的时间 t 见表 5-1.同时，发电机甩负荷后要求变压器应能承受 1.4 U N 过电压，5s。为了防止过励 磁超过规定时间， 大型发电机变压器组均加装过励磁保护， 一般整定 K 1 ? 1

3）如变压器结构特殊，可按厂家的要求整定过励磁保护。

5. 发电机转数（频率）低于额定值时，定子电压允许升到多少？

此时，对应发电机定子电压的允许值为

6. 发电机升压时励磁电流超过空载额定值有何危害？

答 原动机保持额定转数 n N ，在 n N 下产生额定电压 U N 的转子励磁电流叫做发电机空载额 定励磁电流。该电流一般都载入现场运行规程中，供值班人员掌握。每当发电机升压并列都 应进行核对，不许超过。 事实上，发电机并列前，有时转子励磁电流已升到空载额定电流，但由于定子电压表 有毛病，或电压互感器回路断线（熔断器熔断或接触不良，隔离开关二次辅助触点接触不良 或一相不通） ，定子电压表的指示值可能比发电机一次回路电压的实际值要低。在这种情况 下，有的值班人员不是停止操作、冷静分析、查找原因，而是盲目继续加大转子励磁电流， 非把定子电压升到 U N 不可，这是非常危险的，往往因此发生超压，给发电机（发电机变压 器组）带来不应有的损害。 为了保证发电机的安全，发电机并列前升压操作时，决不允许将转子励磁电流升到空 载额定励磁电流以上。

7. 发电机非同期并列的后果是什么？一般在什么情况下发生？

答 发电机并列的条件是：电压相等、频率相同、相序及相位一致（相角差 ? ? 0 ） 。满足上 述条件发电机并列，断路器合闸接通的瞬间，电压差为零、发电机定电流为零、电磁力矩为 零，为准同期并列的理想状态。如果前两个条件满足，而后一个条件不满足，就会发生程度 不同的非同期并列，其后果视相位差 ? 的大小而定。 （1）发电机非同期并列的冲击电流及其电磁力矩。非同期并列引起的冲击电流的大小与系 统电压、发电机电动势、参数以及合闸时的相位差有关，可按下式计算

I R ——非同期并列的冲击电流；

E——发电机的电动势； U——系统电压；

X d ——发电机超次瞬间电抗；

X T ——发电机变压器组主变压器电抗；

X S ——系统电源的综合电抗；

? ——待并发电机电动势与系统电压的相位差。

发电机结构，一般是以能够承受出口三相短路电流为依据设计的；大容量直接冷却的发 电机，是以发电机变压器组高压侧三相短路为依据设计的。故 I R 较小时发电机是允许的。

I 1） 当系统容量很大时 ? X s ? 0 ， 如果 ? 不加以限制， R 就可能超过发电机出口短路电流，

其电磁力矩超过短路的电磁力矩数倍。为了保证设备安全，发电机非同期并列冲击电流 产生的电磁力矩及电动力， 要求小于出口短路时产生的电磁力矩及电动力的 50%， 此时， 对于汽轮发电机、 水轮发电机非同期并列产生的冲击电流 I R / I N 的允许值以及相应的相 位差 ? 列于表 5-2 中。 表 5-2 允许值 电机类型 汽轮发电机

发电机非同期并列冲击电流 I R / I N 及 ? 允许值 允许出口短路的发电机

允许主变压器高压侧短路的发电机

0

* 有阻尼回路的发电机。 2） 发电机并列时，轻微的非同期因 ? 小，所产生的冲击电流及其电磁力矩小，对发电机组 实际不会产生什么危害，并列后很快拉入同期；即使在 ? =30°并列，也不会产生严重 的影响，均在表 5-2 的允许范围之内。 （2）发电机非同期并列的后果。严重的非同并列将造成重大损失，甚至会坏整个发电机组。 其后果具体表现在以下几个方面。 表 5-3 短路事故及非同期并列发电机组转矩对比分析 故障类型 发电机 气隙电 磁转矩

满载机端三相短路 非同期并 列

T1 为发电机与汽轮机低压转子间转矩； T 2 为汽轮机低压转子间的转矩； T 3 为汽轮机

低中压转子间的转矩； T 4 为汽轮机高中压转子间的转矩。 表 5-4 每次事故转轴疲劳寿命损失 三相突然短路 发电机侧 数值范围 平均 0.1~0.5 0.3 变压器侧 0.03~0.08 0.043 1.6~4.5 2.7 % 非同期并列

1）将使原动机、发电机大轴产生危险的机械应力和疲劳损失，危及设备寿命。分析表明， ? =120°~145°并列，冲击电磁力矩达到最大值，并超出发电机出口短路时的电磁力矩好 几倍，可能会坏机器。短路事故及非同期并列发电机组转矩对比分析见表 5-3；每次事故转 轴疲劳寿命损失分析见表 5-4。 2）引起发电机定子绕组端部变形、严重过热或烧坏，造成短路事故。因电动力、绕组发热 与 I R

的破坏作用将达到发电机设计标准的 4 倍。 发电机绕组最终经受不了这样大的电动力和严重 的发热，造成短路或烧毁；原动机连轴器得螺栓也可能被剪断。 3）在发电机发生非同期并列的同时，冲击电流有时还使对应的主变压器发生短路放炮，扩 大为输配电设备损坏事故。 4）冲击电流引起系统电压下降，甩负荷，造成大量用户停电。 （3）发电机非同期并列发生的原因。发电机一般在下列情况下发生非同期： 1）发电机电压互感器或同期回路接线错误。其主要原因是设备新投入或检修后投入，没有 进行定相检查。结果在发电机并列时，同期表所指示的相位差，并不是并列点（断路器）两 侧一次电压的实际相位差。在同期表不能真实反映并列系统电压的相位关系时进行并列操 作，就一定会发生非同期并列。例如某发电厂，发电机电压互感器 TV 检修时，二次绕组极 性搞错了，首尾颠倒引出，接线组别有 Y，y0 变为 Y，y6，未经定相检查，错误一直未发 现，直到发电机并列时，值班人员确实是在同期点合的闸，却出现强烈的冲击电流，各机强 行励磁动作，这才发现有问题。事后证实，这一起特别严重的非同期并列事故，合闸时的相 位差 ? =180°.当 TV 接线组别由 Y，y0，变为 Y，y4 或 Y，y8 时，非同期并列的相位差 ? 分别为 120°240°。 2）同期表接线错误，或自动准同期装置工作不正常造成导前时间变大，有时造成在频差 ? f 急剧变化时合闸。 3）手动并列时，发生误操作。通常的失误表现在以下几方面：① 盲目将同期短接开关 SK 投入（见图 3-5） ，解除了同期继电器触点 KS·2 对手动并列操作的闭锁，致使发电机断路 器在任意 ? 下合闸。② 并列操作过程中，发电机断路器发现不能合闸，查找原因时未拉开 母线隔离开关，进行拉合试验或活动合闸接触器 KM 时，造成断路器误合闸，使带电压的 发电机在任意 ? 下并入电网。③ 操作水平低，经验不足，提前合闸的时间及角度掌握不好。 ④ 明知并列断路器两侧一次系统不同期，因同期电压表不正常，见同期表（不转）指示在 “同期”位置，就盲目合闸。⑤ 同期表犯卡，旋转时快慢不均，不能正是反映一次系统并 列点两侧的相位变化，手动并列合闸失去判断依据。

8. 发电机 180°非同期并列是怎样发生的？为什么同期继电器闭锁 不了？

答 某发电厂的 2 号发电机发生了 180?非同期并列，一次接线如图 5-2 所示。10KV 母线电 压互感器 TV1，接线组别为 Y，y0；发电机电压互感器 TV，接线组别正确时应为 Y，y0。 同期继电器 KS 接到两组电压互感器二次电压 U a b 、U a ' b ' 的相量差上。当 ? ＜ ? S E ，KS·2 闭合允许断路器 QF 合闸。下面分析一下非同期并列是怎样发生的。

图 5-2 发电机接线示意图 （a）一次接线； （b）同期继电器 KS 接线 （1）TV 接线组别正确时（Y，y0）发电机的并列。由于 TV 及 TV1 接线组别均为 Y，y0 故二者一、二次电压相位相同。. 1）并列点两侧电压相位相同的情况。当发电机与系统电压相位相同的瞬间，如图 5-3（a） 所示，断路器 QF 两侧一次电压的相位差 ? 1 =0， TV、TV1 的二次电压的相位差 ?

承 受 的 电 压 差

点闭合，允许 QF 合闸并列。此时，为发电机理想的并列时机。 2）并列点两侧电压相位差为 180?的情况。当发电机电压与系统电压相位差 180?的瞬间，如 图 5-3（b）所示，QF 两侧一次电压的相位差 ? 1 ? 1 8 0 ，TV、TV1 的二次电压的相位差

KS·2 触点打开，不允许 QF 合闸，防止了非同期并列。 总之，当 TV 与 TV1 接线组别正确时，两者二次电压的相位差 ? 2 ，能够正确反映断路

器 QF 两侧一次电压的实际相位差 ? 1 ，且 ? 2 ? ? 1 。此时，同期表及同期继电器能够正确发 挥检测闭锁功能，故发电机并列操作是安全的，可靠的。

TV 接线正确时电压相量图

（a） ? 1 =0?时； （b） ? 1 ? 1 8 0 时 （2）TV2 接线组别错误时（Y，y6）发电机的并列。当 TV 得极性接反（首尾颠倒） ， 接线组别由 Y，y0 变成 Y，y6，TV 与 TV1 的接线组别差为 6-0=6，相当二次电压相位差 30 ?×6=180?。 1）并列点两侧电压相位相同的情况。当发电机电压与系统电压相位相同的瞬间，如图 5-4（a）所示，QF

KS 承受的电压差 ? U 2 ? 2U ，KS·2 触点打开，不允许 QF 合闸。 2）并列点两侧电压相位差为 180?的情况。当发电机电压与系统电压相位差 180?瞬间， 如图 5-4（b）所示，QF 两侧一次电压的相位差 ? 1 ? 1 8 0 ，TV 与 TV1 的二次电压的相位差

? 2 =0?。此时，同期表指示 0?（同期） ，KS 承受的电压差 ? U 2 =0，KS·2 触点闭合，允许

QF 合闸。180?非同期并列事故就发生了。 总之，当 TV 与 TV1 接线组别错误时，? 2 不能正确反映 ? 1 的实际情况，且 ? 2 ? ? 1 ，出 现是非颠倒的严重后果，这时发电机进行并列操作是危险的，非同期并列是不可避免的。 同理，TV 接线组别由 Y，y0 变为 Y，y4 或 Y，y8 时，发电机非同期并列将发生在 120 ?或 240?，分析方法相同，不再重复。

（3）对发电机非同期并列事故的再认识及事故教训。 1）发电机非同期并列事故，可以在人员误操作时发生，也可以在 TV 组别错误或同期 回路接线错误时发生。后者可引起相位差 60?、120?、180?、240?或 30?、90?、150?的非同 期并列（见表 5-5） ，其危害程度远比前者更大。通过事故分析，要接受事故教训，进一步 提高对发电机非同期并列的认识。 2）克服不认真、图省事的工作作风，坚持发电机、电压互感器回路接线变更后进行定 相。 3）发电机假同期试验不能代替定相。 4）拆除电压互感器及同期回路的电压线，要做好标记；接时按标记恢复线头连接。特 别是单相电压互感器接成的三相组（Y，y） ，及两相组（V/V） ，极性端与非极性端的连接非 常容易接错，当两个线头接反相位就相差 180?， 并造成严重后果。

9. 防止发电机非同期并列的运行措施是什么？

答 除执行第一章第 25 题的一般要求外，再补充以下几点安全措施： （1）手动并列发电机，一定要经过同期继电器 KS 的闭锁。一般闭锁角整定值 ? S T =10°

路可能出现的冲击电流 R ? (1 ~ 2 ) I N ，故经闭锁并列才是安全的。 （2）同期装置投入后，同期表出现以下情况，禁止合闸： 1）明知接入的是不同期（ f ? f ) 的电源电压，但同期表不旋转或指向“同期”位置不动。

2）同期表指针旋转时转速不均匀，表犯卡或指针跳动。 3）频率差太大，同期表旋转太快。 （3）掌握好提前合闸角度 ? C 。值班人员手动并列操作，应根据断路器不同合闸时间 t Q C ，

预测提前合闸角度， 保证合闸后刚好并在同期点上。 当并列的两系统频率差 ? f 比较稳定时， 同期表旋转一周的时间 T ? 1 / ? f (相当于电角为 360°)，于是有 ? C / 3 6 0 ? t Q C / T ，提前

t Q C ——断路器的合闸时间（s） ；

。 T ——同期表旋转一周的时间（s） 如果 t Q C =0.6s， ? f =0.1Hz， T =0.s，代入式（5-7）则 ? C =21.6°，即应前提在离 同期点 20°左右合闸。 （4）原动机转速不稳定，应将自动准同期装置的自动调速停用改为手动调速，并避免作连 续调整（要考虑原动机调速系统动作迟缓率） 。以免同期装置在相角急剧变化时合闸。 （5）检查待并断路器的传动机构、操作控制回路或试拉合待并断路器时，应将发电机的母 线隔离开关拉开、定子电压降为零，以防止误合闸并列。

10.为什么假同期试验不能代替发电机定相？

答 假同期试验时，发电机的母线隔离开关不合，但其辅助触点人为接通。其目的用以检验 自动准同期装置的各种特性。试验本身发现不了发电机一、二次系统电压相序、相位的连接 错误。 若不经定相在存在上述错误的情况下同期装置照样可以发出并列合闸的命令， 到真并 列时将会发生非同期合闸。因此，假同期试验不能代替发电机定相。 每当新机组投入或检修后并机前，一定要按照：① 发电机定相；② 检查电压互感器及 同期回路接线；③ 进行假同期试验，这样三个步骤进行试验检查。若一切正常，同期装置 反映的相角差和待并断路器两侧电源的实际相角差才会一致， 真并列时方可确保合闸后并在 同期点上。

11.发电机定相的目的是什么？相序不一致并列有何危险？

答 发电机定相的目的，就是通过实测，检查发电机的相序与系统的电压相序是否一致。发 电机绕组哪一组叫 A 相都是可以的，但必须依次按正相序 ABC 连接，并保证电压互感器及 同期回路接线与一次系统的相序连接相互对应并一致。 相序不一致时，待并电压与系统电压可定存在相位差。并列发电机将发生以下危险：首 先，产生相当大的冲击电流，其值可能超过发电机出口三相短路电流，使发电机定子绕组严 重发热或损坏；其次，冲击电流产生与原动机旋转方向相反的电磁力矩，不仅损坏发电机， 而且损坏原动机，使大轴产生不允许的机械应力，缩短设备寿命。

12.发电机在什么情况下要定相？如何操作？

答 凡是可能使发电机一、二次系统电压相序发生变化的情况，都要进行定相。定相的操作 方法根据一次系统实际接线的具体情况而定。 （1）发电机（发电机变压器组）的定相。与有下列情况之一时，应进行定相： 1）发电机（或发电机变压器组）新投入或检修后投入或易地安装。 2）发电机（或发电机变压器组）内外接线变更或改动，一次回路更改走向或更动电缆。 3）发电机电压互感器新投入或检修后投入、同期装置电压回路有变动、更换二次电缆、拆 动过电压线头等。 （2）发电机定相的内容包括以下三项试验： 1）检查发电机的相序。在发电机电压互感器二次侧进行，电压的相序应为正相序。 2） 检查发电机电压互感器的接线。 设法给发电机的电压互感器 TV 与母线的电压互感器 TV1 加上同一电源电压， 以母线电压互感器为标准接线组别， 检查发电机电压互感器的接线组别， 两者应一致。 3）检查发电机同期回路接线。当发电机的电压互感器 TV 及母线的电压互感器 TV1 为同一 电源时，投入发电机的同期开关 SS 及 SM 开关，接入手动同期装置。此时，若同期表指示 “同期” 、同期继电器 KS·2 的触点闭合，则说明同期回路接线正确。 （3）发电机的定相操作。根据发电机一次接线的不同，有以下几种操作方法。 1）单母线时发电机的定相操作。一次接线如图 5-5 所示，①拉开隔离开关 QS2 的（无此隔 离开关的在母线桥将伸缩节拆开， 使其有一个断开点） ②合母线隔离开关 QS 及断路器 QF， 。 使发电机电压互感器 TV 从电网受电。 ③利用母线的 TV1 与发电机的 TV 进行定相， 接线组 别应一致；相序为正相序。④投入发电机断路器 QF 的同期开关 SS 及手动同期装置电源开 关 SM（细调） ，同期表指示“同期” ，KS·2 触点闭合，说明同期回路接线正确。⑤拉开 QF 及 QS。⑥合上 QS2（将伸缩节接上） ，发电机定子升压后，在 TV 二次侧再测相序应为 正相序 abc。

图 5-5 单母线时发电机定相示意图 （a）拉开 QS2； （b）拆伸缩节 2）双母线时发电机的定相操作。一次接线如图 5-6 所示，定相时：①将双母线倒换成单母 线运行（W1 运行，W2 备用） ，母联断路器 QW 及其隔离开关 QS2 拉开。②合入主变压器 高压侧中性点接地刀闸 QS0。 ③合母联隔离开关 QS 及发电机变压器组断路器 QF。④将发

电机从零起升压，升到母线额定电压的 95% U N 止。⑤利用母线的 TV2 与发电机的 TV 进行 定相，接线组别应一致；相序为正相序。⑥投入发电机变压器组断路器 前锋的同期开关 SS 及手动同期装置电源开关 SM（细调） ，同期表指示“同期” ，KS·2 触点闭合，说明同期 回路接线正确。⑦将发电机电压降至零，拉开 QF 及 QS。发电机定相时，操作②可省去。

断路器接线时发电机的定相操作。一次接线如图 5-7 所示，主变压器接线组别为

YN，d11；TV 为 Y，y0；TV2、TV3 为单相电压互感器，固定接在 C 相。定相时：①拉开 QF2、QF3 及 QS2、QS3， 腾出母线 W2 进行定相。②拉开发电机变压器的另一侧断路器 QF4 及 QS4。 ③合入发电机变压器的母线隔离开关 QS1。 ④合入发电机变压器组高压侧 中性点接地刀闸 QS0 及出口隔离开关 QS。⑤合断路器 QF1，发电机向母线 W2 升压到 95% ，同期表指示“同期” ，KS·2 触点闭合，说明同期回路接线正确。⑨将发电机电压 降至零，拉开 QF1。 ⑩合 QS2、QS3、合 QF2、QF3， 给 W2 送电。⑾通过 QF1 发电机并 网。⑿合 QS4，投入 QF4 的同期开关起动手动同期装置，检查同期回路正确，合上 QF4。 . （4）发电机定相的注意事项。 1）发电机定相期间，原动机必须维持额定转数，保持稳定。 2）发电机升压，考虑到原动机转数偶然变化的升高，以及发电机变压器组主变压器分接头 的升压作用，发电机的定子电压不宜升得太高，以母线电压表监视，其值为 95% U N 为好， 留有余地。 定相过程中应有专人注意监视母线电压及频率的变化， 以及相电压及线电压的平 衡。

断路器接线发电机变压器组定相示意图

或同期回路接错线时，即使定相时接入电压、频率相同的电源，同期 表也不指示同期， 所指角度即为二次电压的相位差 ? ， 其大小与同期回路电压的相序组合有 关。现以 1T1—S 型同期表为例，在不同相序下同期表的实测电角度列于表 5-5，以便同期 表或同期回路接错线时，可参考此表进行处理。例如，某发电厂，1 号发电机大修后定相， 发电机电压互感器与母线电压互感器接线组别一致，但同期表指示“慢 60° ，同期闭锁继 ” 电器触点断开，表示不同期，说明同期回路接线有错误。测同期表待并绕组的电压相序为正 相序，没有问题；电压互感器二次均为 b 相接地，也不会有问题（如接错会引起短路） ；查 表 5-5， 同期表在正相序连接的情况下，指示“慢 60° ”的三组系统电压中，分别为

去同期回路的电压线头接错一个端子排，本应接系统电压 U a ' b ' ，实际接成了 U

及同期继电器均反映有 60° 相位差，将 U c ' 改接 U a ' 后一切正常。

13.为什么禁止同期回路同时投入两个及以上的同期开关？

答 系统中凡是可以进行并列的断路器，叫做同期点。每个同期点均装有一个可以抽出操作 手柄的同期开关 SS，用以接通待并断路器的同期电压及直流合闸回路。大、中型发电厂、

变电所，同期点多达十几个或 20 多个，但同期装置及同期电压小母线全厂（所）却公用一 套。操作中稍不注意，同时投入两个或两个以上同期开关是可能的。投入两个同期开关，将 产生以下严重后果。 （1）使不同电源频率的电压互感器二次通过同期电压小母线 WV 发生非同期并列。现以图 5-8 为例，加以说明。 1）母联断路器 QW 合闸后同期开关 S S ' 未断开的情况。QW 合闸后 S S ' 未断开，TV2 的二 次电压经 S S ' 送到“待并“同期小母线 W V a c 上；TV1 的二次电压经 S S ' 送到“系统”同期 小母线 W V a ' c ' 上。上述同期电压小母线上的二次电压频率均为电网频率 f ' 。 2）发电机断路器 QF 同期开关 SS 投入的情况。在 S S ' 未断开的情况下，如果投入发电机的 SS 进行并列： TV2 的二次电压经 SS 也送至 “系统” 同期小母线 W V a ' c ' ， 频率为电网频率 f ' ； TV 的二次电压经 SS 送至“待并”同期小母线 W V a ' c ' ，频率为待并发电机的频率 f 。

并使熔断器熔断，有时烧坏设备。 （2）造成彼此由 30° 相角差的电压互感器二次电压通过同期小母线合环并列。现以图 5-9 为例，加以说明。主变压器 T 接线组别为 YN，d11， 高压侧 A ' B ' C ' 与低压侧 ABC 之 间，电压有 30° 相角差[见图 5-9（b）]；TV、TV1、TV2 接线组别均为 Y，y0，二次电压与

彼此有 30° 相角差[见图

5-9（c）]；转角变压器 TV3 接线组别为 D，y1， 一次电压 U

相角差为 30° 当并列的二次电压回路有 30° 。 相角差时，其电压差

短路的环流，并使电压互感器熔断器熔断或烧坏。 同理，SS 投入后，将 QF2 的同期开关投入，也会产生相同的后果。 （3）在一定条件下，通过同期小母线向一次系统反送电，将严重威胁人身 安全。现以图 5-10 为例，加以说明。 1）若把检修中的发电机同期开关 SS 合入， 再将母联断路器同期开关 S S ' 投 入，如果正赶上 TV 的隔离开关 QS 检修合上而熔断器 FU3、FU4

的额定电压，故严重影响人身安全；如发电检修回路挂有地线，将引 起 TV1、TV2、TV 短路。 2）发电机的 SS 合入，母联断路器之外的其它同期点同期开关再投入，也会 向发电机回路反送电。

图 5-10 S S ' 及 SS 同时合入向发电机回路反送电 S S ' —母联断路器同期开关；SS—发电机 QF 同期开关 4） 如发电机并网运行，母线 W1 或 W2 停电检修，同时投入发电机及母联断路器同 期开关 SS 及 S S ' ，也会向 W1 或 W2 反送电，同样会影响人身安全。分析方法相 同，不再重复。 总之，为了防止发生事故，要养成操作完立即断开同期开关的好习惯，严禁 两个同期开关同时合入。同时，对检修设备要做好安全措施：①检修回路要挂地线；② 电压互感器及其隔离开关检修要取下高低侧熔断器；③有关同期开关必须断开。 表 5-5 1T1—S 型同期表在不同相序时实测电角度 （° ） 同 期 表 接 线 待 并 绕 组

实测电角度 ? 系 统 绕 组

注 1. 同期表指示 0° 称同期点，指针在同期点右称“快” ，在同期点左称“慢” 。 2. “快”指待并电源超前系统的相位， “慢”指待并电源落后系统的相位。

14.手动同同期并列为什么严禁投入同期短接开关 SK？在哪些情况 又允许将其投入？

答 手动同期并列时，断路器合闸回路都要经过同期继电器 KS 的闭锁，闭锁角一般整定为 10°~20°.在允许的相角差下并列， 产生的冲击电流及冲击电磁力矩都很小， 故并列操作是 安全的。 （1）并列时，如果将同期短接开关 SK 投入，则其触点 1-3 接通（图 3-5） ，故同期闭锁继 电器的触点 KS·2 被短接而失去闭锁作用。于是，发电机的并列合闸，将不受任何条件的约 束，并可以在任意相角差下进行，这是很危险的，也是绝对不允许的。 （2） 只有出现下列情况之一， 因不存在并列关系， 同期点断路器要合闸， 才允许将 SK 投入： 1）合闸的断路器一侧有电，另一侧无电时。例如，母联断路器向停电母线合闸送电，或发 电机升压后向无压的母线合闸送电，都属于这种情况。此时，合闸送电并不存在同期并列问 题。如不将 SK 投入，因 KS“感受“到的相位差为 60°（分析见第三章第 13 题） ，大于整定

角 10°~20°，将不让断路器合闸。 2）三绕组变压器三侧均处于非同期状态，当其中的两侧断路器已断开，利用第三侧断路器 向变压器合闸充电时。因为此时也不存在并列问题，但第三侧断路器合上后，SK 则必须断 开，其它两侧断路器合闸必须按同期并列的要求进行操作。 3）确知断路器两侧是同期系统，同期装置检验互殴有缺陷不能使用，急需合闸时。

15.发电机并列前为什么要将强励投入？而解列前要将强励断开？

答 发电机并列前投入强行励磁装置（简称强励） ，如果万一发生非同期并列，可以迅速加大 励磁电流，有助于发电机尽快拉入同步。 发电机解列前将强励断开，为的是防止误动。解列操作时，如无功调整不当（进相）或 无功电力表犯卡， 发电机已从电网吸取无功电流， 值班人员却看不出来， 一旦断路器拉开后， 发电机定子电压将大幅度下降，往往引起强励动作，使发电机空载超压。因此，凡是强励与 发电机断路器之间未装闭锁的，发电机解列前必须先将强励手动断开，以防误动。

16.并列操作时为什么发电机频率应稍高于电网频率？

答 只要频率差 ? f 在允许范围，待并机组频率 f 稍高或稍低电网频率 f ' ，并列都可获得成 功。但考虑对电网的影响，故希望 f 稍高于 f ' 。 （1）当 f > f ' 时，发电机的电压 U 将超前于系统电压 U ' ，在相位差 ? 时合闸，冲击电 流 I R 与 U 的夹角 ? <90° ，该电流的有功分量 I R r 和 U 同方向[见图 5-11（a）]，并列后发电 机立即向电网送出有功功率，并使机组产生制动力矩，转子减速，既利于转子拉入同步，也 不加重系统负担，对电网也有利。因此并列操作时应使待并机组频率略高于系统，即同期表 应“快” ，顺时针转动。

（2）当 f < f ' 时：发电机的电压 U 将迟后系统电压 U ' ，在同样 ? 时合闸， I R 与 U 的夹 角 ? >90° I R r 和 U 反方向[见图 5-11（b）]，并列后发电机从电网吸收有功功率，以产生 ， 加速力矩，求得与系统同步。并列时从电网吸收有功功率，加重了系统负担，特别是出事故 时电网频率已降低，对运行不利，故并列操作时应尽量避免使 f <

17.工作直流励磁机不正常，倒换备用励磁机有几种方法？

答 汽轮发电机的工作直流励磁机（以下简称工作励磁机） ，转速高（3000r/min） 、容量大、 换向困难，容易在运行中出问题。事故统计表明：励磁系统的事故约占发电机事故的 30%。 按规定火电厂均安装专用的电动备用直流励磁机 （以下简称备用励磁机） 以供需要时倒换。 ， 备用励磁机的倒换操作有以下三种方法。 （1）将发电机解列进行倒换。这种方法适用于制造厂明确规定不允许发电机在运行中倒换

（2）发电机在异步运行方式下（无励磁运行）进行倒换。这种方法适用于工作励磁机与备 用励磁机特性相差较大，不宜并列，且发电机异步运行不会严重影响系统电压时采用。 （3）发电机在正常情况下带负荷运行直接进行倒换。为通常的操作方法，倒换时两励磁机 瞬时并列，用刀开关切换。

18.倒换励磁机造成励磁机烧毁的原因是什么？应采取哪些安全措 施？

答 励磁机的倒闸操作是发电厂重要操作之一。特别是发电机带负荷直接并列切换励磁机， 弄不好就会发生重大事故，励磁机烧毁及发电机失磁。 （1）励磁机倒换操作中烧毁的原因。通过对励磁系统事故的分析，励磁机在倒闸操作中 烧毁有以下原因。

图 5-12 备用励磁机投入电压的三种状态 （a）理想状态； （b）电动机状态（ E G 1 太高）（c）电动机状态（ E G 1 太低） ； 1—备用励磁机外特性；2—工作励磁机外特性；3—转子电压电流特性 1）备用励磁机 G1 投入电压取值不合理。某发电机的备用励磁机 G1、工作励磁机 G2、转 子（电阻 R）的特性曲线见图 5-12 的 1、2、3；工作励磁机工作在 A 点，转子电压、电流 为 U F 、 I F 。备用励磁机投入有三种状态：①理想状态。为安全切换励磁机，备用励磁机投 入电压应比转子电压 U F 高 ? ? U 1 [见图 5-12（a）]，理想结果是备用励磁机在其电势

工作励磁机处于空载（或接近空载）状态，随后立即拉开工作励磁机刀开关将其解列。备用 励磁机在工作励磁机解列后工作在 C 点，即工作励磁机倒换后转子电压、电流较倒换前略 有升高。事实上，由于备用励磁机投入电压 ? ? U 1 取值不好掌握，要刚好达到理想状态是不 容易的。 ②工作励磁机变成电动机状态—备用励磁机投入电压太高。 如果备用励磁机投入电 压比转子电压 U F 高 ? ? U 2 [见图

电动机。在后两种情况下，工作励磁机及备用励磁机均将过电流并引起发热，持续时间长将 酿成严重事故：励磁机烧毁、整流子升高片开焊；同时，在励磁机并解列操作中，刀开关开 断电路困难，电弧长，不易拉断。 2）励磁机的外特性曲线不一致。备用励磁机一般均为他励直流发电机，如图 5-13 曲线 1 所 示， 其外特性具有下降曲线。 作为工作励磁机的并励直流发电机其外特性理应与备用励磁机 的外特性相近，实际往往并非如此。由于换向绕组、补偿绕组的作用过强，显著地助磁作用

将使有些工作励磁机的外特性具有上翘特性，如图 5-13 曲线 2 所示。补偿过度对励磁机的 切换非常不利。假定工作励磁机工作在曲线 2 的 A 点，转子电阻值为 R 固定不变，此时对 应的转子电压、电流为 U F 、 I F 。如果备用励磁机投入电压比转子电压 U F 高 ? ? U 1 ，在其

图 5—13 工作励磁机具有上翘外特性备励的倒换 1—备用励磁机外特性；2—工作励磁机外特性；3—转子电压电流特性。 电势 E G 1 ? U F ? ? U 1 下投入后，两励磁机的情况是：备用励磁机按曲线 1 不断抡带负荷， 电流增大，工作励磁机按曲线 2 将自动迅速减负荷（负荷电流减少，补偿的助磁作用下降， 电势下降，所带负荷电流再减少……，上述电流下降过程将不断重复） ，两励磁机之间电压 差不断拉大。当备用励磁机带全部转子电流 I F 时，工作励磁机电压已降至 E G 2 ，其差值

? U 2 ? U F ? E G 2 ，故工作励磁机转入电动机方式运行，并成为备用励磁机的负荷。工作励

磁机吸收电流为 I G 2 ? ? ? U 2 / R 2 ，由于反向电流使补偿的助磁作用变成去磁作用， E G 2 将 进一步降低， ? ? U 2 继续加大， I G 2 将变得更大。如此恶性循环，也将引两励磁机过电流并 引起发热，甚至烧毁，导致切换失败。同理，工作励磁机投入，也将使备用励磁机变成电动 机，引起同样后果。 3） 极性错误引起励磁机短路。备用励磁机与工作励磁机极性相反，倒换励磁机时，粗心大 意图省事，又未核对极性，备用励磁机投入即引起两励磁机短路。 4） 4）倒换励磁机操作方法不当。有的发电厂，倒换励磁机采用逐步转移负荷的方法，引 起了事故。备用励磁机一般是按全厂最大机组的励磁需要选配的，在中央信号盘处进行 操作。当备用励磁机与不同容量的工作励磁机并列转移负荷，可能因为特性相差较大， 调整过程中的不协调、失误，引起运行不稳定。并列的两励磁机要想保持发电机稳定运 行，必须保证转子电压、电流稳定不变。发电机转子电压可由节点电压法求得

U F —发电机转子电压；

E G 1 、 R1 —备用励磁机的电势及其回路的电阻之和； E G 2 、 R 2 —工作励磁机的电势及其回路的电阻之和；

R —发电机转子电阻。

从式 5-8 可以看出：①在运行工况基本不变时，发电机的励磁机、转子回路的电阻 R1 、 R 2 、

R 可以认为是固定值。②为了保持发电机无功功率不变，转子电压必须保持不变，即

（ E G 2 R1 ? E G 1 R 2 ）必须不变。也就是说，调整电压的过程中，备用励磁机 E G 1 的增加与工 作励磁机 E G 2 的减少，两者必须保持同步。实际上，手动调整很难做到这一点。另外，励磁 机磁场变阻器接触不良，以及抽头间的电阻不均匀性（阻值不相等） ，均可能在转移负荷的 过程中，引起励磁机运行的不稳定，甚至相互抡负荷。总之，切换励磁机时，并列逐步转移 负荷电流的方法不可取，也是规程明令禁止的。 （2）倒换励磁机应采取的安全措施。 1）为了达到安全切换励磁机，工作励磁机与备用励磁机必须均具有下降的、相近的外特性。 励磁机以发电机转子为负载的负载特性应比空载特性略低（一般宜在 5%左右） 。这是保证 励磁机切换成功的最基本的安全措施。 对于补偿过强或电刷位置不正确引起外特性上翘的工 作励磁机，必须通过专门试验加以解决，使其具有一定的下垂曲线。 2）在励磁机回路加装逆止二极管。图 5-14 中，当励磁机投入电压过高或过低，二极管承受 反向电压，其逆止功能，可防止励磁机变成电动机运行，从而从根本上避免了励磁机的过电 流及发热烧毁。倒换励磁机前将刀开关 QK1 及 QK2 拉开，将二极管 V1、V2 串入；倒换励 磁机后再将刀开关 QK1 及 QK2 合入，将二极管短接。这种方法不少发电厂在使用，效果非 常好。

图 5-14 励磁机回路加装二极管示意图 3）确定合理的的备用励磁机投入电压。当励磁机回路未加装二极管，切换励磁机必须确定 一个合理的投入电压。实践表明：两励磁机具有下降的外特性且基本一致，采用“等电流” 原则确定励磁机的投入电压比较好。所谓“等电流”原则，即备用励磁机投入后，与工作励 磁机各带 50% I F ，如图 5-15 所示。以此原则确定备用励磁机的投入电压就是安全的投入电 压。根据电机学原理，并列的两直流发电机各带一半负荷电流的条件是

如果工作励磁机与备用励磁机同型号、同容量，且回路电阻（包括动力电缆的电阻）相等， 即 R1 ? R 2 ，则 E G 1 ? (1 ? R 2 / R )U F ? E G 2 ；如果工作励磁机容量小或回路电阻 R 2 大，则

U F ，两励磁机稳定后的电流大致相等，即 I G 1 ? I G 2 ? I F / 2 。在工作励磁机的刀开关拉开

后，备用励磁机最后工作在 C 点，此时转子电流较切换前略有增加。

“等电流”原则确定备用励磁机投入电压示意图 （a）一次接线及电流分布； （b）两励磁机外特性。 1—备用励磁机外特性；2—工作励磁机外特性；3—转子电压电流特性 4）核对备用励磁机极性应与工作励磁机极性一致。 5）合上备用励磁机的刀开关，立刻拉开工作励磁机的刀开关，进行快速切换。由于励磁机 回路电感的存在，在备用励磁机投入后，两励磁机之间电流转移达到新的稳定平衡前，必然 要经过一定时间 t

I G 1 ? I F 。由此可见，①抓紧时间在 t 0 前进行切换是有利的：一方面万一备用励磁机投入电

压取值不合适，可避免工作励磁机变成电动机；另一方面拉工作励磁机的刀开关，断口电压 差小，电流小，容易熄弧。相反，拖到 t 0 之后切换，工作励磁机万一变成电动机，必将形成 新的不稳定，且拉闸时电压差大，电流大，断口电弧能量大大增加，并产生强烈电弧，危及 人身及设备安全。 ②快速切换励磁机快到什么程度好， 与设备情况及励磁机回路的时间常数 有关。通过实测，有人建议切换时间不得大于 1~2s，另一些人认为在 2~3s 之内也可以。但 有一点操作人在思想上要明确：操作时要干脆利索，不要拖延；合闸、拉闸，要迅速果断， 尽量做到快。③主控室或单元室的监盘人员在励磁机切换后要及时进行调整。

两励磁机转移电流示意图

I G 1 —备用励磁机电流上升曲线； I G 2 —工作励磁机电流下降曲线。

6）条件许可时，在两励磁机回路加装电流表，为监视切换过程提供方便，对操作调整也有 利。

19.切换备用励磁机前的要求和准备工作是什么？

答 切换备用励磁机前的要求和准备工作简述于下。 （1）对直接并列切换备用励磁机的要求。 1）备用励磁机与工作励磁机必须均有相近的下降外特性曲线。 2）确定备用励磁机合理的投入电压，防止励磁机出现电动机运行方式。 3）创造条件，将发电机有功功率降低至 50% PN 左右，并使 cos ? ? 0.8 ~ 0.85 。降低发电 机负荷切换励磁机的好处是：① 发电机负荷降低，工作励磁机的输出电流相应减少，负荷 电流小直流发电机的电枢反应也小， 铁心工作在磁化曲线的直线部分， 工作励磁机与备用励 磁机的特性曲线比较接近，负荷分配容易控制。② 发电机负荷小时所需转子电流也小且转 子电压也低。万一备用励磁机在电压调整不当时并列，也不致引起工作励磁机严重过载，特 别是当工作励磁机的缺陷（如整流子冒火）比较严重时，考虑这一点非常重要。另外，转子 电压低，并解列的断口电压差也小，合拉刀开关火花小。③ 大多数发电机带 50% PN 左右的 有功负荷异步运行，仍可稳定工作 10~15min，并使定子电流维持在 I N 之内不致过负荷；如

果倒备用励磁机引起发电机失磁时，吸取无功功率少（见式 5-12）对电网也不会引起太严 重的后果。 （2）切换备用励磁机前的准备。 1）试验、检查备用励磁机电压电动调整回路正常， “增”“减”电压灵活、可靠，无连续调 、 整的现象。 2）核对备用励磁机的极性与工作励磁机的极性应一致。 3）发电机变压器组倒备用励磁机，应将工作厂用变压器倒出由备用厂用变压器带，以免切 换操作发生意外，机端电压严重下降，影响厂用电的安全。 4）停用工作励磁机的强行励磁及自动励磁调整装置，以免在切换操作中赶上动作，影响两 励磁机电流的分配，或因工作励磁机刀开关拉不开，发生事故。 5）在灭磁开关室与主控室（或单元控制室）之间装设直通电话，便于联系操作、调整。

20.切换备用励磁机如何具体操作？操作中注意什么？

答 不同情况下切换备用励磁机的具体操作分述于下。 （1）发电机解列后倒备用励磁机。其具体操作与发电机正常解列操作相同。 （2）发电机异步运行（无励磁运行）倒备用励磁机的操作。 1）停用工作励磁机的强行励磁及自动励磁调整装置，断开灭磁开关联动跳发电机断路器的 压板，断开失磁保护。 2）将发电机有功功率降低到无励磁运行的允许值，将工作厂用变压器倒出，由起动/备用厂 用变压器带厂用电负荷。 3）起动备用励磁机组，合入备用励磁机小间的刀开关，调整备用励磁机电压高出工作励磁 机电压（或转子电压）一定值，具体情况可按各厂运行规程的规定确定。 4）将发电机无功功率降到零。 5）拉开灭磁开关（先电话联系） 。 6）拉开工作励磁机刀开关，合备用励磁机刀开关。 7）合灭磁开关（电话联系） 。调整备用励磁机电压使发电机无功功率正常。 8）投入备用励磁机强行励磁，将工作励磁机磁场电阻加至最大位置。 9）投入灭磁开关联动跳发电机断路器的压板，投入失磁保护。 10）恢复发电机正常负荷后，将工作厂用变压器倒回。 （3）发电机带正常负荷运行倒备用励磁机的操作。 1）停用工作励磁机的强行励磁及自动励磁调整装置。 2）将发电机有功功率降低到 50% PN ，将工作厂用变压器倒出由起动/备用厂用变压器带厂 用电负荷。 3）起动备用励磁机组；合入备用励磁机小间的刀开关；调整备用励磁机电压高出工作励磁 机电压（或转子电压）一定值，具体情况可按各厂运行规程的规定确定。 4）合上备用励磁机刀开关（并列） ，立刻拉开工作励磁机刀开关（解列） 。 5）调整备用励磁机电压使发电机无功功率正常。 6）投入备用励磁机强行励磁装置，将工作励磁机磁场电阻加至最大位置。 7）恢复发电机正常负荷后，将工作厂用变压器倒回。 （4）发电机静态工作励磁 （或交流工作励磁）倒备用励磁机的操作。 采用三相整流电源（如 静态励磁、或交流工作励磁机）为工作励磁电源时，以二极管或晶闸管组成的整流桥输出直

流，和备用励磁机并列不会产生反向电流。如两者的外特性曲线相近，经试验证明可行，到 备用励磁机也可采用并列法，或逐步向备用励磁机转移负荷。操作方法视各发电厂设备、接 线的具体情况而定。 （5）倒换备用励磁机操作中的注意事项。 1）测量备用励磁机及工作励磁机的电压，应用精确度稍高的同一电压表测量，盘表仅作参 考。 2）切换操作时，一人操作，一人监护。严禁一人合备用励磁机刀开关，另一人拉工作励磁 机刀开关。因为这样操作常常配合不好，极易发生问题。有的发电厂就出现过在备用励磁机 刀开关尚未合入，忙乱中就拉开工作励磁机刀开关，造成刀开关烧毁，发电机失磁停机。 3）两励磁机并列时间要尽量缩短（1~2s） ，进行快速切换。合上备用励磁机刀开关，立即迅 速拉开工作励磁机刀开关。 禁止用逐步转移负荷的方法解列工作励磁机， 以免长时间并列引 起运行不稳定。 4）如果在工作励磁机及备用励磁机回路增加闭锁二极管，备用励磁机的切换操作将即安全 又可靠，也不用减发电机有功负荷。条件允许时应尽可能考虑采取这一措施。

21.备用励磁机代替工作励磁机运行后，在监盘、调整及事故预想上 应采取哪些安全措施？

答 备用励磁机运行期间，值班人员要加强对发电机监视，调整时要有措施，思想上要做好 事故预想，才能确保安全生产。具体的安全措施有以下几点。 （1）要加强监视，注意调整防止备用励磁机所带发电机无功进相或过负荷。 1）备用励磁机所带的发电机，因自动励磁调整装置停用，所以定子电势为恒定值。每当母 线上其它并列运行的发电机自动调整励磁、 维持电压时， 势必造成备用励磁机所带发电机的 无功功率大量波动。 2）当并列运行的发电机增励磁、增电压、增加无功功率时，备用励磁机所带发电机的无功 功率就要自动下降或被抢光，甚至进相运行；反之，并列运行的发电机减励磁、减电压、减 少无功功率时，备用励磁机所带发电机的无功功率就要自动升高，甚至造成发电机过负荷。 3）值班人员监视和调整的重点应放在备用励磁机所带的发电机上。特别是在负荷高峰、低 谷期间，无功、电压波动大的时候，更应加强监视，做到及时调整，使发电机无功功率的波 动在许可范围之内。 （2）要防止备用励磁机磁场电阻连续调整。大多数备用励磁机的磁场电阻都是远方电动操 作。有的发电厂，曾因备用励磁机“增”“减”调整按钮犯卡（相当于按钮老按着）不复位， ， 使备用励磁机磁场电阻减到头或增到头，造成无功大量波动（发电机进相或过负荷）束手无 策，最后只好解列发电机。因此，当备用励磁机调整励磁电流时，值班人员要有防止磁场电 阻连续调整的措施， 以及万一出现连续调整时， 要有迅速切断调整回路操作电源的思想准备， 以免扩大事故。 （3）备用励磁机代替某台发电机的工作励磁机之后，去其它发电机的备用励磁刀开关都可 能是带电的，为防止误并列，应在这些刀开关上悬挂“不许合闸”的标识牌。另外，备用励 磁机的交流电动机，其事故按钮应加保护罩，防止误动。 （4）备用励磁机的交流电动机跳闸或所接厂用电源故障停电时，备用励磁机将停运；同时， 所带发电机组也将失磁停运，要尽快进行处理和恢复。

22.发电机紧急解列的三个条件是什么？为什么缺一不可？

答 当汽轮机发生异常， 要求电气紧急将发电机从电网解列时必须满足以下三个条件： 有 ① “机器危险”信号；②有“主气门关闭”信号；③ 发电机有功功率为零（或零以下） 。有的 发电厂，由于未全部遵守这些条件（特别是第三个条件） ，发电机解列后曾使汽轮机严重超 速而损坏，教训是相当深刻的。 （1）汽轮机异常运行与事故信号的关系。当汽轮机发生需要停止运行的异常后，若热机保 护未动作跳机，汽机司机总是手动打危急保安器停机，检查自动主气门关严后，再向电气控 制室发“机器危险”信号，要求解列发电机；发生重大异常则捅事故按钮，直接使汽机自动 主气门、发电机断路器及灭磁开关、厂用变压器断路器跳闸。因此， “机器危险”信号及“主 气门关闭” 信号同时出现， 才说明汽轮机真有问题了。 如果发电机有功功率为零 （或零以下） ， 说明主气门确已关严，三个条件同时具备发电机可执行解列操作。 （2）三个条件为同时满足解列发电机的后果。 1）有人复归信号误按了“机器危险”按钮，或做清洁误动“机器危险”按钮；汽机保护误 动作使自动主气门跳闸等，在这些情况下只有一个信号出现，应询问清楚后再操作。否则， 将发生误解列。 2）发电机有功功率不到零说明主气门虽已跳闸，但未关严，汽轮机还通着汽，发着电。此 时，发电机千万不能执行解列操作，以免汽轮机严重超速。应通知汽机司机采取措施，切断 汽轮机的汽源后再解列发电机。 （3）有时，汽轮机主气门可能已关严，但发电机有功功率表犯卡，仍指示一定的数值不回 零，值班人员应如何办呢？此时，可通过发电机电能表的运转情况来判断：有功电能表停转 或反转，说明主气门已关严，发电机可解列。有功电能表正转，说明主气门未关严，发电机 不能解列。等到汽机司机切断汽轮机的汽源后再解列。

23.紧急解列发电机时，主断路器拉不开如何处理？

答 为防止事故扩大，应将发电机上一级的电源断路器拉开。为了减少事故停电的范围及影 响，尽可能先将母联断路器、分段断路器拉开，然后再将故障机组所在母线上的全部电源断 路器拉开。

24.紧急解列发电机时，灭磁开关拉不开如何处理？

答 紧急处理的办法是： （1）断开发电机强行励磁及自动励磁调整装置，将工作励磁机磁场电阻加至最大位置。 （2）当发电机定子回路出现电流表指示为满量程、电压表指示为零等短路特征时，应立即 命令汽机司机赶快打闸，紧急停机，防止烧坏发电机。

25.运行中出现“主气门关闭”信号如何处理？

答 当汽轮机自动主气门关闭，逆功率保护拒动，电气控制室就出现“主气门关闭”信号。 此时，发电机以同期电动机方式运行，吸收有功功率，发无功功率，即进入“调相”工况。

在该工况下发电机可长期运行，可作如下处理： （1）立即在非故障机组上加负荷，尽可能维持全厂总负荷不变。 （2）联系汽机，了解自动主气门关闭的原因，尽可能消除故障使发电机从“调相”中解脱 出来，恢复“发电”工况。 （3）主气门关闭后，汽轮机在无蒸汽的情况下运行，其尾部蒸汽摩擦将使叶片过热并使机 组产生振动。因此，发电机组允许运行多长时间，完全取决于汽轮机的工作条件及要求。 （4）对于运行规程规定不允许无蒸汽运行的汽轮机，则需立即将发电机解列。

26.发电机失去励磁如何处理？

答 发电机励磁回路事故约占发电机事故的 30%，而失磁事故又占励磁回路事故的大部分， 故引起特别重视。 （1）引起发电机失磁的原因： 1）灭磁开关误拉闸或误跳闸。 2）工作励磁电源故障（工作励磁机故障，静态励磁机故障，同轴交流工作励磁机失控或副 励磁机故障） 。 3）备用励磁机倒换时出问题。 （2）发电机失磁后能否运行的条件。发电机失磁能否运行取决于：① 无功缺额造成电网电 压下降的程度以及影响系统稳定的程度；② 汽轮机调速系统能否使发电机在异步工况下稳 定运行；③ 发电机转子损耗及定子回路过电流是否在许可范围。总之，发电机在失磁情况 下能否运行，要通过计算及试验来决定。下面重点谈谈发电机失磁的影响。 1）发电机失磁对电网的影响。首先，引起无功功率的巨大缺额，其值为

? Q1 ——发电机在额定工况下向电网送出的无功功率。发电机额定视在功率为 S N ，

? Q 2 ——发电机失磁后从电网吸取的无功功率，与该机的短路比（ 1 / X d ）和所带

U——发电机母线电压（标么值） ；

均值为 0.6） ； P——发电机失磁时所带有功功率（标么值） 。

/ Xd， 为建立失磁发电机定子旋转磁场所需励磁电流的无功功率； 第二

部分 tgaP ，为平衡转子表面涡流所需的无功功率，与转差成正比，即与发电机失磁时所带 有功功率成正比。 根据以上分析，发电机在额定工况（ P ? PN ，co s ? ? 0 .8 5 ）失磁时，一般情况（ X d 、

tgaP 取平均值）下，电网失去的无功功率 ? Q1 ? 0.62 PN ,失磁发电机吸取的无功功率

时，大约 ? Q1 =186Mvar， ? Q 2 =330Mvar， ? Q =516Mvar。这样大的无功功率缺额不是一个 小数目。因此，机组容量越大，失磁的后果就越严重，对电网的威胁就越大，必须加装失磁 保护。 另外，引起电压大幅度下降，电网稳定受到影响。① 如果电网没有足够的无功功率储 备来平衡发电机失磁后的无功缺额 ? Q ，将造成电网电压大幅度下降。② 发电机失磁引起 的电压下降，往往同时影响电网的稳定。③ 长时间造成电压低于 90% U N ，也为供电、用 电不能允许。 2） 汽轮机调速系统特性对发电机异步工况的影响。① 发电机失磁后能带多少有功功率， 与汽轮机的调速特性有关，且与该机在某一转差下所产生的电磁转矩有关。调速特性变 动率小的汽轮机，发电机失磁后的转差率小，所带负荷少，即甩负荷较多。大多数汽轮 发电机失磁后可以带额定有功功率运行，此时转差率≯0.5%。② 发电机失磁后限制有 功功率的原因不在汽轮机，而在发电机本身定子过电流及转子损耗、定子端部的发热。 综合各种因素，失磁后的发电机一般可带有功功率 50% PN 左右。③ 发电机失磁后改变 有功功率的方法与正常情况下一样，即用汽轮机同步器来调整，转差越大，所带的有功 功率越多。④ 发电机有功功率的摆动原因与定子电流一样，但与调速器无关，即有功 功率摆动时，汽轮机调速器并不摆动。总之，发电机失磁后汽轮机转速有一定上升，除 影响发电机在异步工况带负荷外，其他方面对汽轮机来说，和正常情况一样。 3） 发电机失磁对自身的影响。① 有功功率略有下降。这是因为发电机失磁后，汽轮机转 速略有上升，调速器门关小的结果。② 定子过电流，发出过负荷信号。定子电流表、 功率表指示呈现周期性摆动。③ 使转子附加损耗增大；铁芯漏磁增大，引起定子端部 过热。 （3）发电机失磁的处理： 1） 对不允许无励磁运行的发电机的处理： 发现失磁， ① 而失磁保护拒动 （或未装失磁保护） 此时可手动将发电机从电网解列。② 如失磁保护已动作跳闸停机，检查厂用电备用电源是 否联动投入。③ 检查失磁原因。④ 如为工作励磁电源故障不能恢复，应起动备用励磁机， 尽快使发电机并网。⑤ 检查如为失磁保护误动，应将其停用，先尽快使发电机并网，再继 续查找原因。 2）对允许无励磁运行的发电机的处理。① 拉开发电机灭磁开关，使转子经灭磁电阻闭路， 以限制转子过电压及定子功率、定子电流的摆动。② 迅速（不超过 1~2min）将发电机有功

功率降至规程的允许值（一般约为 50% PN ） ，消除定子过电流。③ 发电机变压器组失磁后， 有时机端电压可能降低到 70%~80% U N 以下，如影响厂用电运行时，可将工作厂用变压器 倒由备用厂用变压器带，操作时要采取“拉联”的办法（见第七章第 8 题） ，不得直接并列 （因两厂用变压器电压差较大， 直接并列将引起大的冲击电流及环流不安全） ④ 查找失磁 。 原因。如工作励磁电源不能恢复，应起动备用励磁机供电。⑤ 发电机在允许无励磁运行期 间，工作、备用励磁机均不能使用，此时应转移负荷，解列停机。 3）误拉灭磁开关的处理。误拉灭磁开关：① 对于不允许无励磁运行的发电机，如断路器未 跳闸，应手动拉开，使发电机紧急解列后再重新并列。② 对于允许无励磁运行的发电机， 先将有功功率减到规程的允许值； 然后断开灭磁开关联动跳发电机断路器的压板； 再将灭磁 开关合上恢复励磁，并使发电机带正常负荷；最后投入灭磁开关联动跳闸压板。特别要注意 的是：不断开灭磁开关联动跳闸压板，直接合灭磁开关，将造成发电机及工作厂用变压器的 断路器跳闸。

27.向发电机回路反送电有何危害？如何让防止这种无操作？

答 在单元连接的发电机变压器组回路里，很容易发生向发电机回路反送电这种误操作，并 引起厂用电事故。例如，某发电厂向 2 号发电机反送电，就是一个典型实例。图 5-17（a） 中，发电机 G 原在备用状态（盘车） ，工作厂用变压器 T1 处于热备用，备用厂用变压器

T0 带厂用 6KV 母线 A、B 两段。发电机起动前，继电保护人员口头联系要求给工作厂用变 压器 T1 做保护传动试验，但无工作票。值班人员配合此项工作，在未拉开 T1 的隔离开关 q 时（忘了）时，就将 QF1 及 QF2 合上，结果厂用电源经 6KV A 段母线，通过 T1 送到发电 机回路，造成发电机以电动机方式全压起动。由于发电机电抗远远小于厂用变压器的电抗， 故起动电流很大，其值约为正常时厂用变压器出口三相短路电流的一半。

（1） 反送电的直接危害。 1） 引起 6KV A、B 两段厂用母线电压严重下降。图 5-17（b）为回路等值阻抗图，反送电 时 A、B 两段母线电压为

U W —A、B 两段厂用母线在反送电时的电压； X G —发电机的电抗； X T 1 —工作厂用变压器的电抗； X T 0 —备用厂用变压器的电抗； ? X S —系统电源的综合电抗；

N ，低电压保护将动作并使部分运行的高压电动机跳 闸；与此同时，在故障厂用母线上连接的低压厂用变压器二次（380V）侧电压也将严重下 降，引起大量低压电动机无压释放跳闸。 2） 由于起动电流很大，故可能引起 QF4 的分支过流保护动作跳闸，6KV A 段母线停电。 3） 在毫无准备的情况下，发电机突然自动转起来，可能对人身、设备安全带来不良影响。 （2） 防止向发电机回路反送电的措施。在运行操作上宜采取以下措施： 1） 发电机一旦与电网解列，QF 断开后，①除调峰机组外均应拉开母线隔离开关 QS。②对 于发电机变压器组，还应拉开工作厂用变压器的高压侧隔离开关 QS1，或将低压侧手车 断路器 QF2 拉至检修位置。以保证电源回路有明显的断开点。 2） 发电检修恢复备用后，同时工作厂用变压器也可恢复备用，但 QS1 或手车断路器 QF2 只有发电机并网后方可合入或推入工作位置。 3） 厂用电电源断路器带有同期闭锁回路的，操作时注意表记的变化，以防止一侧有电错误 合闸。 4） 运行中的一切操作，应注意运行方式，加强监护；检修工作要坚持工作票制度，做好安 全措施。

28.发电机出现“定子接地”信号如何处理？

答 发电机定子绕组一相接地，安全接地电流（即不产生电弧或电弧瞬间熄灭的最大电流） 与发电机容量、额定电压有关，其值列入表 5-6 中。若实际接地电流在上述范围之内，一般 对定子铁芯影响不大。但是如第二相再接地，将形成两相接地短路，短路电流将烧坏定子绕

组及铁芯，给机组的修复增加困难。因此，发电机出现“定子接地”信号，应迅速查找进行 处理，尽量避免事故扩大。 表 5-6

发电机定子安全接地电流 定子安全接地电流（A） 4 3 2* 1

* 氢冷发电机为 2.5A。 （1）确定接地范围及故障点。 1）发电机带有直配线，应起动自动选接地装置或手动切换，先选择发电机以外的设备，如 线路、厂用变压器、主变压器、母线等，最后选发电机。 2）发电机变压器组应先选择工作厂用变压器。 （2）发电机接地的处理。 1）发电机带直配线的中性点不接地系统或小电流（经消弧线圈）接地系统，如判明接地点 在发电机内， 应立即减负荷停机； 如接地点在发电机以外， 要求调度尽快将故障线路 （设备） 停电，最长运行时间不得超过 2h。 2）单元连接的发电机变压器组，经过选择确认故障点不在工作厂用变压器上，应立即减负 荷停机。寻找接地时间最长不得超过 30min。 、 3）对于容量大于 150MW 的汽轮发电机，以及 50MW 以上的水轮发电机和同期调相机，或 接地电流 I E >5A 的发电机，一旦判明为定子回路接地后，应立即将发电机解列停机。 4）装有定子接地保护的发电机，动作跳闸待机组停转后，通过摇测绝缘电阻，找出故障点。 （3）事故处理的注意事项。 1）应将一次系统接地与发电机电压互感器运行不正常、熔断器熔断出现接地信号相区别。 为此，分析判断故障时测量发电机相对地电压的变化是必要的。 2）发电机回路电压互感器是否接地，应在停机后进行检查。 3）对于水冷发电机，如有条件适当降低水压，以减缓因定子漏水对接地的影响。

29.发电机励磁回路出现一点接地如何处理？

答 发电机励磁回路出现一点接地时， 因故障点无接地电流通过， 对发电机不构成直接危险。 但是，当接地点恰好在发电机转子上时，在发生一点接地很可能转子部分绕组将被短接。转 子两点接地引起的转子磁场不对称，将使发电机转子产生不允许的振动，对水轮机最危险。 同时，在两点接地回路里，因有很大的电流通过，将烧坏转子绕组、铁芯，并使大轴磁化。 因此，出现转子一点接地信号，就应赶快查处。 （1）测量励磁回路对地电压，了解接地的程度及性质。对于水冷发电机应同时检查是否应 水质异常，引起转子对地电阻下降，而出现接地信号。 （2）对励磁回路进行检查。 1）检查励磁回路上是否有人工作，引起接地。

2）检查工作励磁机是否因冷却器出汗，引起绝缘受潮。 3）检查灭磁开关室是否因电缆沟返水汽，使励磁回路电缆、二次线、端子排受潮。 4）用压缩空气对工作励磁机整流子、集电环进行吹扫。通过以上检查处理未发现问题，绝 缘电阻未好转，应进行选择，确定故障点。 （3）对励磁回路的设备进行选择确定故障点。选择的顺序是： 1）停用自动励磁调整装置及复式励磁装置，检查这些装置回路是否接地。 2）对转子电压表、电流表、温度表及其连接电缆进行选择，检查是否接地。 3）投入备用励磁机，选择工作励磁机是否接地。通过以上选择，被选择的设备均正常，说 明发电机转子接地。 另外，对于不允许倒备用励磁机（或无备用励磁机）的发电机，也可通过测量励磁机 回路到转子之间各处对地电位的变化查找接地点。如果发现对地电位正、负突变处，即为接 地故障点。 （4）转子接地处理。 1）对水轮发电机，应迅速转移负荷，立即停机处理，不允许再继续运行。 2）对汽轮发电机，如是稳定性金属接地：对于容量在 100MW 及以上的转子内冷发电 机，应尽快停机处理；对于 100MW 以下的发电机，投入两点接地保护后，可暂时运行，但 当电网一有可能安排，即应立即停机处理。 3）转子两点接地保护是否投入跳闸，由发电厂总工程师和调度决定。

30.发电机转子两点接地保护投入前后应注意什么？

答 对电桥原理的转子两点接地保护（简称转子保护） ，为防止误动，投入前后应注意： （1）必须满足转子两点接地保护的投入条件，方可操作。为此： 1）必须确证接地点在发电机转子上。不经检查投入转子保护时，如果接地点万一在工作励 磁机磁场电阻会里，在调整励磁电流时，就会引起电桥不平衡，造成转子保护误动。 2）故障点必须是稳定的金属性接地。否则，接地电阻不稳定地变化也可能造成转子保护误 动。 （2）采取措施防止转子两点接地时对定子横联差动保护的影响。 1）投入转子保护后，同时应将该保护闭锁定子横联差动保护的压板投入。转子发生两点接 地， 转子保护动作时无可非议的。 此时转子因磁场不对称引起定子横联差动保护也将动作 （这 是因为双星形接线的定子绕组电压不平衡，出现环流的结果）是不合理的，使人搞不清楚故 障的根源究竟在哪里， 是转子？还是定子？为了分清故障的范围和性质， 转子有问题时就不 准定子横联差动保护动作，故转子保护动作后应对其实行闭锁。 2）将定子横联差动保护改延时，避免转子瞬间两点接地时误动。 （3）转子保护投入后，对运行及维护工作上的要求。 1）转子保护电桥桥臂电阻一经调整平衡，值班人员不得随意乱动，以免引起保护误动作。 2）发现转子保护电桥不平衡需要调整时，先断开保护的跳闸压板，然后操作。 3）禁止人员在故障机组的励磁回路上（励磁机、集电环、表计等处）进行工作，防止人为 引起第二点接地，造成转子保护动作跳闸。

31.引起水冷发电机断水保护动作的原因有哪些？运行中应采取哪些 措施？

答 水冷发电机不允许断水运行。为防止因断水引起发电机绕组过热，应加装断水保护，动 作跳闸停机。断水保护的动作时间按制造厂的规定整定。200MW 及以下的机组，制造厂允 许断水时间为 30s。为留有余地，断水保护跳闸时间，有的发电厂整定在 20s，左右。对于 无规定的水冷发电机，可按断水后的水温比正常运行运行水温升高 10℃这一段时间作为允 许断水时间。 （1）运行中引起断水保护动作的原因。 1）工作水冷泵运行中跳闸，备用泵未联动投入。 2）水冷系统进空气，产生气塞，流量减小。 3）切换水冷系统或倒泵，人员误操作，关（开）错阀门，致使冷却水中断或走旁路。 4）在断水保护回路（水系统或电系统）上工作，未开工作票，未停用保护（未断开跳闸压 板）引起保护误动。 5）滤网堵塞或补给水箱水位低。 （2）运行中应采取的措施。 1）水冷泵应定期进行联动试验，保证有可靠的备用水源。水冷泵电动机应从不同厂用段母 线引接电源。 2）水冷系统设备起停或倒换运行方式，应执行操作票及监护制，以防止误操作。 3）检修后，水冷系统及设备中的空气应放尽，方可投入运行。 4）断水保护回路有工作，应办理工作票，做好安全措施，在停用断水保护后，方可开工。 5）定期清洗滤网，保持补给水箱水位正常、水质合格。 （3）发电机断水保护拒动或在 30s 之内冷却水未能恢复正常，应立即将发电机解列，停止 运行。

32.发电机主断路器非全相运行的危害及后果是什么？举例说明。

答 发电机接入系统的方式有两种： ①直接接入。 ②经发电机变压器组接入。 如图 5-18 所示，

前者适用于 50MW 以下的中小机组， 主断路器 QF 具有三相式传动机构； 后者适用于 100MW 及以上的大机组，主断路器 QF 的额定电压大多在 220KV 及以上，具有分相式传动机构。 （1）发电机主断路器非全相运行的危害及后果。

主断路器为分相式传动机构，当电气控制回路或机械部分有缺陷时，极易造成断路器 动作失灵，使得一相或两相拒分或拒合，引起事故：给发电机及电网的安全运行带来危害， 甚至烧毁发电机、变压器，在一定地区及范围引起停电。 事故统计表明，发电机过热或烧毁，其中 50%是由发电机主断路器非全相运行引起的。 值班人员判断迟缓、处理不果断、失灵保护拒动等，是事故进一步扩大的直接原因。因此， 当前威胁大机组安全运行的原因之一，是主断路器非全相运行，应引起重视和注意，并从技 术管理上下功夫： 提高设备的健康水平， 提高值班人员的运行水平， 提高保护正确动作水平。 （2）事故举例。 1）某发电厂，4 号发电机 PN ，=15MW，并网后发现 A 相定子电流表指示为零，BC 相 电流正常。断路器 A 相拉杆断了触头未接通。在未找到故障原因前盲目涨该机负荷：在带 有功 P=9MW，无功 Q=3Mvar，运行 27min 后事故停机。在上述工况发电机平均负序电流

触面处有烧痕且带裂纹。 2）某水电厂，1 号发电机 PN =70MW，经发电机变压器组接母线。正常解列时，因断 路器 B 相绝缘拉杆折断未拉开，造成主变压器 110KV 中性点间隙击穿，放电烧毁。此种情 况下，发电机负序电流 I 2 ? 0.8 I N ，造成转子过电压，阻尼环严重过热变形。 3）某发电厂，1 号发电机 PN =50MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 110KV 侧 中性点接地。110KV 主变压器大修后做拉闸试验时，C 相绝缘拉杆折断未发现，主触头已 接通（机械位置指示仍正常，在“分”绿灯信号亮） 。机组起动前合母线隔离开关 QS 时， 造成 C 相全电压下将发电机接入系统。机组从盘车状态（46r/min）突然升至 216r/min，发 电机定子电流表到头。值班人员手动拉开 110KV 母联断路器，切断 110KV 母线上的全部电 源后停机，前后共运行

I 2 ? t ? 529 s 。经检查，发现发电机转子槽楔熔化、绕组甩出槽外，定子绕组过热烧毁，住

变压器绕组 C 相严重过热。机组基本全部报废。 4）某发电厂，2 号发电机 PN =200MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 500KV 侧中性点接地。发电机起动过程转速 n=2600r/min， 且已加励磁电流，发电机 220KV 侧主 断路器 A 相却自动合上，造成单相非同期并列。发电机负序电流 I 2 ? 1 . 6I N ，t=6s，

5）某发电厂，5 号发电机 PN =200MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 500KV 侧中性点接地。发电机正常解列时，发电机 500KV 侧主断路器 QF 的 B 相跳闸回路未接通， 手动拉不开，有人提议传动过励磁保护再跳一次，结果不但 QF 的 B 相仍未跳开，又使灭磁 开关跳闸、汽机主汽门关闭，事故进一步扩大。最后值班人员手动拉开 500KV 母线上的全

子大齿接触面严重过热。 6）某发电厂。9 号发电机 PN =300MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 220KV 侧中性点接地。发电机正常解列，负荷由 300MW 减到 80MW 后，决定用关闭主气门联动 跳开发电机断路器及灭磁开关的方法解列停机。操作中，发电机 220KV 侧主断路器 B 相拒 绝跳闸（液压传动活塞断裂） ，由于灭磁开关跳闸、主汽门关闭，发电机变成电动机方式运 行。值班人员多次强拉发电机断路器拉不开，最后手动拉开 220KV 母线上的全部电源，停 机。发电机负序电流 I 2 ? 0 .4 1 I N ，t=3min， I 2 ? t =30s。事故后检查，发现转子护环有过热

现象。 7）某水电厂，8 号发电机 PN =75MW，经发电机变压器组接母线。发电机正常并网后， 因 220KV 侧主断路器 B 相未能合闸（合闸电磁铁阀杆总行程过长，超标 4mm） ，A、C 相 合闸正常。带负荷后，发电机定子电流三相不平衡，机组发出不正常的啸叫声。随着自动调 功装置继续带负荷，发电机 C 相电流表到头，A、B 相电流表指示 3000A 左右，引起过电流 保护动作跳闸，发电机与电网解列。事故后检查，未发现机组损坏。 8）某发电厂，1 号发电机 PN =150MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 110KV 侧中性点接地。110KV 母线 A 相短路，母线差动保护动作，但发电机主断路器未跳闸，2.4s 后主变压器零序过流保护动作跳开灭磁开关切出故障。发电机负序电流 I 2 ? 1 .3 I N ，

I 2 ? t =4s， 。事故后检查，发现转子有轻微损伤。

9）某发电厂，3 号发电机 PN =100MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 110KV 侧中性点接地。发电机正常解列时，110KV 侧空气断路器 A、B 相断开、C 相未断开（C 相 隔离刀打不开） ，发电机两相有电流。值班人员手拉 110KV 母线全部电源，停机。发电机负 序电流 I 2 ? 0.355 I N ，t=480s。 I 2 ? t =60.5s。经检查，转子无过热情况。

10）某发电厂，5 号发电机 PN =100MW，经发电机变压器组接母线，主变压器 220KV 侧中性点接地。 该机直流控制电缆两点接地， 引起发电机在满负荷时跳闸甩负荷， 220KV 但 侧主断路器 B 相未跳开，发电机与电网保持单相同步运转（定子电流略有摆动） 。值班人员 迅速将有功、无功减到零，用母联断路器切除故障机组。停机检查，发电机转子基本正常。

33.发电机主断路器非全相运行时定子电流的变化规律是什么？负序 电流如何计算？

答 发电机主断路器非全相运行时定子电流的变化规律与发电机的工况、接入系统的连接方 式、主变压器接线组别及中性点接地情况有关。除发电机空载外，在其它工况均将引起发电 机定子电流三相不平衡，并出现负序电流 I 2 。

（1）发电机直接接入母线的情况。发电机定子电流变化规律见表 5-7。 表 5-7 发电机断路器非全相运行定子电流变化规律（一） QF 未断开（合入）相 发电机定子电流及 I 2

1）QF 一相未断开（合入） 。发电机定子电流三相为零， ，负序电流为零，如图 5-19（a）所 示为 A 相未断开的情况。

图 5-19 发电机断路器非全相运行示意图（一） （a）A 相未断开； （b）B、C 相未断开 2）QF 两相未断开（合入） 。断开的一相电流为零，未断开的两相定子电流为 I；定子负序 电流按下式计算

如图 5-19 （b）所示，QF 的 A 相断开，BC 相未断开（合入） ，发电机定子电流 I A =0，

（2）经发电机变压器组接入母线的情况。发电机定子电流变化规律见表 5-8。 1） 一相未断开 QF （合入）发电机定子电流一相为零， 。 另两相相等； 定子负序电流 I 2 ? I /

发电机主断路器非全相运行定子电流变化规律（二） 经发电机变压器组接入母线* 主变压器中性点接地 主变压器中性点不接地

主变压器接线组别为 YN，d11；发电机主断路器 QF 装在发电机变压器组的高压侧。

图 5-20 发电机主断路器非全相运行示意图（二） （a）A 相未断开； （b）AB 相未断开； （c）AB 相未断开 2）QF 两相未断开（合入） 。有三种情况： ①发电机定子电流三相不相等。 I a 大， I b 、 I c 小，定子负序电流近似按下式计算

I 1 、 I 2 —发电机定子正、负序电流； I a —较大的一相电流， I b 、 I c 为另两相电流。

②发电机定子电流一相大，另两相小且相等。如图 5-20（b）所示， I a 大，

当 K<1.7 时，定子负序电流也可按下式计算

I a — 定子较大一相的电流； I b 、 I c — 定子另两相的电流，较小但相等；

K—定子电流最大值与最小值之比，即 K= I a / I b ? I a / I c ； I—定子较小电流值， I b ? I c ? I 。 ③发电机定子电流一相为其它两相的两倍。发电机变压器组高压侧 QS0 断开，中性 点 不 接地 时，QF 两 相 未 断 开（ 合入 ） 就会 出现 此 种情 况。 如图 5-20（ c ）所 示， ，

34.发电机主断路器非全相运行影响负序电流大小的因素有哪些？转 子承受负序电流的能力有多大？

答 发电机主断路器非全相运行时，定子电流三相不平衡产生的负序电流及振动，并引起转 子发热。影响负序电流大小的因素有：电网的参数、机组的电抗及运行工况、断路器的故障 形式等。 （1）负序电流的产生及影响。发电机定子电流不平衡产生的负序电流，其旋转磁场方向与 原动机的转动方向相反，在转子绕组、转子铁心表面及附件（槽楔、护环）上产生 2 倍工频 2f（即 100Hz）的感应电压及感应电流，其流通回路如图 5-21 所示。

图 5-21 负序磁场引起的转子表面电流 （2）负序电流引起的转子发热。由于负序感应电流频率高、转子铁心为整体锻成，集肤效 应严重，该电流的穿透深度虽不过数毫米，但引起相当可观的损耗，并使转子铁心、槽楔、 护环及其接触面产生高热。这种热损耗，当负序电流 I 2 ? 0 .2 2 I N 时，其值已达到额定励磁 时的水平； I 2 ? I N 时，将是额定励磁时损耗的 15~20 倍。在发电机转子材料、结构、冷却 方式确定后，定子三相电流不平衡引起的转子发热，主要决定负序电流 I 2 及其作用时间 t， 即 I 2* t ( I 2* ? I 2 / I N ) 。 I 2 * t 大大超过制造厂的容许值 A 时， 当 转子就有可能引起严重发热或

式中 E—发电机电势； U—系统电网电压；

X 1 、 X 2 、 X 0 —发电机变压器组回路正序、负序、零序电抗。

式中 n—主变压器电压比。

从式（5-21）~（5-27）可以看出，电网电压 U、发电机电势 E 及机组的电抗直接影 响负序电流的大小。特别是灭磁开关是否跳闸（决定 E） ，主变压器中性点是否接地（决定

2）与发电机本身运行工况有关。 ①空在状态。与这种状态对应的操作是发电机正常解列或并列。此时，因有功 P=0，无 功 Q=0，发电机电势 E 与系统电网电压 U 相等，相位相同，E-U=0，发电机定子电流 I=0， 负序电流 I 2 =0；主断路器即使非全相运行，发电机与系统电气上仍保持单相同步运转。因 此，保持 E=U，处在空在状态的发电机，主断路器发生非全相运行时，对机组，对系统， 影响均最小。 ②负载状态。与这种状态对应的故障是正常带负荷的发电机主断路器误跳闸。此时，因

可能维持单相同步运转，但不对称运行对发电机、对系统有一定的影响，应迅速降低 P、Q， 降低 I，使 I 2 保持在允许范围。 ③失磁状态。与这种状态对应的故障是发电机主断路器非全相断开的同时，灭磁开关 也跳闸或手动拉开。此时，发电机失磁， E ? 0 ，发电机从电网大量吸收无功功率，进入异 步状态，发一定数量的有功功率；定子电流可能超过 I N ，且 I 2 很大，定子回路表记略有轻

微摆动；系统电压降低且出现显著不平衡。不对称运行，对系统、对发电机影响很大，必须 采取紧急措施，立即切断电源停机。 ④电动机状态。与这种状态对应的故障是发电机主断路器、灭磁开关跳闸的同时，原 动机的能源供给（汽门、水门，油门）切断。此时，发电机失磁， E ? 0 ，从电网吸收无功 功率；能源供应中断，从电网吸收有功功率；定子电流与负序电流比较大。不对称运行，对 系统、对发电机影响最大，必须立即切断相关电源，将故障机组停运。 3）与断路器的故障形式有关。在其它条件相同的情况下，同一发电机变压器组，主断 路器一相未断开（合入）时定子负序电流比两相未断开（合入）时大得多，一般要大 1~2 倍。例如某发电厂，对 QFQS—200 型发电机变压器组的运行分析表明：在额定工况，主断 路器两相跳闸，一相合入时 I 2 ? 0 .7 5 I N ；一相跳闸，两相合入时， I 2 ? 0 .2 6 I N ；两者之比 为 2.88 ：1，即前者比后者约大两倍。故断路器一相未断开的事故后果比两相未断开严重。 （4）转子承受负序电流的能力。 1） 发电机在额定工况持续运行承受负序电流的能力。 通常用负序电流 I 2 对额定电流 I N 的百分数或标么值 I 2* ? I 2 / I N 表示。①对表面冷却的发电机，一般允许 I 2 ? 1 0 % I N ；对内 部冷却的发电机，一般允许 I 2 ? 5% ~ 8% I N ，且容量愈大， I 2 允许值愈小。②运行中，发 电机负序电流的允许值应以制造厂的规定为准。 ③缺乏厂家资料的发电机， 可按电力部部颁 发的有关发电机运行规程要求执行。 ④按照部颁发电机运行规程的要求， 表面冷却的发电机 允许承受负序电流的能力用三相定子电流之差来表示：对于汽轮发电机不得超过 10% I N ； 对于水轮发电机，容量在 100MW 以下，不得超过 20% I N ，容量大于 100MW 的，不得超 过 15% I N ；且任何一相电流不得超过 I N 。此时，对应的负序电流值约为：7% I N ，14% I N ， 10.3% I N 。 2）发电机短时承受负序电流的能力，应遵守制造厂的规定。一般用 I 2* t ? A 来表示

? ? G —转子表面的平均允许温度（° ，与材料有关。铝合金槽楔为 200℃，铜合 ）

金槽楔为 300℃ C—材料热容量（J/K） ； h —负序电流在转子表面的穿透深度（cm） ，磁性材料一般在 1cm 以下： ? —转子部件的电阻系数；

K—转子负序电流安匝数与定子负序电流安匝数之比。

当转子材料确定之后，? ? G 及 A S 1 是限制 A 值的主要因素。 随着机组冷却效率的提高， 单机容量的增大， A S 1 取值的增加，A 值将显著减小。因此，机组愈大 承受负序电流的能力愈低。一般机组的 A 值见表 5-9。发电机运行的允 许时间 t ? A / I 2* 。如取 I 2 ? 0 .3 ~ 0 .5 I N ，对表面冷却机组允许运行时

间为 2~5min， 对内冷机组允许运行时间为 0.5~1.5min。 当 I 2 >0.5 I N ， t 将进一步缩短。因此，处理事故要果断、迅速、使负序电流的作用时 间愈短愈好，以免转子过热。 发电机不同冷却方式下的 A 值

表 5-9 冷却方式 表面冷却 内部冷却

3） 发电机短时作不平衡短路试验承受负序电流的能力。 一般最大电流不得大于 25% I N ， 试验时间（包括升降电流时间）不得大于 5min。此时，负序电流允许值

35.发电机转子过热烧坏的主要原因是什么？防止事故的措施有哪 些？

答 发电机主断路器有缺陷，引起非全相开断，是发电机转子过热烧坏的外因，或者说是诱 因。如处理不当，事故扩大必然会烧坏发电机转子。 （1）发电机转子过热烧坏的主要直接原因。 1）负序电流 I 2 大。系统愈大，单机容量愈大，负序电流随之增加，但大机组允许承受负序 电流的能力反而降低（大机组的 A 值小） ，这给设