汽轮发电机原理
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汽轮发电机结构及原理汽轮机是汽轮发电机的核心部分,它是由燃烧室、叶轮、减速器、涡轮、轴等组成的。
首先,燃烧室中燃料与空气混合并燃烧,产生高温高压的燃烧气体。
然后,燃烧气体通过燃气进气管进入叶轮,叶轮受到高速气体的冲击力,开始转动。
转动的叶轮通过轴连接到发电机上,将转动的动力传递给发电机,进而驱动发电机产生电能。
在转动过程中,通过减速器使叶轮的转速适应发电机的转速要求。
发电机是将汽轮机的机械能转化为电能的装置。
发电机主要由定子、转子、导电线圈等部分组成。
当叶轮转动时,通过轴传递的动力使转子开始旋转。
转子与定子之间存在磁场作用力,磁场会产生感应电动势,从而在导电线圈内产生电流。
电流通过导电线圈流动,最终通过导线输出为电能。
汽轮发电机的工作原理是基于热力学和电磁学原理。
首先,汽轮机根据热力学原理,通过燃烧气体的膨胀工作使叶轮转动,将热能转化为机械能。
然后,发电机根据电磁学原理,将机械能转化为电能。
发电机的转子通过转动产生磁场,而定子上的导电线圈则与转子的磁场相互作用,产生感应电动势。
最后,导电线圈内的电流通过导线输出为电能。
1.高效率:汽轮发电机的高效率是由于其利用燃烧气体的高温高压工作和高速旋转的叶轮,使得能量转化更加充分,发电效率高。
2.大容量:汽轮发电机适用于大型发电站,可以提供较大的发电能力,满足大规模电力需求。
3.稳定性好:汽轮发电机采用了先进的稳定控制系统,能够自动调节负载和电压,保持发电系统的稳定运行。
4.可用多种燃料:汽轮发电机可以使用多种燃料,如天然气、煤气、石油等,具有较高的燃料适应性。
总之,汽轮发电机是一种将热能转化为电能的设备,其结构包括汽轮机和发电机两部分组成。
通过热力学和电磁学原理,在高温高压的蒸汽驱动下,汽轮机转动产生机械能,然后发电机将机械能转化为电能。
汽轮发电机具有高效率、大容量、稳定性好和燃料适应性强等特点,在电力系统中发挥着重要的作用。
汽轮发电机的原理
汽轮发电机是一种利用汽轮机驱动发电机发电的装置。
它的工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 进气与压缩:空气通过进气口进入汽轮机,并在压缩过程中增加温度和压力。
通常,进气口会有一个滤网来阻止灰尘进入。
2. 燃烧与燃料供给:在高压、高温状态下,进气中注入燃料,形成混合气体。
通常情况下,燃料可以是天然气、煤油或其他可燃气体。
3. 膨胀与驱动:混合气体在高温高压下进入轴喷嘴(轮叶)中,通过喷嘴的喷射作用,使得汽轮叶片受到推力,从而驱动轴转动。
4. 转动并通过动能转换为机械能:驱动发电机输出电流的轴转动,将高速旋转的机械能转换为电能,通过发电机转子上的导线圈,产生电磁感应电动势。
5. 火花消除:生成的电能的发电频率、电压和电流需要通过控制器来进行稳定控制和调节,并消除可能产生的火花放电。
6. 冷却与排放:汽轮机和发电机的部分能量会以热量的形式散失,需要通过冷却系统进行散热。
同时,废气也需要通过排气系统进行排放。
综上所述,汽轮发电机通过燃料与空气的混合燃烧产生高温高
压气体,通过驱动轴驱动发电机转动,将机械能转换为电能。
其主要原理是通过驱动轴的转动获得机械能,再通过电磁感应原理转换为电能。
汽轮发电机工作原理
汽轮发电机工作原理是通过热能转化为机械能,然后再转化为电能来实现的。
汽轮发电机采用汽轮机作为主要驱动装置。
首先,将燃料燃烧产生的高温高压燃气通过燃气轮中的喷嘴进入涡轮,并顺着涡轮叶片推动涡轮高速旋转。
涡轮的高速旋转使得与其相连的发电机的转子也跟随旋转。
接着,旋转的发电机转子在磁场的作用下产生感应电动势。
这个感应电动势驱动电流在发电机的绕组中流动,从而产生电能。
最后,通过电缆将发电的电能传输到电网中,供给用户使用。
整个汽轮发电机的过程可以分为三个关键环节:燃烧,动力转换和发电。
燃烧使得燃料中的化学能转化为燃烧产生的高压高温燃气,动力转换指的是将燃气中的能量转化为旋转机械能,最后通过发电机将机械能转化为电能。
需要注意的是,为了保证汽轮发电机的高效工作,还需要采用冷却系统对涡轮和发电机进行冷却,以防止过热损坏。
总而言之,汽轮发电机工作原理是将燃烧产生的燃气动力转化为机械能,再进一步转化为电能的过程。
通过这种方式,汽轮发电机能够高效地将化学能转化为电能,满足各种用电需求。
汽轮发电机的原理一、引言汽轮发电机是一种常见的发电设备,利用汽轮机和发电机的协同工作原理来产生电能。
本文将详细介绍汽轮发电机的工作原理及其组成部分。
二、汽轮机的工作原理汽轮机是汽轮发电机的核心部分,它利用燃烧燃料产生的高温高压气体来推动叶轮转动,从而转化为机械能。
汽轮机可分为高压、中压和低压三个级别,每个级别都有相应的叶轮和定子。
1. 高压级别:燃料燃烧后产生的高温高压气体进入高压叶轮,推动叶轮高速旋转。
同时,高温高压气体也通过高压定子转换为机械能,从而产生高压蒸汽。
2. 中压级别:高压蒸汽进入中压叶轮,继续推动叶轮旋转。
与高压级别类似,中压定子将蒸汽转化为机械能,同时产生中压蒸汽。
3. 低压级别:中压蒸汽进入低压叶轮,推动叶轮旋转。
低压定子将蒸汽转换为机械能,最终产生低压蒸汽。
三、发电机的工作原理发电机是汽轮发电机的另一个重要组成部分,它将汽轮机产生的机械能转化为电能。
发电机由转子和定子组成,其中转子与汽轮机的叶轮相连,定子则固定不动。
1. 转子:转子是发电机中的旋转部分,它通过与汽轮机叶轮的连接,将汽轮机产生的机械能传递给转子。
转子通常由导磁材料制成,使其能够产生磁场。
2. 定子:定子是发电机中的静止部分,它由一系列绕组和铁芯组成。
当转子旋转时,磁场也会随之旋转,从而在定子绕组中产生感应电动势。
定子绕组通常由导电材料制成,以便电流能够流过。
3. 工作原理:当汽轮机推动转子旋转时,转子上的磁场也开始旋转。
这个旋转的磁场会穿过定子绕组,从而在绕组中产生感应电动势。
通过连接定子绕组的电路,电动势可以跨越绕组产生电流,最终产生电能。
四、汽轮发电机的协同工作原理汽轮机和发电机在汽轮发电机中的协同工作是实现发电的关键。
汽轮机通过燃烧燃料产生高温高压气体,推动叶轮旋转,从而转化为机械能。
而发电机则将这种机械能转化为电能。
1. 蒸汽输送:高温高压蒸汽由汽轮机产生,经过一系列的管道输送到发电机中。
不同级别的蒸汽通过不同的管道分别输送到对应的叶轮和定子中。
蒸汽轮机发电原理详解蒸汽轮机发电原理是指利用蒸汽轮机将水中的热能转化为机械能,再将机械能转化为电能的过程。
蒸汽轮机是一种常见的热力发电机械,广泛应用于发电厂和工业生产中。
一、蒸汽轮机的基本原理1. 蒸汽轮机的主要构成蒸汽轮机主要由轮盘、叶轮和固定导叶等部件组成。
其中轮盘是与主轴相连接的旋转部件,叶轮由多个叶片组成,能够接受蒸汽的冲击力,并转化为机械能。
固定导叶可以引导蒸汽进入叶轮并控制蒸汽的流速和方向。
2. 蒸汽轮机的工作原理当水被加热成蒸汽后,蒸汽经过管道进入轮盘内。
在轮盘内部,蒸汽受到叶轮的冲击力会导致轮盘开始旋转。
同时,固定导叶的调节使得蒸汽的流速和方向得以控制,从而确保叶轮受到连续的冲击力。
3. 蒸汽轮机的能量转化蒸汽轮机通过能量转化将热能转化为机械能。
热能主要由燃烧燃料得到,例如煤或天然气燃烧所释放的热量。
在发电厂中,通常会使用锅炉来加热水,产生高温高压的蒸汽。
蒸汽轮机利用这些蒸汽来推动叶轮旋转,并将机械能传递到发电机上,最终转化为电能输出。
4. 物理原理和热力循环蒸汽轮机发电过程中遵循柯朗循环,即将水转化为蒸汽、蒸汽推动叶轮旋转、蒸汽冷凝回水的循环过程。
在这个过程中,蒸汽从高压区域进入低压区域,产生动能。
二、蒸汽轮机发电系统的组成1. 锅炉系统锅炉系统主要用于将燃料燃烧产生的热能转移到水中,将水加热为高温高压的蒸汽。
锅炉内部通常包含加热面、燃烧室、烟道和烟气处理装置等组成部分。
加热面是传递热能的主要部位,而烟道和烟气处理装置则用于排放烟气中的有害物质。
2. 发电机系统发电机系统主要由发电机和调速器组成。
发电机将机械能转化为电能,是整个发电系统的核心部件。
调速器用于控制发电机的转速和输出电压,使得发电机能够稳定运行,并满足电网的需求。
3. 辅助系统辅助系统包括给水系统、冷却水系统、润滑油系统和燃料供应系统等。
给水系统用于将水转化为蒸汽,并经过净化处理,保证锅炉内部的水质符合要求。
冷却水系统则用于冷却发电机和锅炉等设备,防止过热导致设备损坏。
从蒸汽到电能:汽轮机发电机工作原理解析汽轮机发电机是目前电力行业中广泛应用的一种发电设备,其基本原理是利用高温高压的蒸汽驱动涡轮旋转,由旋转的涡轮带动转子转动,生成电能。
之后,本文将详细解析汽轮机发电机的工作原理。
汽轮机部分
汽轮机是汽轮机发电机的主体部分,它是由多级叶片相互挂接组成的。
蒸汽驱动时,蒸汽在高压箱内膨胀工作,从而对叶片施加所需的工作。
这时,叶片就带动了转子带动运转。
除了高压箱和低压箱之外,汽轮机还由几个关键构件组成:进气口、叶轮、锥体、密封圈和轴承。
发电机部分
发电机由电场线圈、旋转部分和固定部分组成。
旋转部分由轴承支撑,通过高速旋转的电机将机械能转变为电能。
发电机内部由一定数量的导体线圈和磁极组成旋转子和不动子。
旋转子通常由N级磁极组成,当转子旋转时,会引起方向不同的磁极之间产生磁场变化,从而在线圈内产生一定的电动势。
通过发电机与汽轮机的联接,可以将汽轮机产生的机械能转变为电能输出。
一般来说,需要引入一定的调节系统以确保发电机的稳定输出。
总结
通过本文我们可以知道,汽轮机发电机由汽轮机和发电机两部分
组成。
汽轮机通过蒸汽驱动涡轮旋转,带动转子运转,而发电机由旋
转部分、线圈和不动部分组成,将机械能转变为电能输出。
如此一来,我们可以通过汽轮机发电机将化石能转化为电能,为人们生活和工业
发展提供持续稳定的电力保障。
汽轮发电机结构及原理汽轮机部分是汽轮发电机的动力部分,它主要由汽轮机转子、汽轮机定子和汽轮机上的各种附件组成。
汽轮机转子是汽轮发电机的主要旋转部分,它由轮盘和轴组成。
轮盘上的叶片通过高速旋转,将蒸汽的能量转化为机械动能。
汽轮机定子是汽轮发电机的静止部分,它主要由静子铁心和定子绕组组成。
定子绕组通过电流激励产生磁场,与转子叶片上的磁场相互作用,产生旋转力。
汽轮机上的各种附件包括汽轮机轴承、轴封、冷却系统和控制系统等。
轴承主要负责支撑和固定转子和定子部分,轴封主要负责防止蒸汽泄漏,冷却系统通过冷却介质将汽轮机部件的温度控制在可接受范围内,控制系统则负责对汽轮发电机各部分的运行参数进行监控和调节。
发电机部分是汽轮发电机的电能生成部分,主要由发电机定子和发电机转子组成。
发电机定子是发电机部分的静止部分,它由定子铁心和定子绕组组成。
定子绕组通过电流激励产生磁场,与转子上的磁场相互作用,产生电磁感应。
发电机转子是发电机部分的旋转部分,它由轮盘和轴组成。
轮盘在汽轮机转子的驱动下高速旋转,将机械动能转化为电能。
汽轮发电机的工作原理是将燃料燃烧产生的高温高压蒸汽引入汽轮机,使汽轮机转子高速旋转。
转子的旋转带动发电机转子高速旋转,通过电磁感应将机械动能转化为电能。
同时,汽轮机定子与发电机定子相连,使定子绕组导电,通过电流激励产生磁场,与转子上的磁场相互作用,产生旋转力。
压缩机主要负责将空气压缩为高压蒸汽,变压器则负责将发电机产生的电能升压,冷却系统通过冷却介质将发电机部件的温度控制在可接受范围内,燃气系统则负责提供燃料供应,控制系统则负责对汽轮发电机各部分的运行参数进行监控和调节。
综上所述,汽轮发电机是一种以汽轮机为主体,配备发电机的发电设备。
它通过高温高压蒸汽驱动汽轮机旋转,通过发电机将汽轮机传动的旋转动能转化为电能。
汽轮发电机结构主要包括汽轮机部分和发电机部分,同时还需要配备辅助设备。
汽轮发电机的工作原理是燃料燃烧产生的高温高压蒸汽驱动汽轮机旋转,通过发电机将机械动能转化为电能。
汽轮发电机工作原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊汽轮发电机那神奇的工作原理呀!
你想想看,汽轮发电机就像是一个超级大力士,能把蒸汽的力量转化为电能,这可太了不起啦!
蒸汽就像是大力士的食物,给它提供能量。
这些蒸汽呼呼地推着汽轮机的叶片转呀转,就好像我们小时候玩的风车,只不过这个风车可厉害多了。
叶片一转起来,就带动了轴一起转动。
这轴呢,就像一根神奇的魔法棒,把转动的力量传递到发电机那里。
发电机里面有很多很多的线圈和磁铁,它们就像是一群小精灵在跳舞。
当轴带着线圈在磁铁中间飞快地转动时,就会产生电流啦!这电流不就跟我们家里用的电一样嘛。
你说神奇不神奇?这就好比是一场精彩的魔术表演呀!蒸汽是魔术师的助手,汽轮机是魔术师,而发电机就是那最终变出神奇物品的魔法箱。
咱平时用的电可都是从这来的哟!没有汽轮发电机,那我们的生活得变成啥样呀?晚上没有灯,手机也没法充电,那可太不方便啦!
再想想看,如果没有汽轮发电机这么高效的发电方式,那得用多少其他的能源来填补这个空缺呀?所以说呀,汽轮发电机可真是我们生活中的大功臣呢!
它就默默地在那里工作着,源源不断地为我们提供着电能,让我们的生活变得丰富多彩。
我们在享受电带来的便利的时候,可不能忘了这个厉害的家伙呀!
而且呀,汽轮发电机还在不断地进化和改进呢!科学家们一直在努力让它变得更高效、更环保、更强大。
说不定以后它能给我们提供更多的电,让我们的生活变得更加美好呢!
所以呀,大家要好好珍惜电,也要感谢汽轮发电机这个默默奉献的大家伙哟!
原创不易,请尊重原创,谢谢!。
蒸汽涡轮发电机工作原理分析蒸汽涡轮发电机是一种广泛应用于发电厂的设备,它通过将燃料燃烧产生的高温高压蒸汽作用于涡轮叶片,从而驱动涡轮快速旋转,进而传递动能给发电机,最终实现电能的产生。
本文将对蒸汽涡轮发电机的工作原理进行详细分析。
一、蒸汽涡轮发电机的结构蒸汽涡轮发电机由蒸汽轮机和发电机两大主要组成部分构成。
蒸汽轮机包括汽缸、转子、叶轮和固定导叶等部件,发电机则包含转子、定子、励磁系统等部分。
其结构如下图所示:(这里插入图示,描述蒸汽涡轮发电机的结构)蒸汽涡轮发电机的工作原理可以简单概括为:燃料燃烧产生高温高压的蒸汽,由汽缸中的固定导叶引导进入叶轮,使叶轮开始旋转。
同时,蒸汽的压力与温度被逐渐降低,使蒸汽通过间隙依次进入不同的汽缸进行功的扩张和冷凝。
随着蒸汽的流通,叶轮的旋转不断提供动能给发电机,通过电磁感应现象将机械能转化为电能输出。
二、蒸汽涡轮发电机的工作循环蒸汽涡轮发电机的工作循环通常采用朗肯循环,也称为凝汽式循环。
朗肯循环包括四个过程:蒸汽进口、膨胀、冷凝和抽吸。
具体过程如下:1. 蒸汽进口:燃料燃烧后的高温高压蒸汽从锅炉中进入蒸汽轮机的汽缸,通过导叶进一步引导蒸汽顺利进入叶轮。
2. 膨胀:蒸汽在叶轮上膨胀,使叶轮得到动能并开始旋转。
同时,蒸汽的压力和温度逐渐降低,产生动能。
3. 冷凝:蒸汽在经过一段膨胀过程后,通过冷凝器进行冷凝。
冷凝器中的冷凝介质将蒸汽的热量吸收,转化为低温凝结水。
4. 抽吸:压力下降的凝结水被抽力水泵抽吸进蒸汽轮机中,继续循环,形成闭合的工作循环。
三、蒸汽涡轮发电机的功率调节蒸汽涡轮发电机的功率调节通常采用调节阀和叶轮转速的调整两种方式。
调节阀的作用是控制蒸汽的流量,从而调整蒸汽进入叶轮的压力和温度,进而调节发电机的输出功率。
叶轮转速的调整则通过控制调速器,改变叶轮的转速来实现功率的调节。
在低负荷条件下,调节阀的开度会减小,减少蒸汽供给,从而降低发电机的输出功率。
而在高负荷条件下,调节阀的开度会增大,增加蒸汽供给,以增加发电机的输出功率。
汽轮发电机原理汽轮发电机是一种利用汽轮机驱动发电机发电的装置,它是电力工业中常用的发电设备之一。
汽轮发电机原理是基于汽轮机和发电机的工作原理相互配合,通过热能转换为机械能,再转换为电能的过程来实现的。
下面将详细介绍汽轮发电机的工作原理。
首先,汽轮发电机的工作原理基于汽轮机的工作原理。
汽轮机是一种利用高温高压蒸汽的动能来推动叶轮旋转,从而驱动机械设备的装置。
在汽轮机中,蒸汽通过高压进入叶轮,叶轮受到蒸汽的冲击力而转动,带动轴的旋转,从而实现能量的转换。
而汽轮机的叶轮则与发电机的转子相连,通过叶轮的旋转来驱动发电机转子旋转,产生电能。
其次,汽轮发电机的工作原理也与发电机的工作原理密切相关。
发电机是一种利用磁场和导体之间相对运动产生感应电动势的装置。
在汽轮发电机中,汽轮机驱动发电机转子旋转,导致磁场和导体之间的相对运动,从而产生感应电动势。
通过导体上的感应电动势,电能被转换为电流输出,最终实现发电的过程。
最后,汽轮发电机的工作原理还包括蒸汽循环系统的工作原理。
蒸汽循环系统是汽轮发电机中的重要部分,它负责将水转化为蒸汽,并将蒸汽输送至汽轮机中。
在蒸汽循环系统中,水首先被加热转化为高温高压蒸汽,然后通过汽轮机推动叶轮旋转,最终产生电能。
蒸汽循环系统的工作原理直接影响着汽轮发电机的发电效率和稳定性。
综上所述,汽轮发电机的工作原理是基于汽轮机、发电机和蒸汽循环系统相互配合的结果。
通过热能转换为机械能,再转换为电能的过程,汽轮发电机实现了能源的高效利用和电能的稳定输出。
深入理解汽轮发电机的工作原理,有助于我们更好地掌握其运行机理,提高发电效率,保障电力供应的稳定性。
第一篇 600MW 汽轮发电机原理、结构及运行1. 绪论1.1 大型汽轮发电机主要参数的特点:大型机组与中小型机组相比具有明显的优越性,但是,由于机组容量的增大,其结构、参数和运行特性都发生了显著变化,因而也带来了一些新的问题。
对于发电机的视在功率,可由下式表示:S = KABd i 2LnA =I n 1t N n K - 系数,通常取1.1A - 定子线负荷I n - 定子额定电流N n - 槽内有效导体数t 1- 沿定子圆周的槽距B - 气隙长度d i - 定子膛的直径L - 有效铁芯长度n - 转速为了提高发电机的单机容量,必须增大式中各量数值。
但是转速是由电网频率和转子极对数决定的,B 只能在比较小的范围内变动,取决于所使用电工钢特性,定子、转子铁芯尺寸的增加,受到铁路运输尺寸及现代冶金锻造技术的限制。
因而,发电机容量的增加,主要依靠改善发电机的冷却方式(采用直接冷却方式等)来增大发电机定子线负荷A 。
大型发电机组主要参数变化如下:⑴ 同步电抗X d 增大由于发电机有效材料的利用率提高,线负荷增大,导致与线负荷成正比的电抗X d 增大,X d 的增大导致发电机静过载能力减小,因而在系统受到扰动时,易于失去静稳定。
电抗的增大,还使发电机平均异步转矩降低。
例如中小型汽轮发电机的平均异步转矩的最大值可达额定转矩的2-3倍,而大型机组的平均异步转矩的最大值一般约为额定转矩。
因而大型发电机组失磁异步运行时,滑差大,从电力系统吸收感性无功功率多,允许异步运行的负载小,时间短。
⑵ 定子电阻相对减小,定子时间常数Ta 增大一般中小型发电机Ta=0.10 ~0.16S ,而国产600MW 汽轮发电机的Ta 为0.7S 。
Ta 的增大,使定子非周期电流的衰减变慢,从而对电力系统安全、可靠运行提出了更为严峻的挑战,并且恶化了电流互感器和断路器等元件的运行条件。
⑶ 机组惯性常数H 降低大容量发电机组的体积并不随其容量成比例增大,采用气体或液体直接冷却的绕组与间接冷却绕组相比,有效材料利用率高,在定子和转子的尺寸没有明显增大的情况下,汽轮发电机的单机容量急剧增大,因而导致发电机组惯性常数明显降低,机组惯性常数H 是一个重要参数,当其他条件相同时,在过剩转矩作用下H 愈小,角度δ改变愈快,发电机易于失去同步。
然而,H 值的增大,技术上复杂且造价昂贵。
1.2 现代电力系统运行对大型同步发电机的要求对于大型同步发电机,既要制约于电机制造的技术和经济条件,又要满足电力系统的运行要求。
具体地说,在不影响发电机本身寿命和可靠的基础上,重要的是应能适应大电力系统安全、稳定运行的要求。
所谓电力系统的稳定性,就是电力系统受到一定的扰动后能否恢复正常运行的能力。
而扰动有大有小,为了研究方便将电力系统稳定问题分成小干扰的稳定性和大干扰的稳定性。
①小干扰的稳定性(静态稳定性)。
所谓静态稳定性是指正常运行的电力系统承受微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后,恢复到它原有运行状况的能力,或者这种扰动虽不消失,但可用原有的运行状况近似地表示可能的新运行状况。
②大干扰的稳定性(动态稳定性)。
它指的是正常运行的电力系统承受大的并经短暂持续而消失的扰动后,恢复到近似它原有运行状况的能力,或者这种扰动虽未消失,但系统可从原来的运行状况过渡到新的运行状况的能力,换言之,它是指系统在急剧扰动下的稳定性。
有时又依据在扰动后所经历的时间为8S、5min和20min分别称之为短期、中期和长期三种。
另一种分类又把短期问题称为“暂态稳定”,而把中、长期稳定这一大类称为“动态稳定”。
从现代电力系统运行需要出发,对大型同步发电机提出如下要求:⑴应具备调峰能力由于电网的发展及负荷性质的变化,调峰是一个愈来愈严重的问题。
全国各大电力系统峰谷差均较大,有时甚至在高峰拉闸限电的情况下,峰谷差仍占最大负荷的30%,有的达50%。
目前,除水轮发电机无例外地参加调峰外,200MW和125MW汽轮发电机组也要承担调峰任务,部分这类机组已试行两班制运行,部分600MW的汽轮发电机组也已变动负荷运行,今后将有更多的大机组参加调峰。
因而,发电机组在设计制造时应考虑到调峰的要求,在结构上采用一些适应于负荷大幅度变动和频繁起停的工况,防止老化、疲劳、变形等的技术措施。
⑵具备进相运行的能力高电压大电网的一个主要特点是线路充电功率大,轻负荷时出现无功功率大量过剩,以致造成电压升高。
因而近年来,当电力系统有功功率低时,愈来愈多采用发电机进相运行方式,以便吸收过剩的感性无功功率,实现无功补偿分层分区就地基本平衡。
这是保持电网应有的电压水平既经济又合理的措施,世界各国均已广泛采用。
需注意的是,发电机在低励磁或进相运行时,因励磁产生的发电机电势较小(通常小于端电压),因此对应于这一电势的电磁转矩最大值远小于过励磁方式运行时的电磁转矩,与此同时,在最低负荷期间为了减少运行机组台数,以及由于大幅度地减少负荷的技术困难,通常保持每台尚在运行的发电机带较大有功负荷,结果引起运行的发电机电势相对于电网电压有很大的角位移,这时如果电力系统发生大干扰,则保证系统稳定运行将有一定困难。
另外,对发电机本身来说,可能会导致定子铁芯端部压板和边缘铁芯温度急剧升高,在设计时应采取防范措施。
⑶应具有承受不对称运行的能力电力系统出现负荷不对称或发生不对称短路时,发电机定子绕阻存在负序电流,使转子出现倍频电流和倍频谐振,造成局部过热甚至转子损坏。
发电机容许不平衡负荷的能力分长时和短时两种,按照国家设计制造标准规定,直接氢冷的发电机容许的最大负序电流值为8% I e。
⑷对轴系自然扭振的要求次同步谐振:发电机组大轴在某些不利条件下,会发生频率低于工频的次同步谐振,造成转子的损坏。
为预防次同步谐振的发生,要求制造厂家提供机组每一段轴的自然扭振频率,以便电网在采用直流输电、串联电容补偿、电力系统稳定器时考虑防范措施。
工频和两倍工频谐振:在某些情况下,如在电厂出线附近发生故障或并列时,在电网中会产生不平衡电流,使转子产生倍频机电谐振而损坏。
为防止故障时故障电流的非周期分量或负序电流分量(包括不平衡负荷)激发电气与机械相互作用的工频和倍频谐振损坏大机组,机组的每一段轴的自然扭振频率不应处在工频的0.9~1.1倍(45~55H Z)及1.9~2.1倍(95~105H Z)范围内。
⑸大机组应具备承受电网振荡冲击的能力由于电网稳定破坏是运行中不可完全避免的,要求大机组在其升压变压器阻抗假定为15%,联接的系统短路容量为43000MVA(对500KV,相当于50KA)时,能承受20个振荡周期的失步运行。
⑹应具备承受误并列能力误并列理应避免,但毕竟仍客观存在。
作为大机组的设计标椎,很多国家都已有相应规定,结合我国实际,要求大机组在升压变压器阻抗假定为15%,联接系统短路容量为43000MVA 时,机组在保证寿命期间应能承受相位差80°时误并列5次,120°时误并列2次。
当大机组具有这一能力时,也同时可以承受电网其他各种各样的冲击,从而提高了大机组的可靠性。
⑺应具备承受高压线路单相重合闸能力根据一般定量分析,大电厂高压线出口发生三相故障且重合闸不成功时,对大机组是最危险的故障冲击。
至于单相故障,几率较大,但即使重合闸不成功,在最不利条件下,根据电网故障时的实测和理论分析结果,轴承疲劳损耗最大值也不会超过0.1%,因而在汽轮发电机整个运行寿命期间,由于采用单相重合闸而积累的疲劳损耗大约为1%左右。
故应电力系统运行的需要,要求大机组能承受单相重合闸冲击而不影响其可靠性。
2. 同步发电机的运行原理2.1 同步发电机的基本原理我们知道,导线切割磁力线能够产生感应电势,将导线连成闭合回路,就有电流流通,同步发电机就是基于这个原理工作的。
图2-1为最简单的两极同步发电机。
定子上有AX 、BY 、CZ 三相对称绕组,转子是直流励磁的主磁极。
当转子磁极上的激磁绕组通以直流励滋电流时,转子形成N 与S 极的主磁极磁场,磁通Φ0从N 极出来,经气隙-定子铁芯-气隙,进入S 极而形成回路,如图中虚线所示。
若发电机转子由原动机拖动逆时针方向以速度n 旋转时,主极磁通Φ0切割定子绕组而感应出对称的三相电势,其电势频率为 f = 60nP( H z ) 图2—1 两极同步发电机我国工业上应用的标准频率为50 H z ,因此P=1时转速n 应为3000 r/min 。
每相绕组电势的波形,取决于气隙磁密沿圆周的分布以及定子绕组的具体结构。
电力系统中应用的同步发电机,线电势波形都具有很好的正弦性。
但是,由于高次谐波的存在,实际线电势波形与正弦波形有一定的偏差,只要高次谐波的幅值限制在规定范围内,即可认为线电势是正弦波形。
定子每相绕组电势的有效值为:E = 4.44f ΦWKw式中 Φ —— 每极磁通(W b )E —— 电势有效值(V )Kw —— 电势绕组系数W —— 每相绕组匝数当发电机带上负载,三相定子绕组中将产生电流,三相电流又产生一个合成的旋转磁场,该磁场与转子以相同的转速和方向旋转,这就叫做“同步”。
2.2 同步发电机的运行特性⑴ 同步发电机的空载特性同步发电机被原动机拖动到同步转速,励磁绕组中通入直流励磁电流,定子绕组开路时的运行,称为空载运行,此时电机内部唯一存在的磁场就是由直流励磁电流产生的主磁场。
因为同步发电机处于空载状态,即I = 0 ( I 为电枢电流 ) ,所以又把主磁场叫做空载磁场。
在发电机的气隙磁通中,既交链转子又交链定子的磁通称为主磁通,即空载时的气隙磁通,它的磁密波是沿气隙圆周空间分布的近似正弦形。
忽略高次谐波分量,主磁通基波每极磁通量用Φ0表示。
励磁电流建立的磁通中还有一部分是仅交链励磁绕组本身,而不穿过气隙与定子绕组交链的主极漏磁通,它不参与电机的机电能量的转换。
主磁通所经磁路称为主磁路,漏磁通所经路径主要由空气和非磁性材料等组成。
两者相比,主磁路的磁阻要小得多,所以在磁极磁势的作用下,主磁通远大于漏磁通。
在原动机驱动下,转子以同步速度n 旋转,主磁通切割定子绕组,感应出频率为f 的三相基波电势,其有效值为:E 0 = 4.44fWK w Φ0式中 E 0 —— 基波电势f —— 频率W —— 绕组匝数Kw —— 基波电势绕组系数Φ0 ——基波每极磁通由于I= 0,同步发电机的电枢电压等于空载电势E0,电势E0决定于空载气隙磁通Φ0,Φ0取决于励磁绕组的励磁磁势F f或励磁电流I f。
因此,空载时的端电压或电势是励磁电流的函数,即E0 = f (I f),称为同步发电机的空载特性。
如图2-2所示。
图2—2 同步发电机空载特性图2—3 短路特性又E0∝Φ0,Ff∝I f,改换适当的比例尺,空载特性曲线E0 = f ( I f )即可表示基波每极磁通Φ0和励磁磁势Ff的关系,即Φ0 = f ( F f),这就是电机的磁化曲线。