2.6.1 突然短路对同步发电机的影响

突然短路时冲击电流最大瞬时值可达2〇J_N左右，它将产生很大的电磁力。定子绕 组的端接部分紧固条件比槽内差，会产生危险的应力，特别在汽轮发电机里，其端部伸出 较大，更易发生损伤。

在突然短路时，气隙磁场变化不大，而定子电流却增大很多，因此将产生巨大的电磁 转矩，且可以分为两大类，即单向制动转矩和交变转矩。

单向制动转矩的产生是因为定、转子绕组都有电阻。转子非周期性电流所生磁场与 定子周期性电流所生电枢反应磁场在空间上同步旋转，当定子绕组中有电阻时，这两个 磁场的轴线就不重合，它们之间即产生一个方向不变的制动转矩，以产生电功率供给定 子铜耗。同理，也由于转子有电阻，定子非周期性电流所产生静止磁场和转子周期性电 流所产生磁场的轴线也不重合，也产生单向制动转矩。

交变转矩是由定子非周期性电流所产生静止磁场与转子非周期性电流所产生旋转 磁场之间相互作用引起的。其方向每经过半个周期就改变一次，轮换为制动的和驱动的 转矩，其值比单向制动转矩更大。

在设计同步发电机定子绕组端接、电机转轴、机座及底脚螺钉等结构件时，必须考虑 突然短路时的影响。

2.6.2 同步发电机的不对称运行

实际上，由于电网上接的负载很多是单相负载，或者输电线因某种原因发生不对称 短路等情况，都会造成负载不对称，从而使发电机处于不对称负载下运行。

同步发电机在不对称负载下运行吋，端电压和电流都将出现不对称现象，使电网上 的用电设备运行情况变坏；同时也对发电机本身带来不良后果，因此，国家标准中对同步 发电机不对称负载的程度有一定的限制。

不对称运行对电机的影响如下：

1. 转子的附加损耗和发热

由于不对称运行时负序电流产生的反转磁场以2 w_s的转速切割转子，在转子铁心中 感生涡流，引起附加损耗，同时在励磁绕组中也感生10 0 Η z的附加电流，产生额外的铜 耗，所以这些都将使转子温度提高。当负序电流为发电机额定电流的5 0 %时，其损耗比 额定励磁损耗要大3.5倍，这将使转子超过允许的温度。

2. 附加转矩和振动

在不对称负载时，由于负载气隙旋转磁场与正序气隙旋转磁场相互作用而产生100Hz 的交变电磁转矩。这种转矩同时作用到转子和定子铁心上，使它们产生10(3Hz的振动。

同步发电机承受振动的能力也决定于它的结构。铸造机座比较耐振，而焊接机座则 承受振动的能力较差，W为焊缝容易开裂。为此如采用焊接机座常采取一定的隔振措 施，对由铁心传来的振动进行隔振。

3. 零序电流的影响

若采用三相四线制供电，当小型同步发电机带上不对称负载时，屮线将有零序电流 流过。而中线具有一定的阻抗，从而引起各相电压的不对称，对各相负载的正常运行带 来不利的影响。

4. 不对称运行的高频干扰

在不对称运行中，定子电流将出现一系列的高次谐波分量，这些高频电流在输电线 上，将对输电线附近的通讯线路产生干扰。

对隐极式发电机来说，发热是主要的，振动是次要的；而对凸极式发电机来说，振动 是主要的，而发热是次要的。因此一般规定：三相不对称负载运行时，各相电流均不能超 过额定值，且三相电流之间最大的差值，对隐极式不得超过发电机额定电流的16 % (此值 相当于负序电流为发电机额定电流的8 % )，对凸极式不得超过发电机额定电流的2 5 % (此值相当于负序电流为发电机额定电流的12. 5%)。

小型同步发电机在=相不对称负载运行时，对线电压的不对称度，也提出了要求。 规定在负载功率因数c_〇Sp= 0.8的条件下，发电机任何一相电流都不超过额定值，且各 相电流的不平衡度不超过额定电流的25 %时，与=相平均线电压差值最大的线电压和= 相平均线电压之差不得超过三相平均线电压的5%，即

2.6.1 同步发电机的并联运行

两台（或数台）同步发电机共同接在总汇流排（或电网）上向负载供电，这种运行方式 称为同步发电机的并联运行。

在现代大型发电厂中，一般都采用多台发电机并联运行。这样一方面可以根据负载 变化来调整投人运行的机组数目，提高机组的运行效率；另一方面便于轮流检修，提高供 电的可靠性。

在大型电力系统中，又把许多水电站和火电站并联起来，在枯水期主要由火电站供 电，旺水期，则由水电站发出大Μ廉价的电力，这时火电站少发电或作同步补偿机用，因 此降低电能成本，对国民经济有很大的意义。许多电厂并联在一起，形成强大的电网，因 此负载变化对电压和频率的扰动影响减小了，从而提高了电能质量。

在部队通信电源站中，一般配备多台柴油机发电机组，既可单机运行，又可根据供电 需要并联运行，特别是在为了保证通信联络的不间断，不允许电站中断供电的情况下，更 需要并联运行。

一、 并联合闸条件

设有一台同步发电机打算投人已经对负载供电的电网并联，为了使投人并联时避免 发生电流冲击和转轴突然受到扭力矩而损伤定子绕组端部和转轴，并联合闸需要满足一 定的条件，即投人的发电机相电势瞬时值与电网电压瞬时值始终保持相等。这个条件可 分开写成以下4：条：

(1) 发电机的电势和电网电压大小相等

(2) 发电机的电势和电网电压相位要相同；

(3) 发电机的频率和电网频率要相同；

U)发电机和电网的相序要一致；

(2) 发电机电势和电网电压波形要一致。

二、 并联投入方法

为并联投人所进行的操作过程称为整步（并车）过程。实际整步方法有两种，即准整 步法和自整步法。自整步法是借助于合闸后电机的自整步作用拉入同步运行，普通用于 事故状态下的并车。在通信电源站中主要采用准整步法。

把发电机调整到完全合乎投人并联的条件，然后投人电网，这种方法称为准整步法。 为判断是否满足投人条件，常采用同步指示器。最简单的同步指示器是由3个指示灯 (通称相灯）组成。相灯有两种接法：灯光熄灭法和灯光旋转法。

观察灯光旋转（或亮暗）情况，调发电机的转速使灯光旋转（或亮暗）非常缓慢，直到 直接跨接的相灯熄灭，其他两个相灯亮度相同（对于灯光熄灭法应为3个相灯同时熄灭） 时，则迅速合闸。在实践中发现，一般相灯在=分之一额定电压时就不亮了，为了使合闸 瞬间更为准确，可在并车开关的两个接头上接上一个电压表，配合灯光情况再看到电压 表指示为零时，就是理想的合闸时刻。

准整步法操作步骤如下：

首先应考虑两发电机是否满足并联条件，若满足并联条件，再按以下步骤进行操作。

(丄）起动发电机G2的原动机，调节它的转速，使G2发电机的频率与G1发电机的频 率相等。

(2) —边注意G2发电机的端电压，一边由磁场变阻器调整它的励磁电流，使G2发 电机的空载端电压与G1发电机的电压一致。

(3) 用同步指/下装置（同步指/下灯或同步指/下器）判断电压的频率和相位是否一致。 若不一致，调整原动机的速度使之一致，在看到同步的瞬间快速合上G2发电机的R动断 路器。

(4) 渐渐增加发电机G2原动机的转速，即把速度调节器调到“增速”，提高原动机的 输出功率，把负载逐渐转移至G2发电机。同时把发电机G1的原动机调至“减速”，减小 原动机的输出功率，使两台发电机的负载分配适当。

(5) G2发电机在负载增加的同时，阻抗压降随之增加，电压下降；而G1发电机由于 负载减少而电压增加，故要调节磁场电阻，增加G2发电机的励磁，削弱G1发电机的励 磁，使两发电机的功率因数相等，无功功率分配适当。

(6) 运行中，要注意两发电机的电压、电流、功率和功率因数等仪表的指示值，判断两 发电机是否按其容量成比例地分配负载。若有必要，注意调节磁场电阻和速度调节器。

并车操作得很好时，发电机的声音和配电盘上的仪表指7K都很正常。如并车不好， 发电机会发出不正常的声音和振动，配电盘仪表的指针有摆动，此时操作应镇静、沉着， 例如当声音不大，振动也不大时，可稍候片刻看能否转人正常，如不能转人正常，应立即 拉开并车开关。如并车振动大，也应立即拉开开关，待查明故障原因，排除故障之后，再 行并车，以免损坏机组，造成事故。

2.6.1 三相同步电机的使用与维护

一、 运转前的试机

在正式运转之前，应先试机。首先让电机空转，达到额定转速后停机检查，看旋转方 向是否与标志的方向相符，机械部分应无碰击和振动，然后再空转2〜3h，检查轴承温度 是否在规定之内，同时不应有噪声、振动和局部过热现象。有不正常现象时，立即停机检 查，并排除故障。对于氢冷发电机，应先进行投氢工作。

二、 发电机的起动与停机

1. 发电机起动

(1) 将励磁机并励绕组内变阻器的电阻放在最大值位置。

(2) 发电机为管道通风者，或轴承为压力加润滑油者，需先起动风机及油栗，并检查 风路与油路是否畅通。

(3) 起动原动机，当原动机达到额定转速时，逐渐减少励磁机的磁场变阻器的电阻， 直到励磁机的电压达到额定值的1/4,然后推上发电机磁场绕组开关，使其励磁，并继续 减少磁场变阻器的电阻，使发电机电压达到额定值。

(4) 如并联运行者，根据同步指疋器调节转速，使电压大小、相位、频率与汇流排相 同时才可推上开关。

(5) 调节原动机输出功率和磁场变阻器大小，使发电机电压、转速均保持额定值。

2. 发电机停机

(1) 逐渐増加励磁机并励绕组磁场变阻器的电阻值，同时逐渐减少原动机的输出， 解除电机的负荷至零。

拉开连接开关。

2.6.1 三相同步电机的使用与维护

一、 运转前的试机

在正式运转之前，应先试机。首先让电机空转，达到额定转速后停机检查，看旋转方 向是否与标志的方向相符，机械部分应无碰击和振动，然后再空转2〜3h，检查轴承温度 是否在规定之内，同时不应有噪声、振动和局部过热现象。有不正常现象时，立即停机检 查，并排除故障。对于氢冷发电机，应先进行投氢工作。

二、 发电机的起动与停机

1. 发电机起动

(1) 将励磁机并励绕组内变阻器的电阻放在最大值位置。

(2) 发电机为管道通风者，或轴承为压力加润滑油者，需先起动风机及油栗，并检查 风路与油路是否畅通。

(3) 起动原动机，当原动机达到额定转速时，逐渐减少励磁机的磁场变阻器的电阻， 直到励磁机的电压达到额定值的1/4,然后推上发电机磁场绕组开关，使其励磁，并继续 减少磁场变阻器的电阻，使发电机电压达到额定值。

(4) 如并联运行者，根据同步指疋器调节转速，使电压大小、相位、频率与汇流排相 同时才可推上开关。

(5) 调节原动机输出功率和磁场变阻器大小，使发电机电压、转速均保持额定值。

2. 发电机停机

(1) 逐渐増加励磁机并励绕组磁场变阻器的电阻值，同时逐渐减少原动机的输出， 解除电机的负荷至零。

拉开连接开关。

(1) 拉开磁场绕组开关。

(2) 停止风机和油泵等辅助设备。

三、电动机的起动与停机

h直接起动

电机一般情况都应采用直接起动，即将定子绕组直接接到电源上，其操作步骤如下：

(1) 

按阁2-14接好起动电阻，并将双极刀开关扳至A处，将起动电阻串人磁场绕组 回路中，并将其电阻调到最大，否则起动时会将磁极绕组损坏。

(1) 接通电动机电源.当转子转速接近额定值时，将双刀开关以Λ处扳到B处，并给 同步电动机进行励磁。

(2) 调节直流励磁机的励磁，使电动机的励磁电流调到适合的负载及功率因数。

2. 电抗器起动

在受到电网容量的限制，必须降压起动时，需在电动机与供电线路之间接人电抗器， 以限制其起动电流。为防止机组起动时间过长，电机有过热现象，其操作步骤如下：

(1) 直接起动。

(2) 调节励磁电流，使定子电流到最小值后，用开关将电抗器短路。

(3) 调节励磁电流到适合的负载及功率因数。

3. 电动机停机

电动机停机操作步骤如下：

(1) 拉开电动机电源开关。

(2) 拉开双极刀开关.切断励磁机的励磁电源，将双极刀开关仍然扳到Α处。

(3) 将起动电阻的电阻值调到最大的位置。

四、同步电机连续起动次数

同步电机允许与连续起动的次数、起动方式、被拖动机械、通风方式和阻尼绕组热容崖:有 关。准同步起动的起动次数不受限制。其他方式起动可以连续两次起动。连续多次起动，不 但会冲击电网，而且会严重损坏同步电机，所以一般是不允许的。有时确实需要第=次起

动，则应再仔细检查供电和继电保护系统没有问题，且完全冷却后方可进行第=次起动。

2.6.5三相同步电动机的小修、中修、大修项目及检修周期

一、 小修项目

(丄）吹风清扫，并作一般性的机械检查和处理；

(2) 局部解体检查，并处理一般的缺陷，如绝缘局部修补；

(3) 轴承清洗，检查，换油；

(4) 集电环清理，更换部分电刷及弹簧；

(5) 紧固各部松动螺栓和垫片等，加强绑扎和局部涂漆等处理工作。

二、 中修项目

(丄）包括小修全部检修项Η ;

(2) 解体清扫和检查，对定子绕组的绝缘状况作出鉴定，并采取相应措施；

(3) 检查磁极绕组的绝缘状况，对个别绕组进行绝缘处理；

(4) 对集电环表面进行加丁和处理；

(5) 轴承清洗，更换，刮研轴瓦等；

(6) 对起动绕组（阻尼绕组），导体，端环等进行详细检查，必要时加强焊接，局部更 换端连接板；

(7) 对机械零件全面检查，如磁极线圈之间的支撑架等；

(8) 对槽楔要逐个检查其松紧度，部分更换槽楔并重新固定；

(9) 绕组干燥和喷漆处理。

三、 大修项目

(丄）包含中修全部检修项目；

(2)对定子绕组，磁极绕组等绝缘构件进行绝缘老化测定，一般需更新全部绕组；

(,3)解体检查和鉴定，并对所有机械零部件详细检测，必要时更换重制；

(4) 更换集电环等磨损件；

(5) 转子重新作动平衡；

(6) 对转轴的轴承档部位要详细检测磨损程度，并采取喷涂等工艺措施；

(7) 修理或更换铁心，并喷漆。

四、 同步电动机的检修周期

同步电动机的检修周期见表2-29，仅供参考。

2.6.6 中大型交流电动机日常运行时的维护检查

一、 起动前的检查

每次起动前一定要检查如下内容：

(υ熟记与电动机性能有关数据，如电动机额定转速、功率、电压、电流、起动电流、 起动转矩、最大转矩等（可从铭牌及制造单位供应的外形图上得到）。

(2) 确认电动机能满足所传动的工作机械性能要求，如转速、功率、起动转矩等。

(3) 检查安装情况，周围环境状况是否适合。

(以上3项在电动机已运行过的情况下可免）

(4) 确认进人川线盒处的电源线连接可靠，电动机外壳处的接地线接触良好。

(5) 检查电源开关柜的主开关、隔离开关、测量仪表、保护装置、起动器等，是否处丁 正常状态。

(6) 检查冷却水路，滑动轴承润滑的油路，风冷却的风路系统是否达到了说明书的

要求。

(7) 用手或借助工具盘车，电动机应无呆滞现象。

(8) 集电环表面是否光滑，电刷的压力及在刷盒内活动情况。

(9) 检查绝缘电阻是否达到规定要求。

(丄0)如有必要应确认电动机的旋转方向。

二、 起动后的检查

(丄）检查电动机旋转方向。

(2) 检查电动机在起动和加速时有无异常声音和振动。

(3) 检查起动电流是否正常（比照制造单位供给的数据），电源的电压降是否过大。

(4) 检查起动时间是否正常（一般的工作机械起动时间只需几秒），起动时间过长的 电动机，除有特殊要求外，应予注意。

(5) 滑动轴承的油环是否转动。

(6) 起动后的负载电流是否正常（应低于铭牌上标记的额定电流），三相电压电流是 否平衡。

(7) 检查起动装置（如降压电抗、频敏变阻等）在起动过程中是否正常，同步电动机 能否顺利牵人同步。

(8) 冷却系统的水、油、风的压力和流量是否符合要求。

三、 运行中的检查

这是电动机的日常维护检查要点，好的维护人员可以及早发现设备的异状，以便及 时处理、防止事故扩大。

丄·看

(丄）首先是外观的检查，电动机的外部紧固件是否有松动，电气连接处有否因接触 不良而发热变色，冷却系统的水、油是否正常。

(2)详细观察和记录各指亦仪表的读数，从中发现是否有异常现象，如：电流超过额 定值（或正常运行值），说明负载不正常。单相运行时（可能电源的一相熔断丝熔断），电 动机仍可继续转动，但非断相的电流会大大超过，也可以看出外界电源=相是否不平衡。

2.7小型三相同步发电机的技术数据 2.57

其他像绕组温度、轴承温度、风温、水温等都可显7K电动机运行是否正常，特别是积累了 运行数据后，更容易判断。

2. 听

采用听诊棒，靠听觉可以听到电动机的各种杂音，其中包括电磁噪声、通风噪声、机 械摩擦声、轴承杂声等，有经验的维修人员凭·‘听”就可以判断电动机是否正常、故障川在 何处，如单相运行的电动机会发出嗡嗡的不正常声音；轴承故障大多是由“听”判断的；大 部分机械性的故障，如定转子相擦.机械不平衡，转子部分紧固螺钉松动等，都会引起振 动和噪声。电气方面的电压不平衡，绕组有断路短路现象，电动机起动时有异常声音等， 都可以“听”出来的。

3. 嗅

靠嗅觉可以发现焦味或绝缘漆的臭味，大多是由于绕组燃烧、绝缘击穿等电气故障。

4. 摸

靠触觉，用手摸机壳、轴承座表面，可以发现电动机的振动和温度过高的现象。

总之，靠看、听、嗅、摸的综合判断，加上运行记录的经验积累，用心的维护，一定能把 事故消灭在萌芽之中。