汽轮发电机在运行中,由于汽轮机主汽门关闭,会使发电机失去原动力,而变为同步电动机运行。 这时发电机不能向系统发出有功功率,反而从系统吸收一部分有功功率,来维持发电机本身运转。但此时仍然输出
无功功率,因为励磁系统没有改变。这时发电机的状态为吸收有功、发出无功,变为同步调相机运行。
1(发电机变为电动机运行的物理过程:
当发电机正常带有功负荷运行时,发电机转子所产生的主磁场轴线, 总是超前
电枢合成磁场轴线一个 θ 角。这样,在转子与
定子空气间隙中的
磁力线便像橡皮筋一样,由转子磁场拉着电枢合成磁场以同步速度旋转。负荷越大,橡皮筋拉得越长,转子磁场超前电枢合成磁场的角度 θ 就越大。若逐渐减少有功负荷,则θ 角随之减少。当有功负荷为零时,θ0,电枢和转子磁场轴线重合,磁力线的拉力垂直于转子表面, 气隙中拉力总和便等于零。假如把原动机的动力来源停止, 这时发电机从系统中吸收一部分有功功率,以维持同步运转所需要的空载能量损耗,转子磁场轴线就落后于电枢合成磁场轴线,既 θ 角变为负值,也就是定子带动转子转动,这并不失去同步, 因为定子与转子空气间隙中仍有橡皮筋似的磁力线联系着,不过它的方向和发电机运行时相反,可见从原理上分析,发电机变为电动机运行是可行的。但实际上是不可行的,因为对于
电力系统来说,缺少一部分有功功率,可能会引起系统频率的降低,而且对于汽轮机来说,无蒸汽长时间运行时, 末级叶片会因与空气摩擦而过热,特别是大容量机组这是绝对不允许的。为此都设了可靠的保护(逆功率保护),来防止这种状态的发生。
2(发电机变为电动机运行时现象:
同步发电机变为同步电动机运行时,发电机表计现象分析如下:
(1) 发电机“逆功率”信号发出。
(2) 汽轮机“主汽门关闭”光字牌亮。
(3) 发电机的有功功率表指针摆到零位附近的针档处,且指向负值。因为这时发电机从系统吸收有功功率以满足它维持同步运转所需要的空载能量损耗。
(4) 发电机的无功功率表只是升高。因为有功负荷突然消失,而发电机的
励磁电流不变,又保持正常转速运行,这时发电机的电压就升高,而发电机是并在电网上运行的,电压升高就会自动多带感性无功负荷,这样在发电机内就产生更大的磁电枢反应,将电压自动降低,使发电机电压与电网电压相等,至于无功负荷增加数值的大小,则与发电机原来所带的有功负荷大小有关,原来的负荷愈大,无功负荷增加的数值也愈大。
(5) 发电机的功率因数表指示进相。因为这时发电机由系统吸收有功功率,输出感性无功功率。
(6) 定子
电流表指示降低。定子电流包括有功分量和无功分量两部分,当有功分量降低后,总的定子电流值就要降低。
(7) 定子
电压表及励磁回路的仪表指示都正常,因励磁系统未改变。
(8) 频率正常。但若该发电机容量圈套,所带负荷占电力系统中总负荷的比例较重时,频率也要下降,因系统中缺少较多的有功电源。