C260D5康明斯電力發電機組自發電方艙「康明斯電力」

概述

　　電能是現代社會主要的能源之一。發電機是將其他形式的能源轉換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產生的能量轉化為機械能傳給發電機，再由發電機轉換為電能。發電機在工農業生產，，科技及日常生活中有廣泛的用途。如今的“價格戰”實際上是指價格競爭，是企業應用價格戰略的一個突出表現。

　　發電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原則是：用適當的導磁和導電材料構成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產生電磁功率，達到能量轉換的目的。

　　發電機的分類可歸納如下：

　　直流發電機、交流發電機；同步發電機、異步發電機(很少采用)

　　交流發電機還可分為單相發電機與三相發電機。

　結構及工作原理

　　發電機通常由定子、轉子、端蓋、機座及軸承等部件構成。

　　定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。

　　轉子由轉子鐵芯(有磁扼.磁極繞組)滑環、(又稱銅環.集電環).風扇及轉軸等部件組成。

　　由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。

　　汽輪發電機與汽輪機配套的發電機。為了得到較高的效率，汽輪機一般做成高速的，通常為3000轉／分（頻率為50赫）或3600轉／分（頻率為60赫）。站中汽輪機轉速較低,但也在1500轉/分以上。高速汽輪發電機為了減少因離心力而產生的機械應力以及降低風摩耗，轉子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉子。特別是在3000轉／分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關系，轉子直徑受到嚴格的限制，一般不能超過1.2米。而轉子本體的長度又受到臨界速度的限制。當本體長度達到直徑的6倍以上時,轉子的第二臨界速度將接近于電機的運轉速度，運行中可能發生較大的振動。所以大型高速汽輪發電機轉子的尺寸受到嚴格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉子尺寸已達到上述的極限尺寸,要再增大電機容量,只有靠增加電機的電磁負荷來實現。為此必須加強電機的冷卻。所以5～10萬千瓦以上的汽輪發電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術。70年代以來，汽輪發電機的容量已達到130～150萬千瓦。從1986年以來，在高臨界溫度超導電材料研究方面取得了重大突破。隨著圓盤的不斷旋轉，總有某根輻條到達OA位置，因此外電路中便有了持續不斷的電流。超導技術可望在汽輪發電機中得到應用，這將在汽輪發電機發展產生一個新的飛躍。

發電機組主要參數

　　當前,性能優良的柴油發電機是一個功能完善、功率容量范圍大、對環境和場地條件要求低、安裝使用方便的小型發電設備。其使用相對廣泛,輸出容量從數KVA到數兆VA。柴油發電機組主體主要由發動機、發電機和控制系統三部分組成。其中與現代柴油發電機組配套的同步交流發電機由于性能及結構的特點，普遍采用自勵恒壓型,通常選用自激式同步交流發電機和PMG永磁式激勵式同步交流發電機。發電機組包括以下幾項主要性能參數。目前，我國具有出口生產能力的生產廠有天津發電設備廠等10余家。

　　電壓調整率：在負載功率因數為0.8-1、負載空載至滿載變化、從冷機到滿機及轉速下跌4.5%以內等情況下,電壓調整率可以控制在±1%以內。

　　頻率調整率：負載從0-90%范圍內變化,頻率穩定不變。

　　隨機頻率波動：負載處于0-90%功率之間任何值,隨機頻率波動率更大值±0.25%。

　　電壓波形：電路開路空載,更大總波形畸變1.5%,只相平衡負載更大總波形畸變5%。

　　二、發電機使用中容易產生的問題

　　金融業機房一般采用“市電——發電機——UPS”并機系統組成的供電系統。系統中,發電機的負載主要包括UPS、機房空調、應急照明、消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發電機產生振蕩和干擾。盡管在組成“市電——發電機——UPS”供電系統時,發電機的負載量在其額定輸出容量范圍內，但在實際情況中，市電中斷而發電機投人運行過程中卻經常發生工作不穩定，產生多種使“發電機——UPS”系統不能正常工作的現象。分類及規格柴油發電機組以發電機輸出功率的大小進行分類，機組能量從10kW-750kW的多種規格。

　　1、負載反饋的波動電壓造成發電機輸出電壓穩定度較差，常出現發電機組輸出電壓振蕩現象。UPS整流器允許的輸人電壓范圍一般在±15%巧或更寬,發電機的輸出電壓不穩定對其影響較小。

　　2、UPS整流器的輸人諧波造成多個過零點。

　　3、發電機的頻率（轉速）振蕩一般情況下，頻率振蕩比電壓、電流振蕩范圍小，但影響比較大，導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態。頻率振蕩一般在±5%以內，由于負載有規律地忽大忽小，造成發電機組工作也忽強忽弱，加劇機組振動，加速機械磨損,甚至引起機件嚴重損壞。頻率振蕩明顯的特征之一，即柴油機工作噪聲有規律地忽大忽小，因此必須引起高度重視。在這個系統中有以下幾個特點：①由于PMG系統提供一個與定子輸出電壓波形畸變及大小無關的恒定的勵磁電源，因而能提供較高的電動機起動承受能力，并對非線性負載產生的主機定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性，可提高發電機帶非線性負載能力。

　　4、工作不正常空調壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導致發電機發生±Hz頻率漂移,造成UPS頻繁切換。當頻率、電壓振蕩變化超出UPS輸入工作范圍時，UPS由蓄電池供電,而發電機在無UPS負載時恢復正常，隨即UPS又自動投人，這樣交錯進行。頻率漂移會對UPS正常運行產生兩方面影響。2、發電機停車：將控制開關切至停止(STOP)位置或壓下紅色緊急停車鈕即可停止發電機運轉。

　　①不能旁路。在旁路電源的頻率和電壓處于允許的范圍內，UPS的逆變器輸出跟蹤旁路電源，逆變電源與旁路電源鎖相、同步。當旁路電源由發電機提供時，頻率會發生快速的變化。當頻率變化超出預先設定的極限值時,逆變器頻率變化就跟不上旁路電源的頻率變化。這時靜態旁路開關將禁止切換到旁路在這種情況下切換，有可能造成逆變器過流、短路。在這種旁路電源頻率無法跟蹤的狀況下，UPS只會發出警示性告警，逆變器仍繼續提供電源給負載。結果b端聚集了電子而帶負電，a端少了電子而帶正電，使導體兩端產生一定的電位差，即導體中產生感應電動勢。

　　②電池壽命縮短。瞬間的大負載波動可能導致發電機頻率產生±5Hz的漂移，這將導致可控硅整流器的驅動信號與輸入交流電失去同步，造成整流器關閉。在整流器重新啟動進人正常工作期間，UPS轉為電池供電，這樣過分的放電循環將明顯縮短電池壽命，更嚴重的情形是會將電池能量全部放光，中斷輸出。圓心處固定一個搖柄（圖1），圓盤的邊緣和圓心處各與一個黃銅電刷緊貼，用導線把電刷與電流表連接起來。

 發電機主絕緣內的局部放電產生的原因是什么?有什么危害?

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   氣隙內氣體的局部放電屬于流注狀高氣壓輝光放電，大量的高能帶電粒子(電子和離子)高速碰撞主絕緣，從而破壞絕緣的分子結構。在主絕緣發生局部放電的氣隙內，局部溫度可達到1000℃，使絕緣內的膠粘劑和股線絕緣劣化，造成股線松散、股間短路，使主絕緣局部過熱而熱裂解，終損傷主絕緣。每種規格又分有保護型(裝有超轉速、高水溫、低油壓保護裝置)、應急型和移動電站型幾種結構。

   局部放電的進一步發展是使絕緣內部產生樹枝狀放電，引起主絕緣進一步劣化，終形成放電通道而使絕緣破壞。