1-1第一章基础知识1.同步发电机保护的基本知识电厂中的发电机都为同步电机，它把原动机的机械能转变为电能，通过输电线路等设备送往用户。1.1同步发电机基本工作原理我们知道，导线切割磁力线能产生感应电势，将导线连成闭合回路，就有电流流过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。图1-1为同步发电机示意图。导线放在空心圆筒形铁芯的槽里。铁芯是固定不动的，称为定子。磁力线由磁极产生。磁极是转动的，称为转子。定子和转子是构成发电机的最基本部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆，每相隔120o分别安放着三相绕组A-X、B-Y、C-Z。转子上有励磁绕组（也称转子绕组）R-L。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生稳恒的磁场。当转子被原动机带动旋转后，定子绕组（也称电枢绕组）不断地切割磁力线，就在其中感应出电势来。感应电势的方向由右手定则确定。由于导线有时切割N极，有时切割S极，因而感应的是交流电势。交流电势的频率f，决定于电机的极对数p和转子转数n，即f=ZH60pn式中n的单位为转每分（r/min）转子不停地旋转，A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以在三相绕组中电势的相位是不同的，依次差120o，相序为A、B、C。当发电机带上负荷以后，三相定子绕组中的定子电流（电枢电流），将合成产生一个旋转磁场。该磁场与转子以同速度、同方向旋转，这就叫“同步”。同步电机也由此而得名。它的特点是转速与频率间有着严格的关系，即n=p60f1.2同步发电机的分类同步发电机的种类按原动机不同来分，可分为：汽轮发电机——一般是卧式的，转子是隐极式的。水轮发电机——一般是立式的，转子是凸极式的。按冷却介质和冷却方式分：1-2空气冷却（空冷）——外冷（指冷却介质和导体隔着绝缘层的冷却）外冷同步发电机氢气冷却（氢冷）——内冷（冷却介质直接冷却导体）水冷却（水冷）——双水内冷上述的冷却介质和方式还可以有不同的组合，如水-氢-氢（定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷）；水-水-空（定子、转子水内冷，铁芯空冷）；水-水-氢（定子、转子绕组水内冷、铁芯氢冷）等。1.3铭牌电机上的铭牌是制造厂向使用单位介绍该台电机的特点和额定数据用的。其所标的量，如容量、电流、电压等都是额定值。所谓额定值，就是能保证电机正常连续运行的最大限值，即在此额定数据的情况下运行，发电机寿命可以达到预期的年限。铭牌上标的主要项目有：(一)额定电流额定电流是该台电机正常连续进行的最大工作电流。(二)额定电压额定电压是该台电机长期安全工作的最高电压。发电机的额定电压指的是线电压。(三)额定容量额定容量是指该台电机长期安全运行的最大输出功率。有的制造厂用有功功率的千瓦数，也有的是用视在功率的千伏安数表示。(四)额定功率因数cos同步发电机的额定功率因数是额定有功功率和额定视在功率的比值。铭牌上一般标有功功率和cos值，或标视在功率和cos值。上述额定电流、电压、容量、功率因数是相对应的，知道其中几个量，就可以求算出其余的量。1.4同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。从运行的角度看，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。空载特性、短路特性和负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量、计算发电机的各项基本参数。1.4.1空载特性发电机空载特性是指发电机以额定转速空载运行时其电势E0与励磁电流I1之间的关系曲线。当发电机处于空载运行状态，其端电压U就等于电势E0，因此该曲线也就是空载时端电压与励磁电流的关系曲线。电势决定于气隙磁通，空载时的气隙磁通决定于转子磁势，转子磁势又决定于励磁电流，所以这曲线表达了电机中“电”与“磁”的联系。如图1-2所示空载特性曲线，E0=f（I1）。做空载特性试验时，应维持发电机转速不变，逐渐增加励磁电流，直至端电压等于额定电压的130%时为止。在增加励磁电流的过程中，读取励磁电流值及与其对应的端电压值，便可以得到空载特性的上...
