交流发电机的三相电、继电保护和容量因数原理

摘要：三相电是发电机通过电磁感应出现的三组相位差为120°的交流电，具有高效、平衡和低损耗的优点。作为发电装置的操作者，必须通晓三相电在发电机中的具体运用，比如三相平衡的必要性、负荷不平衡的影响，或者怎么样测量和保养三相装置。特此，康明斯公司在本文中与您一起来通晓机理浅聊、构造结构、工作程序、优势优点、运用场景和专业指南。

      发电机发出的通常为交流电，广泛应用于各种发电厂和备载电源。交流电是指电流方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内的平均电流为零，不一样于直流电它的方向是会随着时间发生改变的，而直流电没有周期性变化，通常交流电（简称AC）波形为正弦曲线所示），交流电可以高效传输电力，但实际上还有运用其他的波形，例如三角形波、正方形波，生活中使用的大电就是具有正弦波形的交流电。三相电的装置的的程序描述电压及电流，一种是由输电线的观点，另一种则是由电源或负荷的观点。

（1）电磁感应定律：导体切割磁感线时出现电动势（法拉第定律），通过定子绕组与转子磁场的相对运动实现电能切换。

（2）三相相位关系：三组绕组在空间上间隔120°对称分布，发生的电动势波形相位差为120°，数学表达式：

      三相电的输电线为三条相线，线上流过的电流称为线电流，而二条相线之间的电压则为线电压。三相发电机在并网发电时，必须考虑相序的问题，否则会致使重大事故，为了防范接线不当，低压配电线路中规定用颜色区分各相，黄色表示A相，绿色表示B相，红色表示C相，三相电颜色表征如图2所示。

（3）旋转磁场生成：三相电流通过定子绕组时，合成磁场以同步速度旋转（ns=60f/p柴油发电机生产厂家，f为频率，p为极对数）。

（4）相序：三相交流电依次达到正较大值（或相应零值）的顺序称为相序，顺时针按A-B-C的次序循环的相序称为顺序或正序康明斯发电机官方网站，按A-C-B的次序循环的相序称为逆序或负序，相序是由发电机转子的旋转方向决定的，一般都采用顺序。

（3）端部连接与中性点：星形接法时，三相绕组末端共接形成中性点（N），可引出零线  发电机三相电特征

B+IC=0），降低中线电流，减轻传输损耗。（2）经济性：相同容量下，三相系统比单相节省25%的导线）兼容性：可灵活供应单相（相-零）或三相（相-相）电源，适配不同负载需求。

（1）三相平衡：负荷不平衡会导致中性点偏移，造成电压波动，需通过配电柜调节相位负载。（2）绝缘与保护：按期检验绕组绝缘电阻（讲解≥1MΩ），配置断路器、熔断器避免过载或短路。

（2） 对直接连于母线的发电机定子绕组单相接地故障，当单相接地故障电流大于规定的允许值时，应装设有选择性的接地保护装置。

（3） 对于发电机定子绕组的匝间短路，当定子绕组星形连接、每相有并联分支且中性点侧有分支引出端时，应装设横差保护；对200MW 及以上的发电机，有要素时可装设双重化横差保护。

      继电保护装置必须具有准确区分被保护元件是处于正常运行状态还是出现了故障，是保护区内事故还是区外事故的作用保护系统要实现这一功用，需要根据电力系统产生故障前后电气物理量变化的优势为基本来结构的。而电力系统产生事故后，工频电气量变化的详细优势是：

      短路时损坏点与电源之间的电气装备和输电线路上的电流将由负载电流大至大大超过负载电流。

      当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

      测量阻抗即检测点电压与电流之比值，正常运行时，测定阻抗为负荷阻抗，金属性短路时，测定阻抗转变为线路阻抗，损坏后测量阻抗显着减少，而阻抗角增大。

      在交流电路中，电压与电流之间的相位差（如图3所示）的余弦叫做容量因数，用符号 cosφ表示，在数值上，容量因数是有功功率和视在功率的比值，即：cosφ＝P/S。

      其可动部分由两个互相垂直的动圈组成。动圈1与电阻器R串联后接以电源电压 U，并和通以负载电流I的固定线圈（静圈）组合，相当于一个容量表，从而使可动部分受 到一个与功率UIcosφ和偏转角正弦sinα的乘积成正比的力矩M1，M1＝K1UIcosφ· sinα。 K1为系数，cosφ为负载功率因数。 动圈2与电感器L（或

电容器C）串联后接以电 源电压U，并与静圈组合，相当于无功功率表柴油发电机十大品牌，从而使可动部分受到一个与无功功率 UIcosφ和偏转角余弦cosα的乘积成正比的力矩M2，M2＝K2UIsinφ · cosα，K2为系数。

      对纯电阻负荷，φ＝0°，M2＝0，电表可动部分在M1的功能下，指针转到φ＝0°即cosφ =1的标度处。 对纯电容负荷，φ＝90°，M1＝0，电表可动部分在M2的功用下，指针逆时针 转到φ＝90°即cosφ＝0（容性）的标度处。 对纯电感负载，因为静圈电流I及力矩M2改变 了方向，电表可动部分在M2的作用下，指针顺时针转到φ＝90°即cosφ＝0（感性）的标度 处。 对一般负载，在力矩M1和M2的功能下，指针转到相应的cosφ值的标度处。      电动系单相功率因数表可用来测定单相电路的功率因数，也可用来测量中点可接的对称三相电路的功率因数，这时电表的电压端应接相电压。对中点不可接的对称三相电路，可采用三相容量因数表来测定。