水轮发电机组的基本参数简介

1.功率和功率因数

（1）功率。功率表示一台水轮发电机单位时间内可以作功的能力，也就是通常说的容量。水轮发电机发出三相交流电，它的额定功率 （也称视在功率）单位用千伏安 （kVA）表示，有功功率用千瓦（kW）表示。

电压与电流是发电机的主要参数。发电机正常运行时的工作电压，称为额定电压，在额定电压、额定容量运行时，所发出的电流称为额定电流。单相交流发电机产生的电压单位为kV。三相交流发电机的视在功率则为

式中 U——额定线电压，V；

I——额定线电流，A；

S——视在功率，kVA。

发电机的电压和电流的相位由负荷的性质决定，电流的交换可以超前或滞后于电压。在计算功率时可把电流分解为两个分量：一个与电压同相，称为有功分量；另一个与电压相垂直，称为无功分量。把有功分量电流与电压的乘积除以1000称为有功功率，以千瓦（kW）为单位表示；把发电机电压与无功电流分量的乘积除以1000称为无功功率，以千乏（kvar）为单位。对于对称三相负载，总的有功功率和无功功率还要乘以。

（2）功率因数。发电机的有功功率与视在功率的比值，称为功率因数 （cosφ）。它的大小视电力系统的情况而定，一般在0.8～0.9之间。

发电机的设计是以视在功率为根据的，但它能够输出的有功功率，是由水轮机的轴功率输出来决定的。

2.效率

发电机的效率，是发电机输出的有功功率与输入到发电机的水轮机轴的功率之比。发电机的主要损耗有定子、转子绕组中的铜损、有效铁芯中产生的铁损、推力轴承和导轴承的机械磨损、发电机转动时的风磨损，以及其他附加损耗等。所有这些损耗都变为热能，使发电机的温度升高。

提高水轮发电机组的效率有很大的经济意义。具体措施有采用高导磁性能、低耗损的硅钢片以减少铁损，改善通风以降低风损，以及减少推力轴承的损耗等。现在大型水轮发电机的效率可达97%～98%。

3.额定转速及飞逸转速(www.xing528.com)

（1）额定转速。水轮机在正常运行时的稳定转速称为水轮机额定转速，发电机额定转速必须是同步转速。同步转速n必须满足

由于我国交流电频率f规定为50Hz，所以额定转速与磁极对数P有着固定的关系。

当水轮机与水轮发电机同轴（直接）连接时，发电机的转速等于水轮机的转速。当水轮机转速低于发电机转速，发电机转速与水轮机转速之比就是增速装置的增速比。

发电机转速的高低，对发电机型式、频率、尺寸、重量、造价等都有影响。因为发电机的磁极对数决定于发电机转速即水轮机转速，转速愈低，磁极数就愈多，这时发电机直径就必须增大，这对发电机来说是不经济的。

采用增速装置可使发电机磁极对数减少，直径减小，发电机投资节省，厂房面积减小，但增速装置存在机械摩擦损耗及增加设备投资。一般低水头小型水电站的机组转速较低，为节省发电机投资，常采用间接连接。

【例7-3】 某水电站水轮机额定转速为375r/min，若水轮机与发电机直接连接，则发电机磁极对数P=3000/375=8对。若该水电站水轮机与发电机改为间接连接，并取发电机额定转速为1500r/min，则增速装置的增速比K=1500/375=4∶1，电站发电机磁极对数P=3000/1500=2对。

（2）飞逸转速。飞逸转速是指当水轮发电机跳闸甩负荷，同时调速系统失灵或遇导叶拒动，机组所能达到的最大转速。飞逸转速愈大，对强度要求也愈高。水轮发电机的强度设计应保证在飞逸转速下运行两分钟而不损坏。当发电机发生飞逸后，必须停机检查发电机转动部分有无损坏或松动。

飞逸转速一般与水轮机型式和最高水头等有关。混流式或冲击式水轮机飞逸转速一般为1.6～2.2倍的额定转速，轴流式水轮机飞逸转速一般为2.0～2.6倍的额定转速。

4.转动惯量

转动惯量是反映转动部分在转动过程中惯性大小的量，也就是说代表转动部分保持它原来运动状态的能力。当驱动转速忽高于或忽低于额定转速时，由于飞轮转动时的惯性，不会立即忽高忽低，会延缓转速的变化。延缓时间的长短与飞轮的直径和质量 （重量）有关。

水轮发电机在运行时，负荷时常会有变动，但是必须保证机组转速的相对稳定，这样，就要求水轮发电机组的转动部分有类似飞轮的作用来稳定转速，就是说转动惯量要大。

转动惯量用GD2表示，单位为kg·m2。其中G是转动部分的质量 （重量），D 是转动部分的直径。由于整个水轮发电机组转动部分以磁轭和磁极为最重，它们所处位置的直径也最大，所以水轮发电机组的转动惯量主要决定于磁轭和磁极，它的飞轮效应约占整个转动部分的90%。对小型水轮发电机有时采用加装一个飞轮，人为地加大转动部分的质量（重量），以满足转动惯量的需要。