【摘  要】发电厂中总因各种各样的原因使发电机转子的转速增加，使发电机的频率也增加，在一段时间后，使发电机发生故障，造成严重后果，因此本文针对这个问题进行了理论研究，做出了可行的理论性解决方案，同时还设计出了一个可行的现实设备的方案。
　　【关键词】火电厂  发电机  转子  转矩  电阻
　　1 引言
　　在现在的电厂生产过程中，总会存在着许多的问题，而在这里，我们只讨论一个重要的问题。
　　这是一个属于电力系统的稳定性问题。电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回到原来的运行状态或者不能建立一个新的稳态运行状态，则说明系统的状态变量没有一个稳态值，而是随着时间不断增大或振荡，系统是不稳定的。
　　在电厂输送电的过程中，由于系统存在着这样、那样的故障，使得电厂发送的电能不能全部的送往系统，而有一部分电能滞留在电厂中，会引起发电机转子的转速增加，发电机的频率同时也增加，在一段时间后，使发电机也发生故障，由于这一故障发生所需要的时间很短（通常在几个周期内），发电机的闸门还没有自起动，致使发电机产生故障，以至停产。
　　发电机的转速是由作用在它转子上的转矩所总协定的，作用在转子上的转矩主要包括原动机作用在转子上的机械转矩和发电机的电磁转矩两部分。当转子维持同步转速时，上述两部分转矩是平衡的，一旦这两部分转矩不平衡时就会引起转子的加速或减速，转子就脱离了同步转速。在实际运行中，这些干扰是不可避免的，小的干扰经常不断地发生，例如电力系统中负荷的小波动;大的干扰也是时常出现的，例如电网中突然发生短路引起电流的变化而造成发电机电磁转矩的大变化等等。因此要求系统在受到各种后，发电机组经过一段过程的运动变化后仍能恢复同步运行，即角达到一个稳态值。能满足这一点，系统就是稳定的，否则就是不稳定的，必须采取相应的措施以保证系统的稳定。
　　而我们所要研究的就是机械转矩问题。
　　2 公式
　　 式中：a为转子机械角加速度，;为转子机械角速度，;J为转子的转动惯量，为作用在转子轴上的不平衡转矩;t为时间，S;为转子在额定转速时的动能，J;单位为;为发电机组的惯性时间常数，S;飞轮转矩，。
　　3 计
　　3.1 机组额定计算
　　在本次设计中我们将要引出一个新的单位量MW·CI，其中CI是周期，约为0.02S。
　　600MW机组：
　　 额定转速：3000r/min=100rad/s
　　 惯性常数：0.71KWS/（KVA）
　　额定计算：
　　3.2 故障分析并计算
　　假设，当出现故障为发电机功率的10%时，为60MW，由于是在一周期内，能量为60MW·CI
　　可求出频率f：
　　由此我们可以设计出几种可行的方案：

• 这部分能量可只由电机本身转子增速来消耗;
• 这部分能量只由我们将要设计的设备来消耗;
• 这部分能量可由电机本身转子增速和用我们将要设计的设备来消耗。

　　 通过对我们计算的数据和对经济性的考虑，我们选择第三个方案。
　　4 设备的设计与选择
　　由于在10%时转子增加的频率过大，我们就必须设计一个设备，来消耗这10%的能量，在此之前，我们可以让电机消耗一部分的能量，电机转子频率在正常情况下上下波动可不超过，我们可只按电机的转子频率增加了+0.5HZ，消耗的能量为
　　所以说在设备上我们只要消耗40.38MWCI就可以了。
　　我们假设在发电机定子绕组上截取一段绕组，电压为2KV，为了消耗40.38MWCI的能量，我们可以在此绕组上并联一些电阻。
　　可计算设备电阻的电阻值：
　　
　　现我们已知一类电阻的参数：阻值：0.1～3000，最大功率：3kW。（电阻详细参数见附录）
　　根据发电机给定的电压，可计算电阻的电大电阻值：
　　
　　可计算出需要的电阻数：
　　
　　也就是说我们如果要用这种电阻，就需要13460个电阻关联，在线路中电流为
　　注：由于一些发电机的参数不是很详细，也不是很准确，所以这里的计算数值只供设计参考，不能做为选择电器元件的标准。如需选用电器元件，要另行计算。
　　5 小结
　　电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题，对电网安全、优质、经济运行有重要作用。由于篇幅限制，本文给出了降低转子频率过大的计算方法，做出了可行的理论性解决方案，同时还设计出了一个可行的现实设备的方案。 　　附录 大功率无感陶瓷电阻介绍
　　这种电阻在中、高频电路，大电流脉冲电路，高电能吸收电路，间歇供电电路中应用有着独特的优越性，其特点：

• 无电感

电阻体导电，电阻元件电感很小，小于0.4μH，是其它种类无感电阻电感量的几十分之一，甚至小于电阻两端接线的电感，在应用中完全可以忽略不计，视为无感。

• 耐大电流冲击

电阻体由百分之百的无机材料构成，热容大，同样的温升可吸收较大的电能。

• 有多种系列，功率及阻值范围广

根据使用和安装的不同需求，通过集成装配达到各种功率和阻值， 最大功率可达几十千瓦。

• 产品造型多样，适用性強，设计灵活

除了已有的长方板形、饼形种类外，还可按用户的要求设计制造，为用户提供适用性更強的配套产品。
　　典型应用：

• 晶闸管保护电路的阻容吸收电阻，IGBT绝缘栅晶体管保护电阻
• 高压设备过电压保护电阻、高压断路器主断口并联的阻尼电阻
• 大功率负荷模拟电阻
• 电力设备用保护接地电阻

　　系 列
　　额定
　　功率
　　W
　　阻值
　　范围
　　Ω
　　外形尺寸
　　安 装 孔
　　图例

L

S
　　B
　　H
　　E
　　数量
　　N
　　直径
　　ф
　　中心距
　　S×E
　　RNWf2
　　100
　　0.5-100

96

80
　　45
　　174
　　2
　　6.5
　　80
　　图A
　　200
　　0.5-200

117

101
　　101
　　300
　　0.5-300

138

122
　　122
　　400
　　0.5-400

180

164
　　164
　　500
　　0.2-500

222

206
　　206
　　1000
　　0.1-1000

222

206

130
　　85
　　4
　　6.5
　　206×85
　　图B
　　1500
　　0.1-1500

264

248

130
　　85
　　248×85
　　2000
　　0.1-2000

264

248
　　215
　　170
　　248×170
　　3000
　　0.1-3000

264

248
　　300
　　255
　　248×255
　　RNWf2型电参数及外形尺寸
　　参考文献

• 范锡普主编.发电厂电气.电力出版社，1995年11月
• 天津大学黄纯华主编.发电厂电气部分课程设计参考资料.水利电力出版社
• 钱亢木.大型火力发电厂厂用电系统.中国电力出版社，2001年10月第1版
• 李光琦编.电力系统暂态分析.北京：中国电力出版社，1985
• 陈珩编.电力系统稳态分析.北京：中国电力出版社，1985
• 贺家李编.电力系统继电保护原理.北京：中国电力出版社，1980
• 国家电力公司水电建设部主编.600火MW电机组建设启示录.北京：中国电力出版社，1999