曲线，即U=f（IL）。如图3–8所示为不同功率因数时的负载特性曲线。
当cos?值不同，我们即可得到不同负荷种类的负载特性曲线。
图3–8 同步发电机的负载特性曲线
用负载特性曲线、空载特性曲线、短路特性，可以测定发电机的基本参数，是发电机设计、制造的主要技术数据。
四、外特性
同步发电机的外特性，是指发电机在额定转速下，保持励磁电流和功率因数不变时，端电压U与负载电流I之间的关系曲线。图3–9所示为发电机带不同功率因数负载时的外特性曲线。
图3–9 同步发电机的外特性曲线 1—感性负载；2—电阻性负载；3—容性负载
曲线1为感性负载时的外特性曲线，它是随I增大而下降的曲线，这是因为，当感性负载电流增加时，由于电枢磁场对转子磁场呈去磁作用，同时漏抗压降随之增大，所以端电压随之下降；曲线2是纯电阻负
?，其电载时的外特性曲线，这是一条略有下降的曲线，这是因为，当cos?=1时，负载电流?I仍滞后于E0枢磁场也有去磁作用，但去磁程度较小；曲线3是容性负载时的外特性曲线，它是随I增大而上升的曲线，这是因为，容性负载电流增加时，电枢磁场对转子磁场呈助磁作用，电枢磁场的助磁作用随电流增加而增强，感应电动势增大，所以端电压随之上升。
五、调整特性
调整特性是指同步发电机在额定转速下，端电压和负载功率因数不变时，励磁电流与负载电流的关系曲线，图3–10是同步发电机在不同功率因数时的调整特性曲线。
图3–10 同步发电机的调整特性曲线 1—感性负载；2—电阻性负载；3—容性负载
图中曲线1和曲线2分别是感性负载和电阻性负载时的调整特性，可见为保持发电机端电压不变，随着负载电流的增加，必须相应地增大励磁电流，以补偿负载电流所产生的电枢磁场的去磁作用。因此这两种情况下的调整特性曲线都是上升的。而容性负载时，为了抵消电枢磁场的助磁作用，保证电压不变，随负载的增加，需要相应的减小励磁电流，因此这种情况下的调整特性是下降的，如曲线3所示。
六、功角特性 功角特性是指同步发电机接在电网上稳态运行时，发电机的电磁功率与功角之间的关系。所谓功角是
?和端电压U?之间的相位角。由图3–11所示同步发电机的相量图可得： 指发电机的空载电势E0PG?UIcos??E0Usin? Xd （3–4）
式中：PG——发电机一相的电磁功率；
U——发电机的相电压； I——发电机的相电流； E0——发电机的空载电势； Xd——发电机的同步电抗； ?——功率因数角； ?——功角。
式（3–4）表明，在发电机的端电压及励磁电流不变时，电磁功率PG的大小决定于?角的大小。所以称?角为功角。电磁功率随着功角的变化曲线，称为功角特性曲线如图3–12所示。
图3–11 同步发电机的简化相量图 图3–12 同步发电机的功角特性曲线
从功角特性曲线可知，同步发电机的电磁功率PG与功角成正弦函数关系。当功角从零逐渐增加到90?时，电磁功率PG随着功角?的增加而增加；当?=90?时，电磁功率达到最大值，即
PGmax?E0U Xd （3–5）
当功角?从90?继续增加到180?时，电磁功率随功角的增加而减小；当? > 180?时，电磁功率由正变负，说明发电机不再向电网输送有功功率，而从电网吸收有功功率，即电机从发电机运行状态变成电动机或调相机运行状态。
功角?是同步发电机运行的一个重要变量。它不仅决定了发电机输出功率的大小，而且能表明电机的运行状态。
第三节 同步发电机的启、停操作
一、启动前的准备
发电机安装或检修完毕，得到系统调度的命令即可将其启动，并投入运行。启动前，为保证发电机的安全可靠，必须对有关设备和系统进行一系列检查、测量和试验。只有下述全部项目都合格后，方可启动机组。
1．需要检查的项目
（1）发电机—变压器组的一、二次设备安装或检修终结后，在启动前应将工作票全部收回。详细检查各部分及其周围的清洁情况，各有关设备、仪表是否完好，短路线和接地线是否拆除，检修人员是否已撤离现场。
（2）检查升压变压器和厂用变压器油位是否正常，各散热器蝴蝶阀、冷油器进出油阀是否全开，主断路器油位、操作机构是否正常。
（3）将经过过滤与干燥的压缩空气通入发电机，保持机座内压力达到0.3 MPa，并在转子静止状态下，检查发电机水路的密封性。
（4）进水前检查滤净设备是否完好，水质的导电率、硬度、pH值等是否达到要求。
（5）检查轴承润滑油路及高压顶轴设备，在油压大于15 MPa时，顶起高度是否大于0.04mm。
（6）打开定子汇水管上的排气阀门，启动冷却水泵，开启定子绕组的进水阀，待从排气阀门溢水时关闭汇水管上的排气阀门，维持定子进水压力为0.2～0.5 MPa。 2．需要测量的项目
（1）在冷态下测量转子绕组的直流电阻和交流阻抗。 （2）测量定子、转子绕组的绝缘电阻。
定子绕组的绝缘电阻采用1000～2500V摇表测量，其绝缘电阻值未作规定，但若测得结果较前次有明显降低（如为前次的1/3～1/5），则应查明原因并将其消除；转子线圈的绝缘电阻应包括发电机转子及向其供电的励磁机回路，测量时应采用500～1000V摇表。励磁回路全部绝缘电阻若低于0.5M?时，应采取措施加以恢复。
3．需要进行试验的项目
（1）在通水情况下，进行发电机定子绕组对地交流耐压试验，试验电压为
0.75 (2UN + 3000) =32250 (V) (3–10)
式中 UN—发电机的额定电压，试验时间为1min。
（2）对定子绕组水路进行0.75MPa、8h的水压试验，应无渗漏现象。在额定水压下通水循环4h以后，绝缘电阻仍应符合要求。 二、启动
当发电机的定子和转子内冷却水水质、水温、压力等均符合规程规定，冷却器通水正常，高压顶轴油压大于规定值时，即可启动转子。在转速超过200r/min时停止顶轴。应注意，发电机开始转动后，即应认为发电机及其全部电气设备均已带电。 对安装和检修后第一次启动的机组，应缓慢升速并监听发电机的声音，检查轴承给油情况及振动情况。在确认无摩擦、碰撞声后，逐渐增加转速，然后迅速通过一阶临界转速。通过临界转速时，轴承座的振动值要大些，但不应大于0.1mm。这时还要检查集电环上的电刷是否有跳动、卡涩或接触不良现象，如有，应设法消除。如无异常情况，即可升速至额定转速3000r/min。 三、升压
当汽轮发电机升速至额定转速且定子绕组已通水的情况下，就可以加励磁升高发电机定子绕组电压，简称升压。发电机电压的升高速度一般不作规定，可以立即升至规定值，但在接近额定值时，调整不可过急，以免超过额定值。升压时还应注意：
（1）三相定子电流表的指示均应等于或接近于零，如果发现定子电流有指示，说明定子绕组上有短路（如临时接地线未拆除等），这时应减励磁至零，拉开灭磁开关进行检查。
（2）三相电压应平衡，同时也以此检查一次回路和电压互感器回路有无开路。
（3）当发电机定子电压达到额定值时，应检查转子电流是否和空载电流值相符合。此时应将发电机的
励磁整流A、B柜内的“均流/均流退”小开关切至“均流”位置，检查A、B柜均流正常，检查A、B柜输出与转子电流相符、参考电压相等。 四、并列
当发电机电压升到额定值后，可准备对电网并列。并列是一项非常重要的操作，必须小心谨慎，操作不当将产生很大的冲击电流，严重时会使发电机遭到损坏。发电机的同期并列方法有二，即准同期并列与自同期并列，分别介绍如下： 1．准同期并列
准同期并列是一种常用的基本同期并列方式，并列时应满足以下三个条件： （1）待并发电机的电压与系统电压相等。 （2）待并发电机的频率与系统频率相等。
（3）待并发电机的电压相位角与系统的电压相位角一致。
并列操作可以手动进行，称为手动准同期；也可以自动进行，称为自动准同期。自动准同期需借助于专有的自动准同期装置进行。
进行手动准同期操作前，应确认主断路器、隔离开关位置正确，如有屏幕显示器，也可通过画面确认。还应确认操作开关及同期开关位置正确（不允许有第二个同期开关投入）。接着可投入同期表盘，同期表开始旋转，同期灯也跟着时亮时暗。这时可能还要少许调整发电机端电压，以满足第1个并列条件。调整的方法是调整自动电压调节器的电压给定开关（特殊情况下也可利用调节器内的“手动回路开关”或感应调压器进行调压），继而调整发电机的转速以满足第2、3个并列条件。当3个条件都满足时，同期表指针指在同期位置，同期灯最暗，表示已到达同步点，但一般是在指针顺时针方向缓慢旋转，且接近同步点（预留到达同步点的主断路器合闸时间）时，即可合闸，使发电机与系统并列。随即可增加发电机的励磁电流和有功负荷，确认发电机已带上5%的负荷，即15MW的有功负荷和7～10Mvar的无功负荷，记下并列时间，切断同期表开关和同期开关，并列操作完成。
发电机手动准同期操作是否顺利，与运行人员的经验有很大关系，经验不足者往往不易掌握好合闸时机，从而发生非同期并列事故。因此，现在广泛采用自动准同期装置进行自动准同期并列。
自动准同期并列装置的功能是根据系统的频率，检查待并发电机的转速，并发出调速脉冲去调节待并发电机的转速，使其高出系统一预整定数值。然后检查同期的回路开始工作，当待并发电机以微小的转速差向同期点接近，且待并发电机与系统的电压差在±10%以内时，它就提前按一个预先整定好的时间发出合闸脉冲，合上主断路器，实现与系统的并列。
应该说明，某些自动准同期装置只能发出“调速”脉冲，而不发出“调压”命令，因而并列时仍要人工调整励磁调节器的“给定”开关，使待并发电机电压与系统电压相等。 2．自同期并列
自同期并列的方法是，当待并发电机的转速接近额定转速(相差±2%范围之内)时，在励磁开关断开的情况下，先合上发电机的主开关，然后再自动合上励磁开关，加上励磁，使发电机自动拉入同步。采用自同期并列的优点是： （1）操作简单；
（2）可防止非同期并列引起的危险；
（3）在紧急情况下，可以很快地将发电机并入系统，对加速事故的处理有很重要的意义。 自同期并列的缺点是，并列时待并发电机会受到较大电流的冲击，甚至使系统电压降低。对于100MW以下的任何发电机，在系统运行条件允许的情况下，均可采用自同期并列。对于100MW及以上的发电机，是否能采用自同期并列，应经过试验后慎重决定。 五、负荷接带与调整
发电机并列后，即可按规程规定接带负荷，其有功负荷的增加速度决定于汽轮机。一般由值班员进行加负荷与调整负荷的操作。
有功负荷的调整是通过汽轮机的同步器电动机进行的，即调整汽轮机的进汽量，该操作可由值班员或由自动装置协调控制。有功负荷的增加速度通常由汽轮机和锅炉的工作条件决定，但无论是开机或正常运行，增加速度都不能过快。
