電力系統(tǒng)自動裝置實驗報告課件

1、電力系統(tǒng)自動裝置原理實驗指導(dǎo)書 廣西大學(xué)電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗室電力系統(tǒng)自動裝置原理實驗報告班 級：姓 名： 學(xué) 號：指導(dǎo)老師：21實驗一 發(fā)電機自動準(zhǔn)同期裝置實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件；2、掌握微機準(zhǔn)同期控制裝置及模擬式綜合整步表的基本使用方法；3、熟悉同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列過程；4、學(xué)會觀察、分析有關(guān)實驗波形。二、實驗基本原理（一）控制發(fā)電機運行的三個主要自動裝置同步發(fā)電機從靜止過渡到并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)，一般要經(jīng)歷以下幾個主要階段：（1）起動機組，使機組轉(zhuǎn)速從零上升到額定轉(zhuǎn)速；（2）起勵建壓，使機端電壓從殘壓升到額定電壓；（3）合出口斷路器，將同步發(fā)電機

2、無擾地投入電力系統(tǒng)并列運行；（4）輸出功率，將有功功率和無功功率輸出增加到預(yù)定值。上述過程的控制，至少涉及3個自動裝置，即調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器和準(zhǔn)同期控制器。它們分別用于調(diào)節(jié)機組轉(zhuǎn)速/功率、控制同步發(fā)電機機端電壓/無功功率和實現(xiàn)無擾動合閘并網(wǎng)。（二）準(zhǔn)同期并列的基本原理將同步發(fā)電機并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準(zhǔn)同期并列方式。準(zhǔn)同期并列要滿足以下四個條件：（1）發(fā)電機電壓相序與系統(tǒng)電壓相序相同；（2）發(fā)電機電壓與并列點系統(tǒng)電壓相等；（3）發(fā)電機的頻率與系統(tǒng)的頻率基本相等；（4）合閘瞬間發(fā)電機電壓相位與系統(tǒng)電壓相位相同。具體的準(zhǔn)同期并列的過程如下：先將待并發(fā)電機組先后升至額定轉(zhuǎn)速和額定電壓，然后通

3、過調(diào)整待并機組的電壓和轉(zhuǎn)速，使電壓幅值和頻率條件滿足，再根據(jù)“恒定越前時間原理”，由運行操作人員手動或由準(zhǔn)同期控制器自動選擇合適時機發(fā)出合閘命令，使出口斷路器合上的時候相位差盡可能小。這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小，并且機組投入電力系統(tǒng)后能被迅速拉入同步。自動準(zhǔn)同期并列，通常采用恒定越前時間原理工作，這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準(zhǔn)同期控制器根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準(zhǔn)同期條件是否滿足，在不滿足要求時閉鎖合閘并且發(fā)出均壓、均頻控制脈沖。當(dāng)所有條件均滿足時，在整定的越前時刻送出合閘脈沖。正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差，其幅值作周期性的正弦規(guī)律變化。它能反映兩個待

4、并系統(tǒng)間的同步情況，如頻率差、相角差以及電壓幅值差。線性整步電壓反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規(guī)律，其波形為三角波。它能反映兩個待并系統(tǒng)間的頻率差和相角差，并且不受電壓幅值差的影響，因此得到廣泛應(yīng)用。（三）同期點發(fā)電廠發(fā)電機的并列操作斷路器，稱為同期點。除了發(fā)電機的出口斷路器之外在一次電路中，凡有可能與發(fā)電機主回路串聯(lián)后與系統(tǒng)（或另一電源）之間構(gòu)成唯一斷路點的斷路器，均可作為同期點。例如，發(fā)電機變壓器組的高壓側(cè)斷路器，發(fā)電機三繞組變壓器組的各側(cè)斷路器等，都可作為同期點。在同期點應(yīng)裝設(shè)準(zhǔn)同期裝置。關(guān)于準(zhǔn)同期并列的詳細(xì)介紹，請參看楊冠城主編的教材電力系統(tǒng)自動裝置原理(第四版)的相關(guān)章節(jié)

5、。三、實驗設(shè)備簡介實驗室的微機準(zhǔn)同期裝置型號為HGWT-04，安裝在實驗室主測量控制試驗臺的正中央，其面板圖如圖3-1所示。圖3-1 HGWT-04微機準(zhǔn)同期控制器的面板圖（一）、面板簡介1、數(shù)碼顯示器主要用以顯示發(fā)電機頻率、發(fā)電機電壓、系統(tǒng)頻率、系統(tǒng)電壓及準(zhǔn)同期控制整定參數(shù)；2、指示燈它們是：+24V電源、微機正常、同期命令、參數(shù)設(shè)置、頻差閉鎖、加速、減速、壓差閉鎖、升壓、降壓、相差閉鎖、合閘出口、DL合、圓心。3、LED旋轉(zhuǎn)燈光整步表用48只發(fā)光二極管圍成一個圓圈，表示360°相角（每點7.5°）。用點亮二極管的方法指示當(dāng)前相角，因此當(dāng)相角在0360°之間變化

6、時，燈光就旋轉(zhuǎn)起來，如同整步表一樣。如將接入準(zhǔn)同期控制器的系統(tǒng)電壓取自線路末端，該燈光整步表還可在發(fā)電機并入系統(tǒng)后指示發(fā)電機機端電壓與系統(tǒng)電壓之間的功角。（二）、操作按鈕一共有6個按鈕，它們是【同期命令】、【參數(shù)設(shè)置】、【參數(shù)選擇】、下三角【】、上三角【】、【復(fù)位】。（三）顯示畫面說明顯示器顯示內(nèi)容：顯示組1：發(fā)電機頻率Hz發(fā)電機電壓V系統(tǒng)頻率Hz系統(tǒng)電壓V顯示組2：頻 差電壓差允許頻差 允許電壓差顯示組3：頻 差 相角差允許頻差 越前角顯示組4：1 1 1 1 1 1 1 1（或2 2 2 2 2 2 2 2）相角差整定電壓（V） 電壓差整定電壓（V）顯示組5：以十六進(jìn)制顯示如下：開入1H開

7、入1L開入2H開入2L開出1H開出1L開出2H開出2L按鈕H按鈕LP2DHP2DLBZ1HBZ1LBZ2HBZ2L注意：通過按增、減按鈕，可以切換顯示組別。四、實驗內(nèi)容和步驟（一）自動準(zhǔn)同期的準(zhǔn)備工作1、投入無窮大電源并合上線路開關(guān)至發(fā)電機同期點；2、啟動原動機，按照模擬要求選擇相應(yīng)的模擬方式，將機組轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速；3、發(fā)電機建壓到額定電壓；4、選擇待并列的機組編號為1號機，將同期方式選為自動同期。（二）自動準(zhǔn)同期并列1、按下微機準(zhǔn)同期裝置面板上的【同期命令】按鈕，注意觀察信號燈和顯示器的變化過程；2、用錄波儀將合閘瞬間的機端電流波形記錄下來；3、跳開出口斷路器，將發(fā)電機組與系統(tǒng)解列。（三）

8、觀察與分析1、操作調(diào)速器上的增速或減速按鈕調(diào)整機組轉(zhuǎn)速，記錄微機準(zhǔn)同期控制器顯示的發(fā)電機和系統(tǒng)頻率。觀察并記錄旋轉(zhuǎn)燈光整步表上燈光旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度與頻差方向及頻差大小的對應(yīng)關(guān)系，將相關(guān)結(jié)果記錄于表3-1。表3-1 不同頻差時旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光旋轉(zhuǎn)情況記錄表操作頻差旋轉(zhuǎn)燈光整步表燈光大小方向旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度逐漸增速，使機組頻率上升到51Hz小正順時針比較快逐漸增速，使機組頻率上升到52Hz大正順時針很快逐漸減速，使機組頻率下降到49Hz小負(fù)逆時針比較快逐漸減速，使機組頻率下降到48Hz大負(fù)逆時針很快2、使發(fā)電機與系統(tǒng)的頻差維持在一個定值，通過按增磁、減磁按鈕，觀察旋轉(zhuǎn)燈光整步表的燈光旋轉(zhuǎn)方向和

9、旋轉(zhuǎn)速度是否受影響。3、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電壓，觀察并記錄微機準(zhǔn)同期控制器的頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規(guī)律，將結(jié)果記錄于表3-2。表3-2 頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規(guī)律表操作指示燈亮熄規(guī)律記錄逐漸降低轉(zhuǎn)速，直到頻差閉鎖燈亮當(dāng)發(fā)電機頻率降到47Hz以下時，頻差閉鎖燈亮逐漸降低電壓，直到壓差閉鎖燈亮當(dāng)電壓降到95V以下時，壓差閉鎖燈亮，增至97.7V時，壓差閉鎖燈滅調(diào)整轉(zhuǎn)速和電壓，使頻差、壓差為0，但相差較大當(dāng)相差超過30度時，相差閉鎖燈亮，否則，相差閉鎖燈滅4、將發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓接入錄波儀，觀察正弦整步電壓（即脈動電壓）波形，觀察并記錄電壓幅值差大小與正弦整步電壓最小幅值間的關(guān)系；

10、觀察并記錄正弦整步電壓幅值達(dá)到最小值得時刻所對應(yīng)的整步表指針位置和燈光位置。（四）偏離準(zhǔn)同期并列條件合閘（選做）本實驗項目僅限于實驗室進(jìn)行，不得在電廠機組上使用！選擇手動并列方式，進(jìn)行單獨一種并列條件不滿足情況下的手動準(zhǔn)同期并列試驗，記錄功率表沖擊情況：1、電壓差、相角差條件滿足，頻率差不滿足，在fF>fX和fF<fX時手動合閘，觀察并記錄實驗數(shù)據(jù)，分別填入表3-3（注意：頻率差不要大于0.5Hz）。2、頻率差、相角差條件滿足，電壓差不滿足，VF>VX和VF<VX時手動合閘，觀察并記錄實驗數(shù)據(jù)，分別填入表3-3（注意：電壓差不要大于額定電壓的10%）。3、頻率差、電壓差

11、條件滿足，相角差不滿足，順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)時手動合閘，觀察并記錄實驗數(shù)據(jù)，分別填入表3-3（注意：相角差不要大于30º）。表3-3 頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規(guī)律表fF>fXfF<fXVF>VXVF<VX順時針逆時針P（kW）0.36-0.48000Q（kVAR）000.6-0.760注：有功功率P和無功功率Q也可以通過微機勵磁調(diào)節(jié)器的顯示觀察。（五）停機當(dāng)同步發(fā)電機與系統(tǒng)解列之后，按調(diào)速器的【停機/開機】按鈕使停機燈亮，即可自動停機，當(dāng)機組轉(zhuǎn)速降到85%以下時，微機勵磁調(diào)節(jié)器自動逆變滅磁。待機組停穩(wěn)后斷開原動機開關(guān)，跳開勵磁開關(guān)以及線路和無窮大電

12、源開關(guān)。注意事項：當(dāng)微機準(zhǔn)同期裝置面板上的指示燈、數(shù)碼管顯示都停滯不動時，此時微機準(zhǔn)同期控制器處于“死機”狀態(tài)，按一下“復(fù)位”按鈕可使微機準(zhǔn)同期控制器恢復(fù)正常。五、實驗報告要求1、描述正常自動準(zhǔn)同期并列過程中，按下微機準(zhǔn)同期裝置面板上的【同期命令】按鈕后，結(jié)合微機準(zhǔn)同期裝置面板上的指示燈、顯示器顯示內(nèi)容的變化，分析自動準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過程。答：微機準(zhǔn)同期裝置正常工作時，LED旋轉(zhuǎn)燈光整步表上的燈依次閃爍，圓心燈亮。顯示器顯示為發(fā)電機的電壓和頻率及系統(tǒng)的電壓和頻率，按下微機準(zhǔn)同期裝置面板上的【同期命令】按鈕后，【同期命令】指示燈亮，旋轉(zhuǎn)燈閃爍速度逐漸減慢。此時，微機準(zhǔn)同期控制器將自動進(jìn)行均壓、均

13、頻控制并檢測合閘條件，顯示器上的電壓、頻率改變，合閘條件滿足時圓心燈滅，旋轉(zhuǎn)燈上的0°指示燈亮，進(jìn)行合閘操作。2、分析正常自動準(zhǔn)同期并列時的機端電壓、電流波形。答：正常自動準(zhǔn)同期并列是，對電網(wǎng)沖擊很小，機端電壓和電流波形畸變不大，波形成正弦。3分析不同頻差時，旋轉(zhuǎn)燈光整步表上燈光旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度與頻差方向及頻差大小的對應(yīng)關(guān)系。4、分析頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規(guī)律。答：頻差閉鎖：當(dāng)頻差較大時，頻差閉鎖指示燈亮，閉鎖同期功能，若此時按下同期按鈕，增速（減速）指示燈亮，當(dāng)頻差減小到一定范圍時，頻差閉鎖指示燈滅，允許同期； 壓差閉鎖：當(dāng)壓差較大時，壓差閉鎖指示燈亮，閉鎖

14、同期功能，當(dāng)壓差回復(fù)到允許同期的范圍內(nèi)時，壓差閉鎖指示燈滅； 相差閉鎖：當(dāng)相差較大時，相差閉鎖指示燈亮，閉鎖同期功能，當(dāng)相差恢復(fù)到允許同期的范圍內(nèi)時，相差閉鎖指示燈滅。5、分析正弦整步電壓波形的變化規(guī)律，并分析正弦整步電壓幅值達(dá)到最小值時所對應(yīng)的整步表指針位置和燈光位置。答：正弦整步電壓波形的是正弦脈動波，它的包絡(luò)是正弦型的，即和之差幅值是包絡(luò)的，是正弦變化。 整步電壓幅值最小時，整步表燈光位于最上方。6、實驗心得。這次實驗使我加深理解同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件，掌握微機準(zhǔn)同期控制裝置及模擬式綜合整步表的基本使用方法；熟悉同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列過程。六、思考

15、題1、相序不對（如系統(tǒng)側(cè)相序為A、B、C、為發(fā)電機側(cè)相序為A、C、B），能否并列？為什么？答：相序不對不允許并列。相序不同相當(dāng)于兩相短路，會形成很大的環(huán)流，輕則設(shè)備開關(guān)跳閘，重則電源網(wǎng)絡(luò)（總變電站）跳閘，導(dǎo)致網(wǎng)域大部分停電事故。2、電壓互感器的極性如果有一側(cè)（系統(tǒng)側(cè)或發(fā)電機側(cè)）接反，會有何結(jié)果？答：會使得相角相差180°，如果仍以相同條件進(jìn)行同期合閘操作，此時合閘的電壓差是最大的，合閘將引起非常大的沖擊電流。3、準(zhǔn)同期并列與自同期并列，在本質(zhì)上有何差別？如果在這套機組上實驗自同期并列，應(yīng)如何操作？答：本質(zhì)區(qū)別是是否需要檢測同期。自同期法并列是將未勵磁而轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機投入系統(tǒng)

16、并立即（或經(jīng)一定時間）加上勵磁，讓系統(tǒng)將發(fā)電機拖入同步，不需要檢測同期；而準(zhǔn)同期并列是在所有并列條件滿足的情況下才將發(fā)電機投入系統(tǒng)，需要檢測同期。   如果在這套機組上實驗自同期并列，應(yīng)：1、將發(fā)電機拖到接近同步轉(zhuǎn)速；2、合上并列斷路器，將發(fā)電機投入系統(tǒng)；3、立即加上勵磁。4、合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關(guān)？頻率差變化或電壓差變化時，正弦整步電壓的變化規(guī)律如何？答：與合閘時候的電壓幅值差，合閘相角差，發(fā)電機次暫態(tài)電抗，電力系統(tǒng)等值電抗， 發(fā)電機交軸次暫態(tài)電抗，發(fā)電機交軸次暫態(tài)電勢等因素有關(guān)。頻率差變化或電壓差變化時，正弦整步電壓的隨著頻率差變化或電壓差

17、變化而變化。因為不僅與電壓差值有關(guān)，還與合閘相角差有關(guān)，而頻率差是也會變化。所以正弦整步電壓隨著它們的變化而變化。5、當(dāng)兩側(cè)頻率幾乎相等，電壓差也在允許范圍內(nèi)，但合閘命令遲遲不能發(fā)出，這是一種什么現(xiàn)象？應(yīng)采取什么措施解決？答：這是存在合閘相角差的現(xiàn)象，應(yīng)該采取恒定越前相角或者恒定越前時間方法進(jìn)行合閘操作。6、在fF> fX或者fF<fX，VF> VX 或者VF< VX下并列，機端有功功率表及無功功率表的指示有何特點？為什么？答：fF> fX：有功功率為正，無功功率為負(fù)       &#

18、160;    fF<fX：有功功率為負(fù)，無功功率為正            VF> VX：有功功率為零，無功功率為正            VF< VX：有功功率為零，無功功率為負(fù)七、實驗總結(jié)1、準(zhǔn)同期并列須滿足發(fā)電機相序、電壓、頻率、相位分別與系統(tǒng)相序、電壓、頻率、相位一致。2

19、、自動準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過程：1）調(diào)整發(fā)電機電壓幅值使其與系統(tǒng)電壓幅值相等；2）調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速使發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率相等；3）在相位重合前一定時刻發(fā)合閘脈沖（斷路器的固有合閘時間），合上斷路器。3、頻差不同時，整步表上燈光旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度與頻差方向及頻差大小有關(guān)。當(dāng)fF> fX時，整步表上燈光順時針方向旋轉(zhuǎn)，且頻差越大，旋轉(zhuǎn)速度也越大；當(dāng)fF<fX時，整步表上燈光逆時針方向旋轉(zhuǎn)，且頻差越大，旋轉(zhuǎn)速度也越大。實驗二 同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)原理和勵磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)；2、了解自并勵勵磁方式和它勵勵磁方式的特點；3、了解微機勵磁調(diào)節(jié)器的基本

20、控制方式；4、熟悉微機勵磁調(diào)節(jié)器的使用方法及常規(guī)勵磁系統(tǒng)試驗的基本試驗方法；5、熟悉三相全控橋整流、逆變的工作波形，觀察觸發(fā)脈沖及其相位移動；二、實驗基本原理同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成，它們和同步發(fā)電機一起構(gòu)成一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵磁自動控制系統(tǒng)。同步發(fā)電機勵磁控制的基本任務(wù)主要包含以下三個方面：穩(wěn)定電壓，合理分配無功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。同步發(fā)電機在并網(wǎng)前，勵磁調(diào)節(jié)器在自動方式運行時能維持機端電壓在恒定水平，當(dāng)操作【增磁】、【減磁】按鈕時，可以升高或降低發(fā)電機的電壓；當(dāng)發(fā)電機并網(wǎng)運行時，操作【增磁】、【減磁】按鈕，可以增加或減少發(fā)電機的無功輸出，而機

21、端電壓按調(diào)差特性曲線變化。當(dāng)發(fā)電機正常運行時，控制角小于90°；當(dāng)停機時大于90°，實現(xiàn)逆變滅磁。三、實驗內(nèi)容和步驟（一）自并勵方式下起勵實驗1、啟動原動機，將機組轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速。2、合WL-04微機勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)及負(fù)阻器屏工作電源。3、切換【勵磁方式】轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇勵磁方式為微機自并勵。4、合上磁場開關(guān)。5、設(shè)置控制方式為恒UF控制。6、檢查控制參數(shù)與試驗要求值是否相符。7、設(shè)置允許起勵。8、起勵，發(fā)電機開始建壓并快速穩(wěn)定在空載額定。注意觀察在起勵時勵磁電流和勵磁電壓的變化（看勵磁電流表和電壓表）。用錄波儀記錄發(fā)電機起勵波形，觀察起勵曲線，測定起勵時間、超調(diào)、振蕩次數(shù)等指

22、標(biāo)，記錄起勵后的穩(wěn)態(tài)電壓和系統(tǒng)電壓。（二）空載調(diào)節(jié)勵磁實驗按【增磁】、【減磁】按鈕，在70%110%空載額定電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)機端電壓，用錄波儀記錄發(fā)電機機端電壓、勵磁電壓波形，用示波器記錄勵磁電壓波形，注意觀察機端電壓與勵磁電壓的關(guān)系。（三）同期并列1、投入無窮大電源并合上線路開關(guān)至發(fā)電機同期點。2、選擇待并列的機組編號為1號機，將同期方式選為自動同期。3、執(zhí)行準(zhǔn)同期并列，將發(fā)電機組與系統(tǒng)并列。（四）負(fù)載調(diào)節(jié)無功實驗1、先調(diào)節(jié)有功功率到1kW。2、按【增磁】、【減磁】按鈕增減勵磁，使無功功率在-1kW到1kW范圍內(nèi)調(diào)整，用錄波儀記錄機端電壓、機端電流、勵磁電壓波形，并用示波器記錄勵磁電壓波形，注

23、意觀察負(fù)載情況下勵磁電壓與機端電壓、無功功率的關(guān)系。（五）強勵實驗1、調(diào)整發(fā)電機有功功率為2kW，功率因數(shù)為0.8。2、在50%線路上進(jìn)行單相接地短路試驗，并用錄波儀記錄下強勵波形，測定強勵電壓倍數(shù)。3、在線路首端上進(jìn)行單相接地短路試驗，并用錄波儀記錄下強勵波形，測定強勵電壓倍數(shù)。（六）甩負(fù)荷實驗1、調(diào)整發(fā)電機運行到額定功率，有功為4kW，功率因數(shù)0.8。2、跳出口斷路器，使發(fā)電機組與系統(tǒng)解列。并用錄波儀記錄甩負(fù)荷波形，注意觀察甩負(fù)荷后機端電壓和勵磁電壓的動態(tài)過程。（七）逆變滅磁實驗手動按下【滅磁】按鈕，滅磁指示燈亮，實現(xiàn)逆變滅磁，用錄波儀記錄滅磁曲線。注意觀察勵磁電流表和勵磁電壓表的變化以及

24、勵磁電壓波形的變化。（八）他勵方式下起勵實驗1、切換【勵磁方式】轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇勵磁方式為微機他勵。2、起勵，發(fā)電機開始建壓并快速穩(wěn)定在空載額定，用錄波儀記錄發(fā)電機起勵波形。（九）跳滅磁開關(guān)滅磁實驗按下勵磁開關(guān)的【跳閘】綠色按鈕，其綠色按鈕指示燈亮，表示滅磁電阻對勵磁繞組進(jìn)行滅磁，并用錄波儀記錄發(fā)電機滅磁波形。（十）停機1、將原動機轉(zhuǎn)速降到零。2、按照主接線圖，以給系統(tǒng)送電時合線路開關(guān)相反的順序（先通后斷），把線路開關(guān)依次跳開。3、退出無窮大電源系統(tǒng)。（十一）不同角（控制角）對應(yīng)的勵磁電壓波形觀測（選做）1、勵磁方式保持他勵，選擇恒控制方式。2、合上勵磁開關(guān)。3、將示波器接到勵磁屏的勵磁電壓表的

25、信號輸入端。4、在不啟動機組的狀態(tài)下，松開微機勵磁調(diào)節(jié)器的【滅磁】按鈕，操作【增磁】、【減磁】按鈕即可逐漸減小或增加控制角，從而改變?nèi)嗳貥虻碾妷狠敵黾捌洳ㄐ?，通過示波器觀測不同角時的勵磁電壓波形。四、實驗記錄1.自并勵方式下起勵實驗波形如下圖1所示。 由圖1所示同步發(fā)電機零起升壓實驗波形可計算得：超調(diào)量：7.4%，上升時間：0.75s，振蕩次數(shù)：0.5次。在同步發(fā)電機零起升壓過程中，發(fā)電機定子三相電壓幅值基本相同，相位相差120度；負(fù)載電壓在升壓過程中會產(chǎn)生2-3倍的過電壓，機端電壓達(dá)到額定值后，負(fù)載電壓為一穩(wěn)定值。定子電流在此過程中保持恒定。2. 空載調(diào)節(jié)勵磁實驗實驗波形如下圖2所示。為

26、按【減磁】按鈕，在110%70%空載額定電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)機端電壓，得到如圖2所示波形。由圖2可知，在110%70%空載額定電壓范圍內(nèi)勵磁系統(tǒng)的自動電壓調(diào)節(jié)能穩(wěn)定、平滑地調(diào)節(jié)。機端電壓與勵磁電壓同步變化，發(fā)電機定子三相電壓始終保持幅值相等，相位相差120度。3.空載階躍實驗實驗波形如下圖3所示。由圖3所示同步發(fā)電機零起升壓實驗波形可計算得超調(diào)量：34.2%，上升時間：0.06s，振蕩次數(shù)：0.5次，超調(diào)量已超出國標(biāo)規(guī)定。發(fā)電機在空載運行中收到階躍信號擾動時，會使機端電壓升高，產(chǎn)生較高的電壓幅值。4. 負(fù)載調(diào)節(jié)實驗 實驗波形如下圖4所示。圖4為有功功率為1kW時，按【增磁】、【減磁】按鈕增減勵磁，使

27、無功功率在1kW到-1kW范圍內(nèi)調(diào)整所得。在調(diào)節(jié)無功功率的過程中，機端電壓、機端電流保持不變，勵磁電流（電壓）隨無功功率絕對值的減小而下降、隨無功功率絕對值的增大而上升；有功功率隨無功功率的減小而上升。可見，無功功率與勵磁電壓有關(guān)。5. 強勵實驗 實驗波形如下圖5所示。圖5記錄的波形為發(fā)生AB相間短路，短路時間等于0.3s，短路后電壓下降到55%，短路故障消除后，電壓恢復(fù)到短路故障前的狀態(tài)的過程。發(fā)生AB相間短路時，電壓下降到55%，為維持機端電壓恒定，需增大勵磁電壓以補償無功功率。由圖5可知，在故障時的強勵電壓約為正常運行時的45倍。6. 甩負(fù)荷實驗實驗波形如下圖6所示。圖6所示為當(dāng)發(fā)電機運

28、行到額定功率，有功為4kW，功率因數(shù)0.8時，跳出口斷路器，使發(fā)電機組與系統(tǒng)解列，此時有：超調(diào)量：28.3%，調(diào)節(jié)時間：0.64s，振蕩次數(shù)：1.5次，機端電壓升高，勵磁電壓下降，經(jīng)振蕩后穩(wěn)定。 7.逆變滅磁實驗手動按下【滅磁】按鈕，滅磁指示燈亮，實現(xiàn)逆變滅磁，滅磁曲線如圖7所示。由圖7可得，逆變滅磁過程中，勵磁電流和勵磁電壓均快速降為零。8.他勵方式下起勵實驗微機他勵方式下起勵，發(fā)電機開始建壓并快速穩(wěn)定在空載額定，波形如圖8所示。其超調(diào)量為10.5%，上升時間等于0.18s，振蕩次數(shù)為1次。起勵過程中發(fā)電機定子三相電壓幅值基本相同，相位相差120度。9. 跳滅磁開關(guān)滅磁實驗 跳滅磁開關(guān)滅磁實

29、驗波形如下圖9。五、思考題1、逆變滅磁與跳勵磁開關(guān)滅磁主要有什么區(qū)別？答：滅磁開關(guān)滅磁，是在滅磁開關(guān)主接點斷開前先通過一個滅磁接點接入滅磁電阻，然后斷開主接點，在滅磁開關(guān)主接點斷開后由于滅磁接點把滅磁電阻與轉(zhuǎn)子并聯(lián)，勵磁繞組能量轉(zhuǎn)移到滅磁電阻發(fā)熱消耗以達(dá)到滅磁目的。逆變滅磁-是在滅磁命令發(fā)出后，勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅，使三相全控橋的控制角大于90度，此時可控硅處于逆變狀態(tài)，它把勵磁繞組能量吸入到勵磁變壓器及定子消耗掉。2、比較在它勵方式下強勵與在自并勵下強勵有什么區(qū)別？答：自并勵系統(tǒng)強勵倍數(shù)高，電壓響應(yīng)速度快，再加上選擇先進(jìn)的控制規(guī)律，能夠有效地提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平。3、比較四種運行方式：恒UF

30、、恒IL、恒Q和恒的特點，說說他們各適合在何種場合應(yīng)用？答：恒UF即保持機端電壓穩(wěn)定、恒IL即保持勵磁電流穩(wěn)定、恒Q即保持發(fā)電機輸出無功功率穩(wěn)定、恒即保持控制角穩(wěn)定。其中，恒方式是一種開環(huán)控制方式，只限于它勵方式下使用。4、電力系統(tǒng)在什么情況下要投入PSS？PSS的作用？答：在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性不滿足要求時要投入PSS，PSS的主要作用是抑制系統(tǒng)的低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。5、在負(fù)載運行的時候，在機組沒有達(dá)到額定值時，有時候按增勵按鈕，但無功增不上去（增勵按鈕沒有壞），這是什么原因，怎么解決？答：這時候發(fā)電機發(fā)出的無功功率已經(jīng)達(dá)到其上限值，因此繼續(xù)增加勵磁無功功率不會再增加。要增加無功功

31、率，可并聯(lián)無功補償裝置，如靜止無功補償器（SVC）、靜止無功發(fā)生器SVG等。6、機組負(fù)載運行的時候，若發(fā)生功率振蕩，應(yīng)該怎么辦？答：功率振蕩主要是系統(tǒng)受到小擾動引起，發(fā)生功率振蕩時應(yīng)增大系統(tǒng)阻尼或采用無功補償。7、自并勵和他勵的空載機端電壓波形哪個更平滑，為什么？答：自并勵空載機端電壓更平滑，自并勵時間常數(shù)較他勵的時間常數(shù)大，即勵磁系統(tǒng)的電壓增長速率較小，因此其空載機端電壓更平滑。實驗三 同步發(fā)電機頻率調(diào)節(jié)裝置實驗一、實驗?zāi)康?、加深理解同步發(fā)電機頻率調(diào)節(jié)裝置的原理和頻率調(diào)節(jié)的基本任務(wù)；2、熟悉微機頻率調(diào)節(jié)裝置的基本使用方法。二、實驗基本原理調(diào)速系統(tǒng)是原動機系統(tǒng)的一個重要組成部份，它的作用主要

32、是自動維持機組的轉(zhuǎn)速和自動分配機組之間的負(fù)荷。在電力系統(tǒng)中和其他自動控制裝置聯(lián)合作用還能夠進(jìn)行頻率的自動調(diào)節(jié)。目前，由于新型調(diào)速器的應(yīng)用，不僅靈敏度和反應(yīng)速度提高了，而且還能夠反映電力系統(tǒng)的其他運行參數(shù)（如電壓、電流、頻率、功角等）。因此，調(diào)速系統(tǒng)對于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善再同期的條件，以及與勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制等，都將發(fā)生重要的作用。原動機調(diào)速器按原動機的類型可分為水輪機調(diào)速器和汽輪機調(diào)速器兩類，而按調(diào)速器本身結(jié)構(gòu)又可分為離心飛擺式、機械液壓式和電氣液壓式調(diào)速器等。它們的主要區(qū)別在于測量元件，而它們的構(gòu)成原理和液壓傳動系統(tǒng)是基本相似的，因此它們的主要環(huán)節(jié)特性和參數(shù)是基本

33、一致的。原動機調(diào)速器一般由測量、放大、執(zhí)行、調(diào)差、反饋等環(huán)節(jié)組成，不論是汽輪機，還是水輪機，其調(diào)速器的執(zhí)行環(huán)節(jié)都是利用液壓放大原理來控制汽門（或?qū)~）開度。同步發(fā)電機組在并網(wǎng)前，調(diào)速器在自動方式運行時能維持機組頻率保持恒定水平，當(dāng)操作【增速】和【減速】按鈕時可以升高或降低發(fā)電機組的頻率；當(dāng)發(fā)電機并網(wǎng)運行時，操作【增速】和【減速】按鈕，可以增加或減少發(fā)電機的有功輸出，而頻率按調(diào)差特性曲線變化。三、實驗內(nèi)容和步驟（一）機組啟動實驗1、給系統(tǒng)上電。2、投入無窮大電源系統(tǒng)，按照主接線圖依次合線路開關(guān)，把電送到發(fā)電機變壓器高壓側(cè)斷路器母線側(cè)。3、合TGS-03原動機及調(diào)速系統(tǒng)仿真屏電源開關(guān)。4、設(shè)定調(diào)速

34、器的工作方式為：水輪機+調(diào)速器。5、設(shè)定原動機及調(diào)速器的控制參數(shù)。6、按下原動機調(diào)速系統(tǒng)屏面板上的【合閘】按鈕，合上原動機開關(guān)。7、設(shè)置允許啟動。8、松開原動機及調(diào)速系統(tǒng)仿真器面板上的【開/停機】按鈕，原動機開始啟動。注意觀察電樞電壓表的電壓值以及頻率的變化過程。（二）空載調(diào)節(jié)頻率實驗1、發(fā)電機采用自并勵勵磁方式，恒UF控制方式，起勵建壓到空載額定。2、按【增速】、【減速】按鈕，用錄波儀記錄試驗波形，并注意頻率、機端電壓的變化。（三）負(fù)載調(diào)節(jié)有功功率實驗1、采用自動準(zhǔn)同期并列方式，將機組與系統(tǒng)并列。2、調(diào)整無功功率在1kvar左右。3、按【增速】、【減速】按鈕，調(diào)整輸出有功功率穩(wěn)定在2kW，用錄波儀記錄試驗波形，并注意有功功率、無功功率的變化。（四）甩負(fù)荷實驗1、調(diào)整發(fā)電機運行到額定功率，有功為