電力系統(tǒng)自動化實(shí)驗(yàn)教案8學(xué)時

實(shí)驗(yàn)一發(fā)電機(jī)組的起動與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

一、本次課主要內(nèi)容

發(fā)電機(jī)組起勵、建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作。

二、教學(xué)目的與要求

1、了解微機(jī)調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法；

2、熟悉發(fā)電機(jī)組中原動機(jī)（直流電動機(jī)）的基本特性；

3、掌握發(fā)電機(jī)組起勵、建壓、并網(wǎng)、解列和停機(jī)的操作。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

1、掌握發(fā)電機(jī)組起勵、建壓、并網(wǎng)、解列和停機(jī)的操作。

四、教學(xué)方法和手段

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)平臺

五、作業(yè)與習(xí)題布置

完成實(shí)驗(yàn)報告

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解微機(jī)調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法。

2.熟悉發(fā)電機(jī)組中原動機(jī)（直流電動機(jī)）的基本特性。

3.掌握發(fā)電機(jī)組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作。

二、原理說明

在本實(shí)驗(yàn)平臺中，原動機(jī)采用直流電動機(jī)模擬工業(yè)現(xiàn)場的汽輪機(jī)或水輪機(jī)，調(diào)速系

統(tǒng)用于調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出的有功功率，勵磁系統(tǒng)用于調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和輸出的無

功功率。

圖1T為調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖，圖1-2為勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

THLWT-2S

微機(jī)調(diào)速裝置

勵

磁

統(tǒng)

組

ZKS-15型

直流電機(jī)調(diào)速裝置

圖1-1調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖

裝于原動機(jī)上的編碼器將轉(zhuǎn)速信號以脈沖的形式送入THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置，該

裝置將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成電壓，和給定電壓一起送入ZKS-15型直流電機(jī)調(diào)速裝置，采用

雙閉環(huán)來調(diào)節(jié)原動機(jī)的電樞電壓，最終改變原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率。

發(fā)電機(jī)出口的三相電壓信號送入電量采集模塊1,三相電流信號經(jīng)電流互感器也送

入電量采集模塊1,信號被處理后，計算結(jié)果經(jīng)485通信口送入微機(jī)勵磁裝置；發(fā)電機(jī)

勵磁交流電流部分信號、直流勵磁電壓信號和直流勵磁電流信號送入電量采集模塊2,

信號被處理后，計算結(jié)果經(jīng)485通信口送入微機(jī)勵磁裝置；微機(jī)勵磁裝置根據(jù)計算結(jié)果

輸出控制電壓，來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流。

自耦變壓甥

圖1-2勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

1.發(fā)電機(jī)組起勵建壓

⑴先將實(shí)驗(yàn)臺的電源插頭插入控制柜左側(cè)的大四芯插座（兩個大四芯插座可通用）。

接著依次打開控制柜的“總電源”、“三相電源”和“單相電源”的電源開關(guān)；再打開實(shí)

驗(yàn)臺的“三相電源”和“單相電源”開關(guān)。

（2）將控制柜上的“原動機(jī)電源”開關(guān)旋到“開”的位置，此時，實(shí)驗(yàn)臺上的“原

動機(jī)啟動”光字牌點(diǎn)亮，同時，原動機(jī)的風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出“呼呼”的聲音。

⑶按下THIHT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“自動/手動”鍵，選定“自動”方式，

開機(jī)默認(rèn)方式為“自動方式”。

（4）按下THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“啟動”鍵，此時，裝置上的增速燈閃

爍，表示發(fā)電機(jī)組正在啟動。當(dāng)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速上升到1500rpni時，THLWT-3型微機(jī)調(diào)速

裝置面板上的增速燈熄滅，啟動完成。

⑸當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近或略超過1500rpn】時，可手動調(diào)整使轉(zhuǎn)速為1500rpn】，即：按

下THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“自動/手動”鍵，選定“手動”方式，此時“手

動”指示燈會被點(diǎn)亮。按下THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置面板上的“+”鍵或“一”鍵即可

調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

（6）發(fā)電機(jī)起勵建壓有三種方式，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選定。一是手動起勵建壓；一是

常規(guī)起勵建壓；一是微磯勵磁。發(fā)電機(jī)建壓后的值可由用戶設(shè)置，此處設(shè)定為發(fā)電機(jī)額

定電壓300V,具體操作如下：

①手動起勵建壓

1）選定“勵磁調(diào)節(jié)方式”和“勵磁電源二將實(shí)驗(yàn)臺上的“勵磁調(diào)節(jié)方式"旋鈕旋

到“手動調(diào)壓”，“勵磁電源”旋鈕旋到“他勵”。

2）打開勵磁電源。將控制柜上的“勵磁電源”打到“開二

3）建壓。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺上的“手動調(diào)壓”旋鈕，逐漸增大，直到發(fā)電機(jī)電壓（線電

壓）達(dá)到設(shè)定的發(fā)電機(jī)電壓。

②常規(guī)勵磁起勵建壓

1）選定“勵磁方式”和“勵磁電源”。將實(shí)驗(yàn)臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“常規(guī)

控制”，“勵磁電源”旋鈕旋到“自并勵”或“他勵”。

2）重復(fù)手動起勵建壓步驟⑵

3）勵磁電源為“自并勵”時，需起勵才能使發(fā)電機(jī)建壓。先逐漸增大給定，可調(diào)

節(jié)THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐漸增大到3.5V左右，按

下THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“起勵”按鈕然后松開，可以看到控制柜上的“發(fā)

電機(jī)勵磁電壓”表和“發(fā)電機(jī)勵磁電流”表的指針開始擺動，逐漸增大給定，直到發(fā)電

機(jī)電壓達(dá)到設(shè)定的發(fā)電機(jī)電壓。

4）勵磁電源為“他勵”時，無需起勵，直接建壓。逐漸增大給定，可調(diào)節(jié)THLCL-2

常規(guī)勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐漸增大，直到發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到設(shè)定的發(fā)電

機(jī)電壓。

③微機(jī)勵磁起勵建壓

1）選定“勵磁方式”和“勵磁電源二將實(shí)驗(yàn)臺上的“勵磁方式”旋鈕旋到“微機(jī)

控制”，“勵磁電源”旋鈕旋到“自并勵”或“他勵”。

2）檢查THLWL-3微機(jī)勵磁裝置顯示菜單的“系統(tǒng)設(shè)置”的相關(guān)參數(shù)和設(shè)置。具體

如下：

“勵磁調(diào)節(jié)方式”設(shè)置為實(shí)驗(yàn)要求的方式，此處為“恒UJ。

“恒L預(yù)定值”設(shè)置為設(shè)定的發(fā)電機(jī)電壓，此處為發(fā)電機(jī)額定電壓。

“無功調(diào)差系數(shù)”設(shè)置為“+0”

具體操作見THLWL-3微機(jī)勵磁裝置使用說明書。

3）按下THLWL-3微機(jī)勵磁裝置面板上的“啟動”鍵，發(fā)電機(jī)開始起勵建壓，直至

THLWL-3微機(jī)勵磁裝置面板上的“增磁”指示燈熄滅，表示起勵建壓完成。

2.發(fā)電機(jī)組停機(jī)

⑴減小發(fā)電機(jī)勵磁至0。

⑵按下THLWT-3微機(jī)調(diào)速器裝置面板上的“停止”鍵。

（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速減為0時，將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜面板上的“勵

磁電源”打到“關(guān)”，“原動機(jī)電源”打到“關(guān)”。

⑴首先投入無窮大系統(tǒng)，具體操作參見第一剖分“無窮大系統(tǒng)”，將實(shí)驗(yàn)臺上的“發(fā)

電機(jī)運(yùn)行方式”切至“并網(wǎng)”方式。打開控制柜的“總電源”、“三相電源”卻“單相電

源”的電源開關(guān)；再打開實(shí)驗(yàn)臺的“三相電源”和“單相電源”開關(guān)。

（2）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的線路有“單回”和“雙回”可選。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選定一種，

此處選“單回”。單回：斷路器QF1和QF3（或者QF2、QF4和QF6）處于“合閘”狀態(tài),

其他處斷路器處于“分閘”狀態(tài)；雙回：斷路器QF1、QF2、QF3、QF4和QF6處于“合

閘”狀態(tài)，其他處斷路器處于“分閘”狀態(tài)。

⑶合上斷路器QF7,調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的手柄，逐漸增大輸出電壓，直到接近發(fā)電機(jī)

電壓。

（4）投入同期表。將實(shí)驗(yàn)臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。

⑸發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)有三種方式，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選定。一是手動并網(wǎng)；一是半自動

并網(wǎng)；一是自動并網(wǎng)。為了保證發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)后不進(jìn)相運(yùn)行，并網(wǎng)前應(yīng)使發(fā)電機(jī)的頻率

和電壓略大于系統(tǒng)的頻率和電壓。

①手動并網(wǎng)

所謂“手動并網(wǎng)”，就是手動調(diào)整頻差和壓差，滿足條件后，手動操作并網(wǎng)斷路器

實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

1）選定“同期方式:將實(shí)驗(yàn)臺上的“同期方式”旋鈕旋到“手動”狀態(tài)。

2）觀測同期表的指針旋轉(zhuǎn)。同期時，以系統(tǒng)為基準(zhǔn)，fK>。時同期表的相角指針

順時針旋轉(zhuǎn)，頻率指針轉(zhuǎn)到“十”的部分；UR>US時壓差指針轉(zhuǎn)到“+反之相反。。和

國表示發(fā)電機(jī)頻率和電壓；f3和IL表示系統(tǒng)頻率和電壓。

根據(jù)同期表指針的位置，手動調(diào)整發(fā)電機(jī)的頻率和電壓，直至頻率指針和壓差指針

指向“0”位置。表示頻率差和壓差接近于“0”，此時相角指針轉(zhuǎn)動緩慢，當(dāng)相角指針

轉(zhuǎn)至中央刻度時，表示相角差為“0”，此時按下斷路器QF0的“合閘”按鈕c完成手動

并網(wǎng)。

②半自動并網(wǎng)

所謂“半自動并網(wǎng)”，就是手動調(diào)整頻差和壓差至滿足條件后，系統(tǒng)自動操作并網(wǎng)

斷路器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

1）選定“同期方式”。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“同期方式”旋

鈕旋到“半自動”狀態(tài)，

2）檢查THIMZ-2微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的系統(tǒng)設(shè)置菜單的“系統(tǒng)設(shè)置”的相關(guān)參數(shù)和設(shè)

置。具體如下：

“導(dǎo)前時間”設(shè)置為200ms

“允許頻差”設(shè)置為0.3Hz

“允許壓差”設(shè)置為2V

“自動調(diào)頻”設(shè)置為“退出”

“自動調(diào)壓”設(shè)置為“退出”

“自動合閘”設(shè)置為“投入”

上述的設(shè)置操作可參見附錄八，同時，還需設(shè)置合閘時間，即設(shè)定THLZA2電力系

統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“QF0合閘時間設(shè)定”為0.11s?0.12s（考慮控制回路繼電

器的動作時間），該時間繼電器的顯示格式為00.COs。如實(shí)驗(yàn)中對上述參數(shù)沒有要求，

為了延長設(shè)備的壽命，一律按上述設(shè)置設(shè)定。

3）投入微機(jī)準(zhǔn)同期。按下THLWZ-2微機(jī)準(zhǔn)同期裝置面板上的“投入”鍵。

4）根據(jù)THLWZ-2微機(jī)準(zhǔn)同期顯示的值，手動調(diào)整頻差和壓差，滿足條件后，自動

并網(wǎng)。

③自動并網(wǎng)

所謂“自動并網(wǎng)”，就是自動調(diào)整頻差和壓差，滿足條件后，自動操作并網(wǎng)斷路器,

實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

1）選定“同期方式”。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“同期方式”旋

鈕旋到“自動”狀態(tài)。

2）檢查THLWZ-2微機(jī)準(zhǔn)同期裝置的系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)顯示菜單的“系統(tǒng)設(shè)置”的相關(guān)參

數(shù)和設(shè)置。具體如下：

“導(dǎo)前時間”設(shè)置為200nls

“允許頻差”設(shè)置為0.3Hz

“允許壓差”設(shè)置為2V

“自動調(diào)頻”設(shè)置為“投入”

“自動調(diào)壓”設(shè)置為“投入”

“自動合閘”設(shè)置為“投入”

上述設(shè)置的操作可參見附錄八，同時，還需設(shè)置合閘時間，即設(shè)定THLZA2電力系

統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“QF0合閘時間設(shè)定”為0.11s?0.12s（考慮控制回路繼電

器的動作時間），該時間繼電器的顯示格式為00.COs。如實(shí)驗(yàn)中對上述參數(shù)沒有要求，

為了延長設(shè)備的壽命，一律按上述設(shè)置設(shè)定。

3）投入微機(jī)準(zhǔn)同期。按下THLWZ-2微機(jī)準(zhǔn)同期裝置面板上的“投入”鍵。

4）檢查THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置和THLWL-3微機(jī)勵磁裝置是否處于“自動”狀態(tài)，

如果不是,調(diào)整到“自動”狀態(tài)，操作可參見THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置使用說明書和THLWL-3

微機(jī)勵磁裝置使用說明書。

5）滿足條件后，并網(wǎng)完成。

6）退出同期表。將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“同期表控制"旋鈕

打到“退出”狀態(tài)。

4.發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功和無功功率

⑴調(diào)節(jié)勵磁裝置，調(diào)整發(fā)電機(jī)組發(fā)出的無功,使Q=0.75kVar,PF=0.8。具體操作:

①手動勵磁：調(diào)節(jié)THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“手動調(diào)壓”旋鈕，

逐步增大勵磁，直到達(dá)到要求的無功值。

②常規(guī)勵磁：調(diào)節(jié)THLCL-2常規(guī)可控勵磁裝置面板上的“給定輸入”旋鈕，逐步

增大給定，直至達(dá)到要求的無功值

③微機(jī)勵磁：多次按下THLWL-3微機(jī)勵磁裝置面板上的“+”鍵，逐步增大勵磁,

直至達(dá)到要求的無功值,

⑵調(diào)節(jié)調(diào)速器，調(diào)整發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功，具體操作：多次按下THLWT-3微機(jī)調(diào)

速裝置“+”鍵，逐步增大發(fā)電機(jī)有功輸出，使P=lkW0

5.發(fā)電機(jī)組解列

⑴將發(fā)電機(jī)組輸出的有功和無功減為0。具體操作：

①多次按下THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置“一”鍵，逐步減少發(fā)電機(jī)有功輸出，直至有

功接近0o

②調(diào)節(jié)勵磁，減小無功。多次按下THLWL-3微機(jī)勵磁裝置面板上的“一”鍵，逐

步減少發(fā)電機(jī)無功輸出，直至無功接近于0。

備注：在調(diào)整過程中，注意不要讓發(fā)電機(jī)進(jìn)相。

（2）按下THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的斷路器QFO的“分閘”按鈕，將

發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)解列。然后發(fā)電機(jī)停機(jī)，具體參照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容“2.發(fā)電機(jī)組停機(jī)”。

6.發(fā)電機(jī)組組網(wǎng)運(yùn)行

該功能是配合TULDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺而設(shè)定的。

（1）將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式”切至“聯(lián)網(wǎng)”

方式。

⑵將THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺左側(cè)的電纜插頭接入THLDK-2電力系統(tǒng)

監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺。

⑶重復(fù)實(shí)驗(yàn)1發(fā)電機(jī)組起勵建壓步驟。

（4）采用手動并網(wǎng)方式，將發(fā)電機(jī)組并入THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)臺上的電力網(wǎng)。

具體操作參見THLDK-2電力系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

四、實(shí)驗(yàn)報告

1.簡述發(fā)電機(jī)組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機(jī)的操作步驟。

2.為什么發(fā)電機(jī)組送出有功和無功時，先送無功？

3.為什么要求發(fā)電機(jī)組輸出的有功和無功為0時才能解列？

實(shí)驗(yàn)二調(diào)差實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.深入理解調(diào)差原理，掌握改變發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性斜率的方法。

2.多臺機(jī)組在同一母線上并聯(lián)運(yùn)行時，無功功率分配與無功調(diào)節(jié)特性

的關(guān)系。

3.理解調(diào)差系數(shù)的涵義及其發(fā)電機(jī)外特性曲線。

二、原理說明

為了改變發(fā)電機(jī)外特性曲線，使并列運(yùn)行的各臺機(jī)組之間合理分配無

功負(fù)荷，或者為了維持系統(tǒng)某一點(diǎn)電壓恒定，在負(fù)荷變化時，要對電力網(wǎng)

電壓損耗進(jìn)行補(bǔ)償，因而設(shè)置了無功調(diào)差電路。

常用的電流調(diào)差電路有兩種：一是取兩相電流信號；二是取單相電流

信號。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)輸出端電壓主要與負(fù)載電流的無功分量有關(guān)，故引入的

電流信號滯后于相應(yīng)的電壓信號90%

電流調(diào)差電路的工作原理：主要是利用電流信號在調(diào)差電阻R上的壓

降，迭加到測量電壓信號上去，從而使發(fā)電機(jī)的外特性陡度發(fā)生變化。當(dāng)

上述壓降疊加后使外特性陡度向右下方向傾斜時，為正調(diào)差特性，如圖

3-2-8-1曲線3,表現(xiàn)為負(fù)載無功電流增加時，端電壓下降，改變正調(diào)差系

數(shù)（即直線陡度），可使并列運(yùn)行機(jī)組之間按合理比例穩(wěn)定地分配無功負(fù)荷;

如果將中間電流互感器ZTA的極性反接，則使外特性陡度向右上方傾斜，

為負(fù)調(diào)差特性，如圖3-2-8-1曲線4,表現(xiàn)為負(fù)載無功電流增加時，端電壓

上升，適用于電力系統(tǒng)要求某點(diǎn)電壓恒定、在負(fù)荷增加時需要補(bǔ)償線路和

變壓器電壓損耗的特殊場合；當(dāng)調(diào)差電阻經(jīng)切換開關(guān)短接時，則調(diào)差電路

圖3-2-8-1發(fā)電機(jī)外特性曲線

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

選擇“微機(jī)自并勵”或者“微機(jī)他勵”勵磁方式，勵磁控制方式采用

“恒UJ。

實(shí)驗(yàn)步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)二的步驟完成發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)并網(wǎng)。

1.零調(diào)差實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為“0”。具體操

作參見附錄三THLWL-3微機(jī)勵磁裝置使用說明。

(2)降低系統(tǒng)電玉來增加發(fā)電機(jī)無功輸出?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)15kVA自耦調(diào)壓

器來降低系統(tǒng)電壓，記錄Ug和Q數(shù)值到表3-2-8-1,并在圖3-2-8-2內(nèi)作出

調(diào)節(jié)特性曲線。

2.正調(diào)差實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為“5”，具體操

作參見附錄三。

(2)降低系統(tǒng)電玉來增加發(fā)電機(jī)無功輸出。可通過調(diào)節(jié)15kVA自耦調(diào)壓

器來降低系統(tǒng)電壓，記錄Ug和Q數(shù)值到表3-2-8-1,并在圖3-2-8-2內(nèi)作出

調(diào)節(jié)特性曲線。

3.負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)

(1)設(shè)置THLWL-3微機(jī)勵磁裝置的“無功調(diào)差系數(shù)”為具體操

作參見附錄三。

(2)降低系統(tǒng)電玉來增加發(fā)電機(jī)無功輸出?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)15kVA自耦調(diào)壓

器來降低系統(tǒng)電壓，記錄口和Q數(shù)值到表3-2-8-1,并在圖3-2-8-2內(nèi)作出

調(diào)節(jié)特性曲線。

表328-1

K=0K=+5%K=-5%

Ug(V)Q(kVar)U8(V)Q(kVar)U8(V)Q(kVar)

000

0.50.50.5

111

1.51.51.5

Ut(v)

0Q(kVar)

圖3-2-8-2調(diào)節(jié)特性曲線

四、實(shí)驗(yàn)報告

1.分析具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)能否在發(fā)電機(jī)電壓母線上并聯(lián)運(yùn)行。

2.分析在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的多臺發(fā)電機(jī)組中，不允許有兩臺或兩

臺以上機(jī)組具有無差特性，否則無功功率將無法得到合理的分配。但兩臺

具有無差特性的發(fā)電機(jī)組，如果經(jīng)過一定的阻抗在行并聯(lián)，則是允許的。

實(shí)驗(yàn)三手動準(zhǔn)同期并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

一、本次課主要內(nèi)容

完成同步發(fā)電機(jī)手動準(zhǔn)同期并列。

二、教學(xué)目的與要求

1、掌握手動準(zhǔn)同期的概念及并網(wǎng)操作方法，準(zhǔn)同期并列裝置的分類和功能;

2、熟悉同步發(fā)電機(jī)手動準(zhǔn)同期并列過程。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

1、掌握手動準(zhǔn)同期的概念及并網(wǎng)操作方法，準(zhǔn)同期并列裝置的分類和功能”

四、教學(xué)方法和手歿

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)平臺

五、作業(yè)與習(xí)題布置

完成實(shí)驗(yàn)報告

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.加深理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件。

2.掌握手動準(zhǔn)同期的概念及并網(wǎng)操作方法，準(zhǔn)同期并列裝置的分類和功能。

3.熟悉同步發(fā)電機(jī)手動準(zhǔn)同期并列過程

二、原理說明

在滿足并列條件的情況下，只要控制得當(dāng)，采用準(zhǔn)同期并列方法可使沖擊電流很小

且對電網(wǎng)擾動甚微，故準(zhǔn)同期并列方式是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要并列方式。準(zhǔn)同期并列

要求在合閘前通過調(diào)整待并發(fā)電機(jī)組的電壓和轉(zhuǎn)速，當(dāng)滿足電壓幅值和頻率條件后，根

據(jù)“恒定越前時間原理”，由運(yùn)行操作人員手動或由準(zhǔn)同期控制器自動選擇合適時機(jī)發(fā)

出合閘命令，這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小，并且機(jī)組投入電力系統(tǒng)后能被迅

速拉入同步。

依并列操作的自動化程度，又可分為手動準(zhǔn)同期、半自動準(zhǔn)同期和全自動準(zhǔn)同期三

種方式。

正弦整步電壓是不司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

能反映發(fā)電機(jī)組與系統(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。它能反映電

機(jī)組與系統(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。

手動準(zhǔn)同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點(diǎn)（相同點(diǎn)）時合閘，考慮到斷路器的

固有合閘時間，實(shí)際發(fā)出合閘命令的時刻應(yīng)提前一個相應(yīng)的時間或角度。

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)同期控制裝置根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢測漉同期條件

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，在整定的越前時間送出合閘脈沖。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

選定實(shí)驗(yàn)臺面板上的旋鈕開關(guān)的位置：將“勵磁方式”旋鈕開關(guān)打到“微機(jī)勵磁”

位置；將“勵磁電源”旋鈕開關(guān)打到“他勵”位置；將“同期方式”旋鈕開關(guān)打到“手

動”位置。微機(jī)勵磁裝置設(shè)置為“恒UJ控制方式。

1.發(fā)電機(jī)組起勵建壓，使n=1485rpm；U.=290Vo（操作步驟見第一章）

將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。按下QF7合閘按鈕，觀察實(shí)驗(yàn)臺上系統(tǒng)電壓

表，順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕至顯示線電壓300V,然后按下QF1和QF3合閘按鈕。

2.在手動準(zhǔn)同期方式下，發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行操作

在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓、頻率，直至電壓差、

頻差在允許范圍內(nèi)，相角差在零度前某一合適位置時，手動操作合閘按鈕進(jìn)行合閘。

⑴將實(shí)驗(yàn)臺上的“同期表控制”旋鈕打到“投入”狀態(tài)。投入模擬同期表。觀察

模擬式同期表中，頻差和壓差指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度，以及和相角差指針的旋轉(zhuǎn)方

向。

⑵按下微機(jī)調(diào)速裝置上的“+”鍵進(jìn)行增頻，同期表的頻差指針接近于零；此時

同期表的壓差指針也應(yīng)接近于零，否則，調(diào)節(jié)微機(jī)勵磁裝置。

⑶觀察整步表上指針位置，當(dāng)相角差指針旋轉(zhuǎn)至接近0度位置時（此時相差也滿

足條件），手動按下QFO合閘，合閘成功后，并網(wǎng)指示燈閃爍蜂鳴。觀察并記錄合閘時

的沖擊電流

將并網(wǎng)前的初始條件調(diào)整為：發(fā)電機(jī)端電壓為310V,n=1515rpm,重復(fù)以上實(shí)驗(yàn),

注意觀察各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，

3.在手動準(zhǔn)同期方式下，偏離準(zhǔn)同期并列條件，發(fā)電機(jī)組的并列運(yùn)行操作

本實(shí)驗(yàn)分別在單獨(dú)一種并列條件不滿足的情況下合閘，記錄功率表沖擊情況；

（D電壓差、相角差條件滿足，頻率差不滿足，在?！?。和丸Vf.時手動合閘，觀察

并記錄實(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入

表3-3-5T；注意：頻率差不要大于0.5Hz。

⑵頻率差、相角差條件滿足，電壓差不滿足，和％VR時手動合閘，觀察并

記錄實(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，分別填入表

3-3-5-1;注意：電壓差不要大于額定電壓的10%。

⑶頻率差、電壓差條件滿足，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(shí)驗(yàn)臺上有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度大小，

分別填入表3-1。注意:相角差不要大于30°。

表3-1偏離準(zhǔn)同期并列條件并網(wǎng)操作時，發(fā)電機(jī)組的功率方向變化表

狀態(tài)

V>Vv<v順時針逆時針

fg>fsgsgs

P(kW)

Q(kVar)

（4）發(fā)電機(jī)組的解列和停機(jī)。（見第一章）

四、實(shí)驗(yàn)報告

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，詳細(xì)分析手動準(zhǔn)同期并列過程。

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較滿足同期并列條件與偏離準(zhǔn)同期并列條件合閘時，對發(fā)電

機(jī)組和系統(tǒng)并列時的影響。

實(shí)驗(yàn)四單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

一、本次課主要內(nèi)容

完成單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)。

二、教學(xué)目的與要求

1、了解和掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)；

2、了解在單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式下原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功角與單機(jī)一無窮大系統(tǒng)運(yùn)

行方式有什么不同。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)。

四、教學(xué)方法和手及

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)平臺

五、作業(yè)與習(xí)題布置

完成實(shí)驗(yàn)報告

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解和掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)。

2.了解在單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式下原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和功角與單機(jī)一無窮大系統(tǒng)運(yùn)行方

式下有什么不同。

3.通過獨(dú)立電力網(wǎng)與大電力系統(tǒng)的分析比較實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解系統(tǒng)穩(wěn)定概念。

二、原理說明

單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式與單機(jī)對無窮大系統(tǒng)運(yùn)行方式有著截然不同的概念，單機(jī)對無

窮大系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)的頻率與無窮大頻率一樣，它是受大系統(tǒng)的頻率牽制。

隨系統(tǒng)的頻率變化而變化，發(fā)電機(jī)的容量只占無窮大系統(tǒng)容量的很小一部分.而單機(jī)帶

負(fù)荷它是一個獨(dú)立電力網(wǎng)。發(fā)電機(jī)是唯一電源，任何負(fù)荷的投切都會引起發(fā)電機(jī)的頻率

和電壓變化(原動機(jī)的調(diào)速器，發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器均為有差調(diào)節(jié))。此時，也可以通

過二次調(diào)節(jié)將發(fā)電機(jī)的頻率和電壓調(diào)至額定值。

圖4T單機(jī)帶負(fù)荷接線圖

三相可調(diào)負(fù)載箱與實(shí)驗(yàn)臺的連接:實(shí)驗(yàn)臺的右側(cè)面留有本地負(fù)荷的接口，即三相帶

中性線的強(qiáng)電護(hù)套座，實(shí)驗(yàn)平臺通電前，將三相自耦調(diào)壓器原副邊電纜解下，用實(shí)驗(yàn)平

臺配套設(shè)備中的強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)連接線將三相自耦調(diào)壓器的原邊接入右側(cè)面強(qiáng)電護(hù)套座，副邊

接入三相可調(diào)負(fù)載箱的電感性負(fù)載,通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)電感負(fù)載的大小。三相可調(diào)電阻性

負(fù)載與調(diào)壓器的原邊并我接入。

負(fù)載箱阻抗的分配如下：

阻性負(fù)載包括一組3X1600Q/0.2A(0.IkW)板式電阻,兩組3X800Q/0.4A(0.2kW)

板式電阻，一組3X320Q/1A(0.5皿)板式電阻和兩組3X160Q/2AIkW板式電阻，通

過開關(guān)投切可調(diào)節(jié)阻性負(fù)載的大小。

感性負(fù)載由三個2C0mll的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成，通過開關(guān)投切可調(diào)節(jié)感性負(fù)載的

大小。

電阻的投入方式：按照上述接線方法正確接線后，負(fù)載箱接通后，三相電阻投入；

然后通過開關(guān)，控制三組負(fù)載的投退。

電感的投入方式：按照上述接線方法正確接線后，三相自耦調(diào)壓器先逆時針旋至最

小，此時副邊電壓為零，相當(dāng)于電抗器沒有消耗無功功率，然后順時針旋轉(zhuǎn)自耦調(diào)壓器

旋鈕，增大加在電抗上的電壓，增加了無功負(fù)荷，改變了負(fù)荷的功率因數(shù)，故通過調(diào)節(jié)

自耦調(diào)壓器副邊電壓可以改變無功負(fù)荷的大小，也就調(diào)整了負(fù)荷的功率因數(shù)，

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

開電源前，調(diào)整實(shí)驗(yàn)臺上各切換開關(guān)的位置，確保三個電壓指示為同一相電壓或線

電壓；發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式為單機(jī)運(yùn)；發(fā)電機(jī)勵磁方式常規(guī)勵磁，他勵；并網(wǎng)方式手動同期;

1.獨(dú)立系統(tǒng)特性及調(diào)速器的調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)

（1）三相可調(diào)負(fù)載箱按照上述說明接入實(shí)驗(yàn)臺右側(cè)面的本地負(fù)荷接口。原動機(jī)開關(guān)

旋至開，按下微機(jī)調(diào)速器啟動按鈕，自動將機(jī)組啟動至1500rpm,通過調(diào)節(jié)常規(guī)勵磁給

定，使發(fā)電機(jī)電壓為3C0V。

⑵合上輸電線路的所有斷路器，發(fā)電機(jī)通過兩回線送電到負(fù)載。

⑶通過控