電力系統(tǒng)自動化報告

1、 電力系統(tǒng)及其自動化實驗報告 學(xué)院： 專業(yè)：電氣工程及其自動化 班級： 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： THLZD-2 型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識THLZD-2 型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺是一套集多種功能于一體的綜合型實驗裝置，展 示了現(xiàn)代電能發(fā)出和輸送全過程的工作原理。這套實驗裝置由 THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化實 驗臺（簡稱“實驗臺”）、THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜（簡稱“控制柜”）、無窮大系統(tǒng) 和發(fā)電機組和三相可調(diào)負載箱等組成。一、THLZD-2 型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺包括以下單元：1輸電線路單元：采用雙回路輸電線路，每回輸電線路分兩段，并設(shè)置有中間開關(guān)站，可

2、以構(gòu)成四種不同的聯(lián)絡(luò)阻抗。輸電線路的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 1-3 單機無窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖輸電線路分“可控線路”和“不可控線路”，在線路 XL4 上可設(shè)置故障，該線路為“可控線 路”，其他線路不能設(shè)置故障，為“不可控線路”。2微機線路保護單元：采用 TSL-300/01 微機線路保護裝置，主要實現(xiàn)線路保護和自動重合 閘等功能，配合輸電線路完成穩(wěn)態(tài)非全相運行和暫態(tài)穩(wěn)定等相關(guān)實驗項目，使用說明見附錄六。3控制方式選擇單元：包括發(fā)電機組的運行方式、同期方式和勵磁方式的選擇，可通過調(diào) 節(jié)實驗臺面板上的凸輪開關(guān)旋鈕來實現(xiàn)不同的控制方式。4監(jiān)測儀表單元：采用模擬式儀表，測量信號為交流信號。包括 3

3、只交流電壓表、3 只交 流電流表、2 只頻率表、1 只三相有功功率表、1 只三相無功功率表、1 只功率因數(shù)表和 1 只同期表。5指示單元：包括光字牌指示和并網(wǎng)指示。二、THLZD-2 型電力系統(tǒng)綜合自動化控制柜包括以下單元： 1測量儀表單元：采用指針式測量儀表，包括 2 只直流電壓表、2 只直流電流表和 1 只交 流電壓表?？蓽y量如下電量參數(shù)：原動機電樞電壓，原動機電樞電流，發(fā)電機勵磁電壓，發(fā)電機 勵磁電流和單相電源電壓（該電源為隔離電源）。各測量儀表的量程和精度等級見表 1-2 所示。注：各儀表請不要超量程使用，以免損壞設(shè)備。 2原動機控制單元：包括原動機電源，ZKS-15 型調(diào)速器和 TH

4、LWT-3 型微機調(diào)速裝置。具體功能如下： 原動機電源：為 ZKS-15 型調(diào)速器提供電源。（2）ZKS-15 型調(diào)速器：為原動機提供電樞電壓和勵磁電壓，具有過流保護功能。3發(fā)電機勵磁單元：包括勵磁電源、THLCL-1 型常規(guī)勵磁裝置、THLWL-3 型微機勵磁裝 置和波形觀測孔。具體功能如下： 勵磁電源：為 THLCL-1 型常規(guī)勵磁裝置和 THLWL-3 型微機勵磁裝置功率部分提供電源。 THLCL-1 型常規(guī)勵磁裝置：采用 PI 調(diào)節(jié)；具有恒 Ug（發(fā)電機電壓），恒壓精度為 0.5%UgN （發(fā)電機額定電壓）；具有最小、最大勵磁電流值的限制。 THLWL-3 型微機勵磁裝置：能夠測量三相

5、電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功 率因數(shù)、勵磁實驗一 發(fā)電機組的起動與運轉(zhuǎn)實驗一、實驗?zāi)康?了解微機調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法。2熟悉發(fā)電機組中原動機（直流電動機）的基本特性。3掌握發(fā)電機組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機的操作二、原理說明在本實驗平臺中，原動機采用直流電動機模擬工業(yè)現(xiàn)場的汽輪機或水輪機，調(diào)速系統(tǒng)用于調(diào)整原動機的轉(zhuǎn)速和輸出的有功功率，勵磁系統(tǒng)用于調(diào)整發(fā)電機電壓和輸出的無功功率。圖3-1-1 為調(diào)速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖，圖3-1-2 為勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1-1 調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖裝于原動機上的編碼器將轉(zhuǎn)速信號以脈沖的形式送入THLWT-3 型微機調(diào)速裝

6、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 型直流電機調(diào)速裝置，采用雙閉環(huán)來調(diào)節(jié)原動機的電樞電壓，最終改變原動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率。三、實驗內(nèi)容與步驟1發(fā)電機組起勵建壓2發(fā)電機組停機3發(fā)電機組并網(wǎng)4發(fā)電機組發(fā)出有功和無功功率5發(fā)電機組解列6發(fā)電機組組網(wǎng)運行四、實驗思考：1 為什么發(fā)電機組送出有功和無功時，先送無功？如果先送有功，工作特性曲線就會出現(xiàn)在第二象限，發(fā)電機吸收無功，產(chǎn)生無功缺額，電壓下降，進入進相運行，使有功功率缺額，頻率下降。會使定子端子過熱，損壞絕緣。2 為什么要求發(fā)電機組輸出的有功和無功為0 時才能解列？是為了保護斷路器盡量帶電流分閘維護系統(tǒng)穩(wěn)定，不發(fā)生功率突

7、變，保護發(fā)電機避免突然電負荷的沖擊，如果有功負荷未減至0，解列時電磁制動力矩突然消失，在電機過剩力矩作用下引起機組超速，降有功為0 是防止發(fā)電機突然丟失電荷造成電機過速，降無功為0 是防止發(fā)電機瞬間過電壓。綜上：按實驗步驟可順利完成發(fā)電機組的起勵建壓、并網(wǎng)、解列、停機等相關(guān)操作，實驗現(xiàn)象與指導(dǎo)書中的描述一致，滿足要求。 實驗二 勵磁調(diào)節(jié)控制方式及其相互切換的實驗 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；4了解微機勵磁調(diào)節(jié)器的基本控制方式。二、原理與說明同步發(fā)

8、電機的勵磁系統(tǒng)由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機結(jié)合在一起就構(gòu)成一個閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵磁控制系統(tǒng)。勵磁控制系統(tǒng)的三大基本任務(wù)是：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。實驗用的勵磁控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示?？晒┻x擇的勵磁方式有兩種：自并勵和它勵。 三、實驗項目和方法（一）不同角（控制角）對應(yīng)的勵磁電壓波形觀測表2-1勵磁電流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A顯示控制角120°86.6°62.73°38.49°勵磁電壓Ufd014.3238.163.4交流輸入電壓UAC62.762.261.460.8由公式計算的120

9、°86.6°62.73°38.49°示波器讀出的120°84°66°42°計算公式： Ud=1.35UacCOS （0/3)（二）控制方式及其相互切換1恒UG=400V表2-2發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓（V）勵磁電流（A）勵磁電壓（V）給定電壓（V）45Hz398.21.70240.854.4446Hz400.91.62839.824.5147Hz401.71.51238.204.6148Hz400.01.43336.574.7049Hz401.51.33335.474.7750Hz400.81.25034.004.85

10、51Hz401.31.17632.974.9252Hz400.61.10631.74.9953Hz400.71.05730.925.0554Hz400.61.00630.055.1155Hz400.70.95929.375.17測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵磁調(diào)節(jié)方式為恒UG=400V時，當發(fā)電機頻率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時，勵磁調(diào)節(jié)器可將發(fā)電機電壓恒定在400±2V的范圍內(nèi)，即實現(xiàn)了恒UG=400V的功能，滿足要求。2恒IL=2A選擇它勵恒IL方式，開機建壓不并網(wǎng)，改變機組轉(zhuǎn)速45Hz55Hz，記錄頻率與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角的關(guān)系數(shù)據(jù)。表2-3發(fā)電機頻率發(fā)電機

11、電壓（V）勵磁電流（A）勵磁電壓（V）給定電壓（V）45Hz419.31.99346.224.1046Hz428.61.99246.574.0847Hz437.51.99346.654.0748Hz447.82.00047.024.0649Hz456.21.99447.104.0550Hz465.71.99647.254.0551Hz474.61.99547.274.0552Hz484.21.99847.304.0553Hz493.11.99447.374.0454Hz502.32.00047.454.0455Hz512.11.99947.574.03測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵磁調(diào)節(jié)方式

12、為恒IL=2A后，當發(fā)電機頻率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時，勵磁調(diào)節(jié)器可將勵磁電流恒定在2±0.01A的范圍內(nèi)，即實現(xiàn)了恒IL=2A的功能，故認為滿足要求。恒Ug=3V表2-4序號發(fā)電機頻率（Hz）發(fā)電機電壓（V）勵磁電流（A）勵磁電壓（V）給定電壓（V）145.0461.62.69661.202.99246.0470.32.67061.302.99347.0479.72.65561.372.98448.0489.22.64661.472.99549.0498.82.63161.452.99650.0507.92.61061.252.99751.0518.12.61761.4

13、02.98852.0527.32.60161.372.99953.0537.22.60661.522.991054.0547.22.60361.422.991155.0557.32.60161.652.99測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵磁調(diào)節(jié)方式為恒Ug=3V后，當發(fā)電機頻率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時，勵磁調(diào)節(jié)器可將給定電壓恒定在3±0.015V的范圍內(nèi)，即實現(xiàn)了恒Ug=3V的功能，故認為滿足要求。恒Q=0.569Kvar表2-5序 號系統(tǒng)電壓（V）發(fā)電機電壓（V）發(fā)電機電流（A）勵磁電流（A）給定電壓（V）有功功率（kW）無功功率（kVar）1380454.01.002

14、.1603.850.5350.5992370445.01.032.0523.970.5500.6003360434.51.061.9664.080.5740.5964350427.31.101.8834.160.5730.6035390460.00.972.2313.770.5160.5866400465.00.931.2663.650.5070.5697410476.00.872.4003.420.4740.566測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵磁調(diào)節(jié)方式為恒Q=0.569Kvar后，當系統(tǒng)電壓在350410V范圍內(nèi)變化時，勵磁調(diào)節(jié)器可將無功功率Q恒定在0.569±0.034 KV

15、A的范圍內(nèi)，即實現(xiàn)了恒Q=0.569Kvar的功能，故認為滿足要求。4恒Q方式表2-6系統(tǒng)電壓發(fā)電機電壓發(fā)電機電流勵磁電流控制角有功功率380V345V2.15A1.7A73.71100W360V335V2.2A1.7A73.71200W390V349V2.05A1.7A73.71300W410V354V2.05A1.7A73.71600W注意：四種控制方式相互切換時，切換前后運行工作點應(yīng)重合。5負荷調(diào)節(jié)表2-7發(fā)電機狀態(tài)勵磁電流勵磁電壓控制角空載1.2734.5066°半負載2.2552.4548°額定負載2.4856.7740.8°測試結(jié)論：控制回路工作正常，

16、符合設(shè)計要求。調(diào)節(jié)調(diào)速器的增速減速按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出有功功率，調(diào)節(jié)勵磁調(diào)節(jié)器的增磁減磁按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出無功功率。由于輸電線路比較長，當有功功率增到額定值時，功角較大（與電廠機組相比），必要時投入雙回線；當無功功率到額定值時，線路兩端電壓降落較大，但由于發(fā)電機電壓具有上限限制，所以需要降低系統(tǒng)電壓來使無功功率上升，必要時投入雙回線。記錄發(fā)電機額定運行時的勵磁電流，勵磁電壓和控制角。將有功、無功減到零值作空載運行，記錄發(fā)電機空載運行時的勵磁電流，勵磁電壓和控制角。了解額定控制角和空載控制角的大致度數(shù)，了解空載勵磁電流與額定勵磁電流的大致比值。表2-8發(fā)電機狀態(tài)勵磁電流勵磁電壓控制角空

17、載2.3A35V68.2半負載2.6A41.5V64.2額定負載3.1A48V59.8 實驗三 電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗一、實驗?zāi)康?加深理解發(fā)電機功率特性和功率極限的概念。2通過實驗了解提高電力系統(tǒng)功率極限的措施。二、原理說明圖3-8 為一個簡單電力系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)電機通過升壓變壓器T1、輸電線路和降壓變壓器T2 接到無限大容量系統(tǒng)，為了分析方便，往往不計各元件的電阻和導(dǎo)納。圖3-8 簡單電力系統(tǒng)的等值電路及相量圖設(shè)發(fā)電機至系統(tǒng)d 軸和q 軸總電抗分別為Xd和Xq 隱極發(fā)電機功率的功率特性：發(fā)電機電勢Eq 點的功率為：3-11發(fā)電機輸送到系統(tǒng)的功率為：3-12發(fā)電機無調(diào)節(jié)勵磁時，電勢

18、Eq 為常數(shù)，從上公式可知： 3-13當發(fā)電機裝有勵磁調(diào)節(jié)器時，為了維持發(fā)電機端壓水平，發(fā)電機電勢Eq 隨運行情況而變化。 凸極發(fā)電機功率的功率特性：3-14隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題更加突出，而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸送能力的最重要手段之一是盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限，從簡單電力系統(tǒng)功率極限的表達式看，提高功率極限可以通過發(fā)電機裝設(shè)性能良好的勵磁調(diào)節(jié)器以提高發(fā)電機電勢、增加并聯(lián)運行線路回路數(shù)或串聯(lián)電容補償?shù)仁侄我詼p少系統(tǒng)電抗、受端系統(tǒng)維持較高的運行電壓水平或輸電線采用中繼同步調(diào)相機或中繼電力系統(tǒng)以穩(wěn)定系統(tǒng)中繼點電壓等手段實現(xiàn)。三、實驗內(nèi)容與步驟1無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率

19、極限的測定2手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定給定初始運行方式，在增加發(fā)電機有功輸出時，手動調(diào)節(jié)勵磁保持發(fā)電機端電壓恒定，測定發(fā)電機的功一角曲線和功率極限，并與無調(diào)節(jié)勵磁時所得的結(jié)果比較分析，說明勵磁調(diào)節(jié)對功率特性的影響3自動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定四、實驗數(shù)據(jù)1、無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定 測試記錄及數(shù)據(jù)處理：表5-1 單回線 UX =300V 無功基本保持0kVar, 76°失步0°10°20°30°40°50°60°70°P100.120.260.380.50.590.6

20、60.70Q10+P200.110.240.380.490.590.630.68UF295.0295.3293.3288.5279.9265.3252.8237.7UZ294.0293290.7286.5276.9263.6251.0234.8IA0.2400.2580.5180.7901.0501.3101.5001.767If0.7400.7410.7420.7510.7510.7480.7410.748P1送端功率 Q1送端無功方向 P2受端功率 UF UZ發(fā)電機側(cè)，中間站線電壓 IA 發(fā)電機相電流 If發(fā)電機勵磁電流P：KW Q：KVAR U：V I：A表5-2 雙回線 UX =300

21、V 無功基本保持0kVar ,78°失步0°10°20°30°40°50°60°70°P100.1560.3250.5100.6650.8100.8970.935Q10-P200.150.310.500.650.790.880.90UF301.7301.8299.8294.2286.5274.3261.4243.0UZ300.3300.1297.1292.0282.6271.5258.3241.1IA0.0400.3350.6501.0301.3801.4502.0602.330If0.7900.7900

22、.7900.7900.7920.7920.7900.790結(jié)論：相同電壓下，當即將失步時，雙回線比單回線的有功功率高。即功率極限更高，所以雙回線比單回線更穩(wěn)定。2.輸電線為單回線，保證并網(wǎng)前 EqUx，Eq=290V，并網(wǎng)后，不調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，測試記錄及數(shù)據(jù)處理表5-3 單回線 UX =300V 并網(wǎng)前Eq=290VUX 76°失步0°10°20°30°40°50°60°70°P10.040.1150.2520.3600.4810.5790.6540.703Q10-+P200.100.230.350

23、.420.540.600.65UF296.3294.7291.8287.3279.4269.1254.7237.2UZ297.3297.0295290.3283.2273.1264.4252.0IA0.0250.1840.4660.7330.9961.2491.4781.703If0.750.7510.7090.7480.7510.7480.7490.7523.輸電線仍然為單回線，保證并網(wǎng)前 EqUx，Eq=310V，并網(wǎng)后，不調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流測試記錄及數(shù)據(jù)處理表5-4 單回線 UX =300V 并網(wǎng)前Eq=310VUX 78°失步0°10°20°3

24、0°40°50°60°70°P100.1250.2540.3910.4990.5910.6620.709Q10+P200.110.220.390.490.590.640.7UF301.1300.0297.0291283.0271.0256.0238.0UZ298.8298.0294.0289279.0269.0250.0236.0IA0.040.2190.4890.7541.0161.191.491.70If0.7740.7030.7790.7780.7790.7760.7710.778結(jié)論：比較實驗2和3，相同系統(tǒng)電壓和線路電抗的情況下，電勢

25、越高，功率極限越大。4.手動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定, 逐步增加發(fā)電機輸出有功功率，調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流，保持端電壓恒定,觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化， 測試記錄及數(shù)據(jù)處理表 5-5 單回線 UX =300V 手動調(diào)節(jié)勵磁0°10°20°30°40°50°60°70°P100.120.260.380.50.590.660.70Q10+P200.110.240.380.490.590.630.68UF295.0295.3293.3288.5279.9265.3252.8237.7UZ294.0293290

26、.7286.5276.9263.6251.0234.8IA0.2400.2580.5180.7901.0501.3101.5001.767If0.7400.7410.7420.7510.7510.7480.7410.748 5. 自動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定, 逐步增加發(fā)電機輸出有功功率,觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化.測試記錄及數(shù)據(jù)處理表 5-6 單回線 UX =300V 常規(guī)他勵 130°失步 0°10°20°30°40°50°60°70°80°P100.1520.2930.41

27、10.5910.7750.9491.1041.273Q1-+P200.1480.2850.4050.5850.7700.9450.1100.251UF302.2301.6301.9303.0304.1305.1306.3307.9309.1UZ301.7301.0301.4302.3303.7303.6304.2305.1308.6IA0.0450.2510.5190.7561.0951.4521.8252.2572.073If0.6420.6430.6720.7220.8020.9071.0351.2111.423結(jié)論：比較實驗4和5 可知，有勵磁調(diào)節(jié)時，功率極限要高，同時，因為發(fā)電機組和系

28、統(tǒng)之間有線路電抗，所以功角大于90°。實驗思考：1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析無功功率隨有功增加而變化的原因。在勵磁電流不變的前提下，有功增加。交軸電樞反應(yīng)加強，去磁作用略有加大，并且電壓有所抬升，綜合作用呢，發(fā)電機無功隨著有功的增加而下降。2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施有哪些？措施有1、減少各元件的電抗。2、采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置。3、采用按頻率減負荷裝置。4、增大電力系統(tǒng)的有功功率和無功功率的備用容量。實驗四 同步發(fā)電機強勵實驗一、實驗?zāi)康?了解強勵的作用。2掌握勵磁電壓上升速度和強勵倍數(shù)等幾個概念。二、原理說明強勵是勵磁控制系統(tǒng)基本功能之一，前面已經(jīng)提到，從改善電力系統(tǒng)運行條件和

29、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵磁功率單元具有較大的強勵能力和快速的響應(yīng)能力。因此，在勵磁系統(tǒng)中勵磁頂值電壓和上升速度是兩項重要的技術(shù)指標。勵磁頂值電壓UEFq 是勵磁功率單元在強行勵磁時，可能提供的最高輸出電壓值與額定工況下勵磁電壓Ue 之比稱為強勵倍數(shù)。其值的大小，涉及制造和成本因素，一般取1.62 倍。當電力系統(tǒng)由于某種原因出現(xiàn)短時低壓時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)以足夠快的速度提供足夠高的勵磁電流頂值，借以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和改善電力系統(tǒng)運行條件，在并網(wǎng)時，模擬單相接地和兩相間短路故障可以觀察強勵過程。在某些事故情況下，系統(tǒng)母線電壓極度降低，說明電力系統(tǒng)無功缺額很大，為了使系統(tǒng)電壓迅速恢復(fù)正常，

30、就要求有關(guān)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場能夠迅速增強，達到盡可能高的數(shù)值，以彌補系統(tǒng)無功功率的缺額。因此轉(zhuǎn)子勵磁電壓的最大值及其磁場建立的速度（也可以說是響應(yīng)速度）問題，是兩個十分重要的指標，一般稱為強勵頂值與響應(yīng)比。三、實驗內(nèi)容與步驟1實驗步驟同實驗六的步驟注：發(fā)電機組和系統(tǒng)間的線路采用單回線，選用可控線路。使實驗臺上的線路開關(guān)QF2、QF4 和QF6 處于“合閘”狀態(tài) ，QF1、QF3、QF7 和QF5 處于“分閘”狀態(tài)。2使發(fā)電機有功和無功輸出為50%額定負載，可通過調(diào)節(jié)THLWT-3 微機調(diào)速裝置和THLWL-3 微機勵磁裝置來實現(xiàn)。3設(shè)置單相接地故障。具體步驟如下： 按下實驗臺上的“SBb”和“S

31、B0”按鈕。 設(shè)置實驗臺上的“短路持續(xù)時間設(shè)定”繼電器的時間。注：要求該時間不超過10s，否則實驗臺內(nèi)部設(shè)備將因過熱燒壞。 按下實驗臺上的“S1”按鈕。4觀察實驗臺和控制柜上的測量發(fā)電機端電壓、勵磁電流和勵磁電壓表的指針變化情況，通過示波器觀察強勵時的勵磁電壓Ue 波形。將測量結(jié)果記錄入表3-2-7-1。5撤消單相接地故障。具體步驟如下： 按下實驗臺上的“S1”按鈕。 按下實驗臺上的“SBb”和“SB0”按鈕。6設(shè)置兩相短路故障。具體步驟如下： 按下實驗臺上的“SBa”和“SBb”按鈕。 設(shè)置實驗臺上的“短路持續(xù)時間設(shè)定”繼電器的時間。要求該時間不超過10s，否則實驗臺內(nèi)部設(shè)備將因過熱燒壞。

32、按下THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺上的“S1”按鈕。7觀察THLZD-2 電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺和控制柜上的測量發(fā)電機端電壓，勵磁電流和勵磁電壓表的指針變化情況，通過示波器觀察強勵時的勵磁電壓Ue 波形。將測量結(jié)果記錄入表3-2-7-1。8上述勵磁方式為“他勵”，當勵磁方式為“自勵”時，重復(fù)上述步驟。表3-2-7-1方式電流值自勵他勵單相接地短路兩相間短路單相接地短路兩相間短路勵磁電流最大值2.22A2.73A2.22A2.5A發(fā)電機電流最大值4.42A5.15A4.27A4.56A測試結(jié)論：當電力系統(tǒng)由于某種原因出現(xiàn)短時低壓時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)以足夠快的速度提供足夠高的勵磁電流頂值，借

33、以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和改善電力系統(tǒng)運行條件，在并網(wǎng)時，進行單相接地和兩相間短路故障設(shè)置，所測得數(shù)據(jù)滿足實驗要求。四、實驗分析分析在他勵方式下強勵與在自并勵方式下強勵有什么區(qū)別？答：他勵方式是針對直流發(fā)電機作為勵磁機向交流發(fā)電機提供勵磁電流，那么他勵下的逆變滅磁是滅掉直流發(fā)電機的勵磁電流，從而使直流發(fā)電機無法向交流發(fā)電機提供勵磁電流！這種勵磁方式一般實用與50MW以下機組。自并勵方式是將交流發(fā)電機出現(xiàn)增設(shè)勵磁變壓器提供勵磁，它是直接通過可控硅整流輸出到交流發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。其實逆變滅磁原理都是一樣！通過可控角的控制實現(xiàn)的逆變，可以用平均電壓的積分公式得到電壓與控制角的關(guān)系。 實驗五 復(fù)雜電力系統(tǒng)

34、運行方式實驗一、實驗?zāi)康? 了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)值變化范圍。2 理論計算和實驗分析，掌握電力系統(tǒng)潮流分布的概念。3 加深對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解，使課堂理論教學(xué)與實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的感性認識。三、實驗項目和內(nèi)容1.單、雙回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗表3-1 COS=0.8 UX=300V P：kW Q：kVar U：V I：A 參數(shù)線路結(jié)構(gòu)P1Q1P2Q2IUFUZUPQ單 回 路0.50.320.450.151.00357.222233057.20.01+1.00.700.980.061.88383.6634583.60.02+1.51.091.

35、45進相2.79387.132487.00.05-雙 回 路0.50.310.480.221.05338.032038.00.02+1.00.690.990.301.99361.933561.00.01+1.51.101.450.322.84381.534281.50.05+2.01.421.900.403.69392.034582.00.10+P1，Q1送端功率 P2，Q2受端功率 I相平均電流 UZ中間站電壓U電壓損耗 P有功損耗 Q無功方向。結(jié)論：在發(fā)出同樣的有功功率的情況下，雙回路比單回路的電壓損耗更低，運行更穩(wěn)定。2.單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗表3-2 COS=0.8 UX=300V

36、P：kW Q：kVar U：V I：A參數(shù)運行狀態(tài)P1Q1UAUBUCIAIBIC單回路全相運行0.50.3752002012021.0171.0110.9681.00.7462182182181.9011.8981.834單回路非全相運行A相斷路0.50.2720520119501.3601.3661.00.77623022020502.8622.858B相斷路0.50.2761952052941.47301.3621.00.8642012302203.06402.903C相斷路0.50.2582021952051.3781.42301.00.7442212002302.8642.9820實

37、驗六 欠勵限制實驗一、實驗?zāi)康膌 掌握欠勵限制的作用、工作原理、特性曲線及其整定方法。l 深入理解“V”形曲線和功率圓圖，分析研究欠勵運行與機組穩(wěn)定的關(guān)系。二、原理說明 欠勵限制的作用就是當發(fā)電機處于進相運行時，將其最小勵磁值限制在發(fā)電機臨界失步穩(wěn)定極限范圍內(nèi)，并且使最小勵磁值不致低于發(fā)電機進相運行時定子端部繞組及鐵芯部件的發(fā)熱允許范圍。自并勵方式勵磁的同步發(fā)電機，當并列運行于容量不大而電壓波動較大的電網(wǎng)中，在電網(wǎng)電壓升高時（比如由于電力系統(tǒng)高壓線路空載運行，或無功補償電容在電力系統(tǒng)負荷低谷時未及時切除，造成系統(tǒng)無功過剩），自并勵勵磁系統(tǒng)由于電壓負反饋的調(diào)節(jié)作用，會自動使發(fā)電機勵磁電流大幅度降

38、低。當發(fā)電機勵磁電流小于某一定值時，其功率因數(shù)角將由滯后變?yōu)槌?，發(fā)電機自動帶上容性負載，即所謂“進相”運行，進入“進相”的勵磁狀態(tài)稱為“欠勵”狀態(tài)。根據(jù)凸極同步發(fā)電機的功率方程式：P= （Eq Us sin）/（Xd- XL）+Us2（Xd- Xq）sin2/2(Xd-+XL)( Xq+ XL)式中： P發(fā)電機有功功率； Eq發(fā)電機空載電勢；Us系統(tǒng)電壓； 功角；XL線路電抗； Xd發(fā)電機縱軸同步電抗；Xq發(fā)電機橫軸同步電抗。當P、U、Xd、Xq、XL 確定后，勵磁電流減少，引起Eq 減少，必然導(dǎo)致功角 增大，當>90°時，電機失步。發(fā)電機運行的P（有功）Q（無功）極限在電機

39、理論中可由功角特性得出同步發(fā)電機的V 形曲線（圖3-2-6-1)或由功率圓圖來確定（圖3-2-6-2)。由“V”形曲線可知，發(fā)電機帶上不同的有功負載時，分別“進相”到不同程度后即失去穩(wěn)定。所以，當發(fā)電機帶上某一有功功率時，為保證發(fā)電機穩(wěn)定運行，其最小勵磁電流由“V”形曲線就可確定。發(fā)電機所帶有功負載越大，則允許“進相”的范圍就越小，即勵磁電流最小限制值越高。最小勵磁限制和最大容性無功功率（或電流）限制是同一回事。因為在發(fā)電機并聯(lián)運行情況下，容性無功功率的增大是欠激勵磁電流減小的必然反應(yīng)，因此欠激勵磁電流的測量和最小勵磁電流的限制都可以通過容性無功功率來實現(xiàn)。保持靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的PQ 關(guān)系，

40、可由發(fā)電機的功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定特性的條件dP/d=0 來推導(dǎo)。從而可作出保證靜態(tài)穩(wěn)定極限下的凸極同步發(fā)電機的PQ 關(guān)系功率圓圖。PQ 關(guān)系功率圓圖的半徑及圓心的參數(shù)見圖3-2-6-2 所示，圖中虛線為凸極機的PQ 曲線。弧線的下方為發(fā)電機失步運行區(qū)。顯然，為了保證機組有一定靜穩(wěn)定儲備和避免水輪發(fā)電機由于欠勵運行造成定子端部發(fā)熱，需要限制發(fā)電機的最小勵磁電流，也就是相應(yīng)地限制發(fā)電機的最大進相無功電流（或功率）。當電網(wǎng)電壓波動較大，而發(fā)電機容量相對較小，并且有靈敏的勵磁調(diào)節(jié)器時，甚至還可能發(fā)生因為電網(wǎng)電壓升高，該機自動強減而失磁或自同期并網(wǎng)時發(fā)生失磁，因此考慮這一因素，也有必要裝設(shè)欠勵限制電路。對于自復(fù)勵的發(fā)電機，因有復(fù)勵分量，可以不裝設(shè)欠勵限制?？傊?，欠勵限制器的任務(wù)就是確保在任何情況下，限制發(fā)電機的進相無功不超過允許范圍，當進相無功超過允許范圍時，欠勵限制器將限制勵磁電流的減少。三、實驗內(nèi)容與步驟1 合上控制柜上的所有電源開關(guān)；然后合上實驗臺上的所有電源開關(guān)。合閘順序：先總開關(guān)，后三相開關(guān)，再單相開關(guān)。2 選定實驗臺上面板的旋鈕開關(guān)的位