試驗(yàn)一同步發(fā)電機(jī)勵磁控制試驗(yàn)

1、- 1 -實(shí)驗(yàn)一同步發(fā)電機(jī)勵磁控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 加深理解同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)原理和勵磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。2 了解微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置的基本控制方式。3 了解幾種常用勵磁限制器的作用。4 掌握勵磁調(diào)節(jié)裝置的基本使用方法。二、原理與說明同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)裝置兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為發(fā)電機(jī)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(shí)驗(yàn)用的勵磁控制系統(tǒng)示意圖1-1如下所示，交流勵磁電源取自380V市電，構(gòu)成他勵勵磁系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)的可控整流模塊由TQLC-III 微機(jī)自動勵磁裝置控制

2、。市電TQLC-III 型微機(jī)自動勵磁裝置F1GF 2圖 1-1 勵磁控制系統(tǒng)示意圖TQLC-III 型微機(jī)自動勵磁裝置的控制方式有四種：恒 Ug（恒機(jī)端電壓方式，保持機(jī)端電壓穩(wěn)定）、恒 IL （恒勵磁電流方式，保持勵磁電流穩(wěn)定）、恒 Q（恒無功方式，保持發(fā)電機(jī)輸出的無功功率穩(wěn)定）和恒（恒控制角方式，保持控制角穩(wěn)定），可以任選一種方式運(yùn)行。恒Q和恒 方式一般在搶發(fā)無功的時(shí)候才投入。大多數(shù)情況下應(yīng)選擇恒電壓方式運(yùn)行，這樣能滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后調(diào)差要求，恒勵流方式下并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)不具備調(diào)差特性。同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)之前，勵磁調(diào)節(jié)裝置能維持機(jī)端電壓在給定水平。當(dāng)操作勵磁調(diào)節(jié)裝置的增減磁按鈕，可以升高或降

3、低發(fā)電機(jī)電壓； 當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，操作勵磁調(diào)節(jié)裝置的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機(jī)的無功輸出。無論是在“手動”還是“自動”方式下，都可以操作增減磁按鈕， 所不同的- 2 -是調(diào)節(jié)的參數(shù)不同。 在“自動”方式下， 調(diào)節(jié)是的機(jī)端電壓， 也就是上下平移特性曲線，在“手動”方式下， 改變的是勵磁電流的大小，此時(shí)即使在并網(wǎng)的情況下，也不具備調(diào)差特性。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與方法3.1不同 角對應(yīng)的勵磁電壓測試本實(shí)驗(yàn)機(jī)組不并網(wǎng)。1) 參照“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”完成實(shí)驗(yàn)接線。2) 檢查機(jī)組控制屏上各指示儀表的指針是否指在 0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到 0位置。3) 合上機(jī)組控制屏上的“ 220V電源”開關(guān)，檢查開

4、關(guān)狀態(tài)：控制屏一次系統(tǒng)圖上 1QF處信號燈應(yīng)綠燈亮，紅燈熄滅。4) 合上“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)（ 380V）。注意，一定要先合“ 220V電源”開關(guān)，再合“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)，否則，勵磁或調(diào)速輸出的功率模塊可能處于失控狀態(tài)！5) 根據(jù)液晶顯示屏顯示和面板指示燈狀態(tài)檢查調(diào)速、勵磁、同期裝置是否正常；通過菜單檢查各項(xiàng)參數(shù)是否設(shè)置正確。6) 將調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時(shí)，就地控制失效）。“啟動/停止”開關(guān)選擇為“啟動”，此時(shí)，調(diào)速裝置開始輸出控制信號。通過“增速”按鈕逐漸升高電動機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)按住“增速”按鈕不動時(shí)，轉(zhuǎn)速將快速升高。

5、接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，采用“點(diǎn)動”的方式操作按鈕，使電動機(jī)達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。7) 將勵磁裝置“方式選擇”開關(guān)撥到中間位置（“恒 Q/恒”）， 10秒后，將“恒 Q/恒 ”開關(guān)選擇為“恒 ”（此時(shí)的增磁、減磁按鈕控制導(dǎo)通角 的減小和增大），“遠(yuǎn)方 /就地”開關(guān)選擇為“就地”。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到額定附近時(shí)，“啟動 /停止”開關(guān)選擇為“啟動”，此時(shí)，調(diào)節(jié)器開始輸出控制信號。通過“增磁”按鈕逐漸升高發(fā)電機(jī)電壓，當(dāng)按住“增磁”按鈕不動時(shí)，電壓將快速升高。接近額定電壓時(shí)，采用“點(diǎn)動”的方式操作按鈕，使發(fā)電機(jī)達(dá)到需要的電壓。實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)勵磁電流為表1-1規(guī)定的若干值，記下對應(yīng)的角，對應(yīng)的勵磁電壓，觀察其變化規(guī)律。（勵磁

6、電流、角及勵磁電壓在勵磁裝置液晶顯示屏上讀?。?shí)驗(yàn)完畢后停機(jī)， 應(yīng)嚴(yán)格按照 “同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”中的停機(jī)步驟- 3 -執(zhí)行。表 1-1不同控制角下的狀態(tài)參數(shù)勵磁電流I fd（ A ）0.00.250.50.751.0顯示控制角勵磁電壓U fd（ V ）3.2同步發(fā)電機(jī)起勵同步發(fā)電機(jī)的起勵方式有兩種： 恒機(jī)端電壓方式起勵，恒勵磁電流方式起勵。恒機(jī)端電壓方式起勵， 起勵后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在手動設(shè)定的電壓水平上； 恒勵磁電流方式起勵，起勵后的發(fā)電機(jī)勵磁電流穩(wěn)定在手動設(shè)定的電流水平上。本實(shí)驗(yàn)機(jī)組不并網(wǎng)。A. 恒 勵磁電流方式起勵1) 將調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式，“遠(yuǎn)

7、方/就地”選擇為“就地”?！皢?/停止”開關(guān)選擇為“啟動”。按增速按鈕，使發(fā)電機(jī)組頻率達(dá)到表 2-4所示數(shù)值。2) 將勵磁調(diào)節(jié)裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“恒 I L”方式，“遠(yuǎn)方 /就地”選擇為“就地”。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到額定附近時(shí)，“啟動 /停止”開關(guān)選擇為“啟動”，按“增磁”按鈕，使發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到接近需要電壓。說明：在恒 IL 方式下，按“增磁”按鈕表示增加發(fā)電機(jī)勵磁電流給定值，進(jìn)而改變發(fā)電機(jī)電壓。每次實(shí)驗(yàn)完畢后停機(jī)， 應(yīng)嚴(yán)格按照 “同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)” 中的停機(jī)步驟執(zhí)行。改變起動時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟 1)3)，將記錄數(shù)據(jù)填入表 1-2。表 1-2恒 方式起勵測試發(fā)電機(jī)組頻率（Hz）發(fā)

8、電機(jī)電壓 (V)勵磁電流 (A)勵磁電壓 (V)控制角 (° )4748.55051.553B. 恒機(jī)端電壓方式起勵1) 將調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式，“遠(yuǎn)方 / 就地”選擇為“就地”?！皢?/停止”開關(guān)選擇為“啟動”。按增速按鈕，使發(fā)電機(jī)組頻率達(dá)到表 1-4所示數(shù)值。- 4 -2) 將勵磁裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“恒 Ug”方式，“遠(yuǎn)方 /就地”選擇為“就地”。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到額定附近時(shí)，“啟動 /停止”開關(guān)選擇為“啟動”。按“增磁”按鈕，使發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到接近需要電壓。說明：在恒 Ug方式下，按“增磁”按鈕表示增加發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓給定值。3) 觀測在起勵時(shí)

9、勵磁電流和勵磁電壓的變化，并記錄起勵后的發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓、勵磁電流、勵磁電壓和控制角 。每次實(shí)驗(yàn)完畢后停機(jī)， 應(yīng)嚴(yán)格按照 “同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)” 中的停機(jī)步驟執(zhí)行。改變起動時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟 1)3)，將記錄數(shù)據(jù)填入表 1-3。表 1-3恒 Ug 方式起勵測試發(fā)電機(jī)電壓發(fā)電機(jī)組頻率（Hz）勵磁電流 (A)勵磁電壓 (V)控制角 (° )(V)4748.55051.553實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制實(shí)驗(yàn)中 , 當(dāng)勵磁裝置以“恒 (觸發(fā) ) 控制角 ”方式運(yùn)行時(shí) , 那么發(fā)電機(jī)電壓與機(jī)組轉(zhuǎn)速 (頻率 ) 呈何種關(guān)系變化 ,為什么 ？2. 在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制實(shí)驗(yàn)中 , 當(dāng)

10、勵磁裝置以“恒 Ug”方式運(yùn)行時(shí)， 如果改變機(jī)組 (頻率 )轉(zhuǎn)速 , 那么發(fā)電機(jī)電壓相對) 呈何種關(guān)系變化,為什么 ？- 5 -實(shí)驗(yàn)二調(diào)差系數(shù)的測定在勵磁裝置中，使用的調(diào)差公式為（按標(biāo)么值計(jì)算）：U BU gK q * Q ，它是將無功功率的一部分疊加到電壓給定值上， 其中 Ug為電壓給定值， Q為無功功率， Kq為調(diào)差系數(shù)。一、實(shí)驗(yàn)步驟：1）啟動機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)運(yùn)行，并退出同期裝置，并網(wǎng)步驟見“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”。2）調(diào)速裝置設(shè)置為“自動”方式，勵磁裝置設(shè)置為“恒Ug”方式。3）用降低系統(tǒng)電壓的方法（調(diào)節(jié)調(diào)壓器）以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓和無功功率的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)填入

11、表2-1。（如果記錄數(shù)據(jù)時(shí)，勵磁調(diào)節(jié)裝置上的數(shù)值顯示有波動，則可以參考實(shí)驗(yàn)臺上方的電壓表和無功表，計(jì)算時(shí)額定無功功率為 KVar ，額定電壓 220V）4）作出調(diào)節(jié)特性曲線，并計(jì)算出調(diào)差系數(shù)。比較計(jì)算得出的調(diào)差系數(shù)與設(shè)置的調(diào)差系數(shù)是否大致相同。 （設(shè)置的“調(diào)差系數(shù)”可在勵磁裝置的主界面下按 “ OK”鍵，進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”選項(xiàng)查看）A. 零調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù) 0，在勵磁裝置的主界面下按“ OK”鍵，進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”選項(xiàng)，將調(diào)差系數(shù)設(shè)為“ 00.0”。退出保存設(shè)置。實(shí)驗(yàn)步驟同 A 。用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無功輸出， 記錄一系列機(jī)端電壓、 和無功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)

12、特性曲線。UGQ圖 2-1 調(diào)節(jié)特性曲線B. 正調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù) 5，在勵磁裝置主界面下按“ OK”鍵，進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置” 選項(xiàng)，將“調(diào)差系數(shù)” 設(shè)為“05.0”。將“調(diào)差極性” 設(shè)為“”。退出保存設(shè)置。實(shí)驗(yàn)步驟同 A 。- 6 -用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無功輸出， 記錄一系列機(jī)端電壓、 和無功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。C. 負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù) 5，在勵磁裝置主界面下按“OK ”鍵，進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置” 選項(xiàng)，將“調(diào)差系數(shù)” 設(shè)為“ 05.0”。將“調(diào)差極性” 設(shè)為“”。退出保存設(shè)置。實(shí)驗(yàn)步驟同A 。用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓

13、、 和無功功率的數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。表 2-2不同調(diào)差系數(shù)下機(jī)端電壓與無功關(guān)系表Kq 0Kq 5Kq 5 UGQ(kvar)U GQ(kvar)U GQ(kvar)3400300030000.50.50.51.01.01.01.51.51.5D. 低勵限制實(shí)驗(yàn)欠勵限制器的作用是用來防止發(fā)電機(jī)因勵磁電流過度減小而引起失步或因機(jī)組過度進(jìn)相引起定子端部過熱。 欠勵限制器的任務(wù)是： 確保機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將發(fā)電機(jī)的功率運(yùn)行點(diǎn) (P、Q)限制在欠勵限制曲線上方。欠勵限制器的工作原理：根據(jù)給定的欠勵限制方程和當(dāng)前有功功率P計(jì)算出對應(yīng)的無功功率下限：Qmin ( A / B ) ( P B) 。將 Qm

14、in 與當(dāng)前 Q 比較，若： QQmin ，欠勵限制器不動作； QQmin ，欠勵限制器動作，自動增加無功輸出，使QQmin 。（均為絕對值計(jì)算）。實(shí)驗(yàn)步驟：1) 啟動機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)運(yùn)行，調(diào)速裝置設(shè)置為“自動”方式，勵磁調(diào)節(jié)裝置設(shè)置為“恒 Ug”方式。2) 在勵磁裝置主界面下按“ OK”鍵，進(jìn)入主菜單。進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”選項(xiàng)，設(shè)置“欠勵限制” A （如 A=2 ）和 B( 如B1)的值。退出并保存設(shè)置。3) 進(jìn)入“保護(hù)投退” 選項(xiàng)，將“欠勵限制” 選為“投”，其他兩項(xiàng)設(shè)為 “退”。退出并保存設(shè)置。注意：此功能若未投入，實(shí)驗(yàn)所要求的功能將無法實(shí)現(xiàn)。4) 調(diào)節(jié)有功功率和無功功率輸出分別為 0，

15、用增大系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機(jī)- 7 -進(jìn)相運(yùn)行，直到欠勵限制器動作（勵磁裝置的欠勵限制指示燈亮），記下此時(shí)的有功 P和無功 Q，此時(shí)再升高系統(tǒng)電壓或按“減磁”按鈕勵磁調(diào)節(jié)均不起作用。如果系統(tǒng)電壓上升到 450V 左右時(shí)，仍不能使欠勵限制器動作，則可以進(jìn)一步按勵磁裝置的減磁按鈕，使發(fā)電機(jī)進(jìn)相程度更深，從而使欠勵限制器動作。5) 恢復(fù)系統(tǒng)電壓為正常值（ 380V），使發(fā)電機(jī)恢復(fù)運(yùn)行在非欠勵區(qū)，調(diào)節(jié)有功、無功輸出均為 0。6) 調(diào)節(jié) 50%、100%額定有功，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并記錄欠勵限制時(shí)的無功值，填入表 2-3。表 2-3 不同有功下欠勵限制動作時(shí)的無功值發(fā)電機(jī)有功功率P欠勵限制動作時(shí)的Q值零功率50%額定有功100額定有功7) 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出欠勵限制曲線 P=f(Q)，并計(jì)算出該直線的斜率。8) 停機(jī)調(diào)節(jié)有功輸出和無功輸出分別為零，在不帶負(fù)載的情況下跳開同期開關(guān)1QF，使同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列之后，將勵磁調(diào)節(jié)裝置“啟動/停止”選擇為“停止”，使發(fā)電機(jī)端電壓降為零，將調(diào)速裝置“啟動 /