電力系統(tǒng)及自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是一本與電氣工程

1、前 言電力系統(tǒng)及自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是一本與電氣工程專業(yè)的電力工程、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)分析、微機(jī)保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理等課程相配套的實(shí)驗(yàn)及原理指導(dǎo)教材。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等理工科學(xué)校的主要實(shí)驗(yàn)性環(huán)節(jié)之一，它在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力方面，起著極重要的作用；專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程還肩負(fù)著綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的作用。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書前六章是在武漢聯(lián)華電氣有限責(zé)任公司生產(chǎn)“LHWDT-型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)”上進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書后二章需增加在該公司生產(chǎn)的“LHPS-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)臺(tái)”共同完成后二章試驗(yàn)，而實(shí)際這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)所能開出的實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)不

2、止這些，如：同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)安全運(yùn)行極限的測(cè)定，同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的離線（在線）測(cè)定以及磁阻功率實(shí)驗(yàn)等，都未編寫在此指導(dǎo)書中，這里只是提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)供大家開發(fā)研究。將多個(gè)此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)“LHPS-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”構(gòu)成一個(gè)可變的多機(jī)可變環(huán)型電力網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行各種潮流分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)度的自動(dòng)化，具有電力系統(tǒng)“四遙”功能。本指導(dǎo)書分為八個(gè)章節(jié)，它僅提供可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的題目。每個(gè)題目的內(nèi)容多少不一，有些編寫得比較詳細(xì)，有的比較簡(jiǎn)略，這便于因材施教和進(jìn)行選擇；有些題目?jī)?nèi)容較多，可以選做其中一部分；另外，在實(shí)驗(yàn)課中也可將若干部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組合成一個(gè)課題深入研究，這樣可以

3、充分發(fā)揮學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的主動(dòng)性和創(chuàng)造能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和質(zhì)量。各學(xué)?？梢愿鶕?jù)課程設(shè)置具體情況，參考“LHWDT-型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)”和“LHPS-5G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)臺(tái)”使用說(shuō)明書和本指導(dǎo)書編寫適合自己學(xué)校要求的指導(dǎo)書。綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模型是針對(duì)電力系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)，其工作方式是按發(fā)電機(jī)通過(guò)輸電線路與無(wú)窮大系統(tǒng)聯(lián)接，構(gòu)成“一機(jī)無(wú)窮大”電力系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，考慮到模型操作的靈活和方便。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者也考慮到增加一些與外部聯(lián)接的功能，在一定程度上擴(kuò)大其使用功能。首先，在接口設(shè)計(jì)中采用了通用接口標(biāo)準(zhǔn)，可為電力系統(tǒng)新產(chǎn)品（如繼電保護(hù)，控制調(diào)節(jié)裝置等）進(jìn)行初步的性能考核實(shí)驗(yàn)。

4、其次，為了使發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)獨(dú)立設(shè)備脫離無(wú)窮大系統(tǒng)工作，以適應(yīng)某些實(shí)驗(yàn)要求，可以通過(guò)改連接線，接入專用負(fù)載進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如第六章的單機(jī)對(duì)負(fù)荷實(shí)驗(yàn)就是將調(diào)壓器的副方解開來(lái)，外接電阻后進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)。本指導(dǎo)書的編寫凝聚了許多人的辛勤汗水，編者在此一并表示衷心的感謝。由于編寫者水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，錯(cuò)誤和不足之處在所難免，謹(jǐn)請(qǐng)讀者指正。第一章 同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深理解同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列原理，掌握準(zhǔn)同期并列條件；2掌握微機(jī)準(zhǔn)同期控制器及模擬式綜合整步表的使用方法；3熟悉同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列過(guò)程；4觀察、分析有關(guān)波形。二、原理與說(shuō)明將同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準(zhǔn)同期并列

5、方式。準(zhǔn)同期并列要求在合閘前通過(guò)調(diào)整待并機(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(shí)間原理”，由運(yùn)行操作人員手動(dòng)或由準(zhǔn)同期控制器自動(dòng)選擇合適時(shí)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。根據(jù)并列操作的自動(dòng)化程度不同，又分為手動(dòng)準(zhǔn)同期、半自動(dòng)準(zhǔn)同期和全自動(dòng)準(zhǔn)同期三種方式。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(gè)待并系統(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(gè)待并系統(tǒng)間的頻率差和相角差，并且不受電壓

6、幅值差的影響，因此得到廣泛應(yīng)用。手動(dòng)準(zhǔn)同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點(diǎn)(同相點(diǎn))時(shí)合閘，考慮到斷路器的固有合閘時(shí)間，實(shí)際發(fā)出合閘命令的時(shí)刻應(yīng)提前一個(gè)相應(yīng)的時(shí)間或角度。自動(dòng)準(zhǔn)同期并列，通常采用恒定越前時(shí)間原理工作，這個(gè)越前時(shí)間可按斷路器的合閘時(shí)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(shí)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(shí)，在整定的越前時(shí)刻送出合閘脈沖。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法（一）機(jī)組啟動(dòng)與建壓1檢查調(diào)速器上“模擬調(diào)節(jié)”電位器指針是否指在0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到0位置；2合上操作電源開關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、

7、紅燈熄。調(diào)速器面板上數(shù)碼管在并網(wǎng)前顯示發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（左）和控制量（右）。調(diào)速器上“自動(dòng)或手動(dòng)”燈和“停機(jī)”燈均為熄滅狀態(tài)，“鎖零”燈亮；3按調(diào)速器上的“微機(jī)方式自動(dòng)/手動(dòng)”按鈕使“微機(jī)自動(dòng)、手動(dòng)”燈亮；4勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇恒UF運(yùn)行方式，合上勵(lì)磁開關(guān)；5把實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“同期方式”開關(guān)置“斷開”位置；6合上系統(tǒng)電壓開關(guān)和線路開關(guān)QF1，QF3，檢查系統(tǒng)電壓接近額定值380V；7合上原動(dòng)機(jī)開關(guān)，按“停機(jī)/開機(jī)”按鈕使“開機(jī)”燈亮，調(diào)速器將自動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)到額定轉(zhuǎn)速；自動(dòng)方式時(shí)，請(qǐng)將第三個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)置“1”，試驗(yàn)方式置“0”對(duì)應(yīng)指示燈亮。8當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到95%以上時(shí)，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)將發(fā)電機(jī)電壓建壓到與系統(tǒng)電壓

8、相等。（二）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(jī)組轉(zhuǎn)速，記錄微機(jī)準(zhǔn)同期控制器顯示的發(fā)電機(jī)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(duì)應(yīng)關(guān)系；觀察并記錄不同頻差方向，不同頻差大小時(shí)的模擬式整步表的指針旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度、頻率平衡表指針的偏轉(zhuǎn)方向及偏轉(zhuǎn)角度的大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 2操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上的增磁或減磁按鈕調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓，觀察并記錄不同電壓差方向、不同電壓差大小時(shí)的模擬式電壓平衡表指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度的大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電壓，觀察并記錄微機(jī)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；4將示波器跨接在“發(fā)電機(jī)電壓”測(cè)孔與“

9、系統(tǒng)電壓”測(cè)孔間，觀察正弦整步電壓（即脈動(dòng)電壓）波形，觀察并記錄整步表旋轉(zhuǎn)速度與正弦整步電壓的周期的關(guān)系；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；觀察并記錄正弦整步電壓幅值達(dá)到最小值得時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的整步表指針位置和燈光位置；5用示波器跨接到“三角波”測(cè)孔與“參考地”測(cè)孔之間，觀察線性整步電壓（即三角波）的波形，觀察并記錄整步表旋轉(zhuǎn)速度與線性整步電壓的周期的關(guān)系；觀察并記錄電壓幅值差大小與線性整步電壓最小幅值間的關(guān)系；觀察并記錄線性整步電壓幅值達(dá)到最小值得時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的整步表指針位置和燈光位置。（三）手動(dòng)準(zhǔn)同期1按準(zhǔn)同期并列條件合閘將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“手動(dòng)”位置。在這種情況下，

10、要滿足并列條件，需要手動(dòng)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(shí)，手動(dòng)操作合閘按鈕進(jìn)行合閘。觀察微機(jī)準(zhǔn)同期控制器上顯示的發(fā)電機(jī)頻率和系統(tǒng)頻率，相應(yīng)操作微機(jī)調(diào)速器上的增速或減速按鈕進(jìn)行調(diào)速，直至 “增速減速”燈熄滅。此時(shí)表示壓差、頻差均滿足條件，觀察整步表上旋轉(zhuǎn)燈位置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至0º 位置前某一合適時(shí)刻時(shí)，即可合閘。觀察并記錄合閘時(shí)的沖擊電流。2偏離準(zhǔn)同期并列條件合閘本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H限于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不得在電廠機(jī)組上使用！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：（1）電壓差相角差條件滿足，頻率差不滿足，在fF>fX和fF&

11、lt;fX 時(shí)手動(dòng)合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有功功率表P和無(wú)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1；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(shí)手動(dòng)合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有功功率表P和無(wú)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1；注意：電壓差不要大于額定電壓的10%。（3）頻率差電壓差條件滿足，相角差不滿足，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)手動(dòng)合閘，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有功功率表P和無(wú)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1-1。注意：相角差不要大于30度。表1-1fF>fXfF<fXVF>

12、VXVF<VX順時(shí)針逆時(shí)針P（kW）Q（kVAR）注：有功功率P和無(wú)功功率Q也可以通過(guò)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的顯示觀察。（四）半自動(dòng)準(zhǔn)同期將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“半自動(dòng)”位置，微機(jī)正常燈閃爍。準(zhǔn)同期控制器將給出相應(yīng)操作指示信息，運(yùn)行人員可以按這個(gè)指示進(jìn)行相應(yīng)操作。調(diào)速調(diào)壓方法同手動(dòng)準(zhǔn)同期。當(dāng)壓差、頻差條件滿足時(shí)，整步表上旋轉(zhuǎn)燈光旋轉(zhuǎn)至接近0º 位置時(shí)，整步表圓盤中心燈亮，表示全部條件滿足，手動(dòng)按下發(fā)電機(jī)開關(guān)，并網(wǎng)。隨后DL燈亮，表示已經(jīng)合閘。（五）全自動(dòng)準(zhǔn)同期將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“全自動(dòng)”位置；按下準(zhǔn)同期控制器的“同期”按鈕，同期命令指示燈亮，微機(jī)正常燈閃爍加快，此時(shí)，微機(jī)準(zhǔn)同期

13、控制器將自動(dòng)進(jìn)行均壓、均頻控制并檢測(cè)合閘條件，一旦合閘條件滿足即發(fā)出合閘命令。在全自動(dòng)過(guò)程中，觀察當(dāng)“升速”或“降速”命令指示燈亮?xí)r，調(diào)速器上有什么反應(yīng)；當(dāng)“升壓”或“降壓”命令指示燈亮?xí)r，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上有什么反應(yīng)。當(dāng)一次合閘過(guò)程完畢，控制器會(huì)自動(dòng)解除合閘命令，避免二次合閘。（六）準(zhǔn)同期條件的整定同期參數(shù)設(shè)置，可通過(guò)聯(lián)華專用用信軟件修改。共顯示8個(gè)參數(shù)，可供修改的參數(shù)共有7個(gè)，即開關(guān)時(shí)間、頻差允許值、壓差允許值、均壓脈沖周期、均壓脈沖寬度、均頻脈沖周期、均頻脈沖寬度。另第8個(gè)參數(shù)是實(shí)測(cè)上一次開關(guān)合閘時(shí)間，單位為毫秒。以上7 個(gè)參數(shù)按“參數(shù)選擇”按鈕可循環(huán)出現(xiàn)，按上三角或下三角按鈕可改變其大小

14、。改變某些參數(shù)來(lái)重復(fù)做一下全自動(dòng)同期（參數(shù)整定參見(jiàn)LHWDT-電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)說(shuō)明書）。1整定頻差允許值f=0.2Hz。壓差允許值U=5V超前時(shí)間tyq=0.1s，通過(guò)改變實(shí)際開關(guān)動(dòng)作時(shí)間，即整定“同期開關(guān)時(shí)間”的時(shí)間繼電器。重復(fù)進(jìn)行全自動(dòng)同期實(shí)驗(yàn)，觀察在不同開關(guān)時(shí)間tyq下并列過(guò)程有何差異，并記錄三相沖擊電流中最大的一相的電流值Im，填入表1-2。表1-2整定同期開關(guān)時(shí)間（s）0.10.20.30.4實(shí)測(cè)開關(guān)時(shí)間 （s）沖擊電流Im（A）據(jù)此，估算出開關(guān)操作回路固有時(shí)間的大致范圍，根據(jù)上一次開關(guān)的實(shí)測(cè)合閘時(shí)間，整定同期裝置的越前時(shí)間。在此狀態(tài)下，觀察并列過(guò)程時(shí)的沖擊電流的大小。2改變

15、頻差允許值f，重復(fù)進(jìn)行全自動(dòng)同期實(shí)驗(yàn)，觀察在不同頻差允許值下并列過(guò)程有何差異，并記錄三相沖擊電流中最大的一相的電流值Im，填入表1-3。注：此實(shí)驗(yàn)微機(jī)調(diào)速器工作在微機(jī)手動(dòng)方式。表1-3頻差允許值f（Hz）0.20.150.1沖擊電流Im（A）（七）停機(jī)當(dāng)同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列之后，按調(diào)速器的“停機(jī)/開機(jī)”按鈕使“停機(jī)”燈亮，即可自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速降到85%以下時(shí)，微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)逆變滅磁。待機(jī)組停穩(wěn)后斷開原動(dòng)機(jī)開關(guān)，跳開勵(lì)磁開關(guān)以及線路和無(wú)窮大電源開關(guān)。切斷操作電源開關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1比較手動(dòng)準(zhǔn)同期和自動(dòng)準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過(guò)程；2分析合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關(guān)；3分析正弦整步電壓波形

16、的變化規(guī)律；4滑差頻率fs，開關(guān)時(shí)間tyq 的整定原則？注意事項(xiàng)：1手動(dòng)合閘時(shí)，仔細(xì)觀察整步表上的旋轉(zhuǎn)燈，在旋轉(zhuǎn)燈接近0º位置之前某一時(shí)刻合閘。2當(dāng)面板上的指示燈、數(shù)碼管顯示都停滯不動(dòng)時(shí)，此時(shí)微機(jī)準(zhǔn)同期控制器處于“死機(jī)”狀態(tài)，按一下“復(fù)位”按鈕可使微機(jī)準(zhǔn)同期控制器恢復(fù)正常。3微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上的增減磁按鈕按鍵只持續(xù)5秒內(nèi)有效，過(guò)了5秒后如還需調(diào)節(jié)則松開按鈕，重新按下。4在做三種同期切換方式時(shí)，做完一項(xiàng)后，需做另一項(xiàng)時(shí)，斷開斷路器開關(guān)，然后選擇“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)。五、思考題1相序不對(duì)(如系統(tǒng)側(cè)相序?yàn)锳、B、C、為發(fā)電機(jī)側(cè)相序?yàn)锳、C、B)，能否并列？為什么？2電壓互感器的極性如果有

17、一側(cè)(系統(tǒng)側(cè)或發(fā)電機(jī)側(cè))接反，會(huì)有何結(jié)果？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(jī)組上實(shí)驗(yàn)自同期并列，應(yīng)如何操作？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(shí)，正弦整步電壓的變化規(guī)律如何？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？6在fF> fX或者fF<fX，VF> VX 或者VF< VX下并列，機(jī)端有功功率表及無(wú)功功率表的指示有何特點(diǎn)？為什么？第二章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)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(lì)磁調(diào)節(jié)原理和勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)；2了解自并勵(lì)勵(lì)磁方式和它勵(lì)勵(lì)磁

18、方式的特點(diǎn)；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(dòng)；4了解微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本控制方式；5觀察強(qiáng)勵(lì)現(xiàn)象及其對(duì)穩(wěn)定的影響；6了解幾種常用勵(lì)磁限制器的作用；7掌握勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本使用方法。二、原理與說(shuō)明同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩部分組成，它們和同步發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起就構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，稱為勵(lì)磁控制系統(tǒng)。勵(lì)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(wú)功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。圖1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖實(shí)驗(yàn)用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。可供選擇的勵(lì)磁方式有兩種：自并勵(lì)和它勵(lì)。當(dāng)三相全控橋的交流勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。而當(dāng)

19、交流勵(lì)磁電源取自380V市電時(shí)，構(gòu)成它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。兩種勵(lì)磁方式的可控整流橋均是由微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制的，觸發(fā)脈沖為雙脈沖，具有最大最小角限制。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制方式有二種：恒UF（保持機(jī)端電壓穩(wěn)定）、恒IL（保持勵(lì)磁電流穩(wěn)定）。同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)之前，勵(lì)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(lì)磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以升高或降低發(fā)電機(jī)電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，操作勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機(jī)的無(wú)功輸出，其機(jī)端電壓按調(diào)差特性曲線變化。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相全控橋處于整流狀態(tài)，控制角小于90°；當(dāng)正常停機(jī)或事故停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)器使控制角大于90°，實(shí)現(xiàn)逆

20、變滅磁。勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)，有助于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；勵(lì)磁限制器是保障勵(lì)磁系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，常見(jiàn)的勵(lì)磁限制器有過(guò)勵(lì)限制器、欠勵(lì)限制器等。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法（一）不同角（控制角）對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓波形觀測(cè)（1）合上操作電源開關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄；（2）勵(lì)磁系統(tǒng)選擇它勵(lì)勵(lì)磁方式：操作 “勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)它勵(lì)”方式，調(diào)節(jié)器面板“它勵(lì)”指示燈亮；（3）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇恒運(yùn)行方式：操作調(diào)節(jié)器面板上的“恒”按鈕選擇為恒方式，面板上的“恒”指示燈亮；（4）合上勵(lì)磁開關(guān)，合上原動(dòng)機(jī)開關(guān)；（5）在不啟動(dòng)機(jī)組的狀態(tài)下，松開微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的滅磁按鈕，操作增磁按鈕或減磁

21、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巍Ｗ⒁猓何C(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上的增減磁按鈕鍵只持續(xù)3秒內(nèi)有效，過(guò)了3秒后如還需要調(diào)節(jié)，則松開按鈕，重新按下。實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流為表1規(guī)定的若干值，記下對(duì)應(yīng)的角（調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)的顯示參數(shù)為“CC”），同時(shí)通過(guò)接在Ud+、Ud-端子之間的示波器觀測(cè)全控橋輸出電壓波形，并由電壓波形估算出角，另外利用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)出電壓Ufd和UAC，將以上數(shù)據(jù)記入下表，通過(guò)Ufd，UAC和數(shù)學(xué)公式也可計(jì)算出一個(gè)角來(lái)；完成此表后，比較三種途徑得出的角有無(wú)不同，分析其原因。表2-1勵(lì)磁電流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A顯示控制角勵(lì)磁電壓Ufd交流輸入電

22、壓UAC由公式計(jì)算的示波器讀出的（6）調(diào)節(jié)控制角大于90度但小于120度，觀察全控橋輸出電壓波形，與課本所畫波形有何不同？為什么？（7）調(diào)節(jié)控制角大于120度，觀察全控橋輸出電壓波形，與課本所畫波形有何不同？為什么？（二）同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)實(shí)驗(yàn)同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)有二種：恒UF方式起勵(lì)和恒IL方式起勵(lì)。這兩種方式起勵(lì)都可以分別在它勵(lì)和自并勵(lì)兩種勵(lì)磁方式下進(jìn)行。恒UF方式起勵(lì)，現(xiàn)代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通常有“設(shè)定電壓起勵(lì)”和“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)”的兩種起勵(lì)方式。設(shè)定電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在手動(dòng)設(shè)定的電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預(yù)

23、，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在與系統(tǒng)電壓相同的電壓水平上，有效跟蹤范圍為85%115%額定電壓；“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)”方式是發(fā)電機(jī)正常發(fā)電運(yùn)行默認(rèn)的起勵(lì)方式，而“設(shè)定電壓起勵(lì)”方式通常用于勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn)。恒IL方式起勵(lì)，也是一種用于試驗(yàn)的起勵(lì)方式，其設(shè)定值由程序自動(dòng)設(shè)定，人工不能干預(yù)，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓一般為20%額定電壓左右。1恒UF方式起勵(lì)步驟（1）將“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)自勵(lì)”方式，投入“勵(lì)磁開關(guān)”；（2）所有按鈕彈起，此時(shí)“滅磁”指示燈亮；為恒UF方式。（3）將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時(shí)滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；一般處在自動(dòng)滅磁狀態(tài)。（4）啟動(dòng)機(jī)組；（5）當(dāng)轉(zhuǎn)速接

24、近額定時(shí)，（頻率47Hz）,將“滅磁”按鈕松開，發(fā)電機(jī)起勵(lì)建壓。注意觀察在起勵(lì)時(shí)勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓的變化（看勵(lì)磁電流表和電壓表）。錄波，觀察起勵(lì)曲線，測(cè)定起勵(lì)時(shí)間，上升速度，超調(diào)，振蕩次數(shù)，穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)，記錄起勵(lì)后的穩(wěn)態(tài)電壓和系統(tǒng)電壓。上述的這種起勵(lì)方式是通過(guò)手動(dòng)解除“滅磁”狀態(tài)完成的，實(shí)際上還可以讓發(fā)電機(jī)自動(dòng)完成起勵(lì)，其操作步驟如下：（1）將“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)自勵(lì)”方式，投入“勵(lì)磁開關(guān)”；（2）所有按鈕彈起，此時(shí)“滅磁”指示燈亮；為恒UF方式；（3）使調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕為彈起松開狀態(tài)（注意，此時(shí)滅磁指示燈仍然是亮的）；（4）啟動(dòng)機(jī)組；（5）注意觀察，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定

25、時(shí)（頻率47Hz），滅磁燈自動(dòng)熄滅，機(jī)組自動(dòng)起勵(lì)建壓，整個(gè)起勵(lì)過(guò)程由機(jī)組轉(zhuǎn)速控制，無(wú)需人工干預(yù)，這就是發(fā)電廠機(jī)組的正常起勵(lì)方式。同理，發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，也可由轉(zhuǎn)速控制逆變滅磁。改變系統(tǒng)電壓，重復(fù)起勵(lì)（無(wú)需停機(jī)、開機(jī)，只需滅磁、解除滅磁），觀察記錄發(fā)電機(jī)電壓的跟蹤精度和有效跟蹤范圍以及在有效跟蹤范圍外起勵(lì)的穩(wěn)定電壓。按下滅磁按鈕并斷開勵(lì)磁開關(guān)，將“勵(lì)磁方式開關(guān)”改切到“微機(jī)它勵(lì)”位置，恢復(fù)投入“勵(lì)磁開關(guān)”（注意：若改換勵(lì)磁方式時(shí)，必須首先按下滅磁按鈕并斷開勵(lì)磁開關(guān)！否則將可能引起轉(zhuǎn)子過(guò)電壓，危及勵(lì)磁系統(tǒng)安全。）本勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將它勵(lì)恒UF運(yùn)行方式下的起勵(lì)模式設(shè)計(jì)成“設(shè)定電壓起勵(lì)”方式（這里只是為了試驗(yàn)方

26、便，實(shí)際勵(lì)磁調(diào)節(jié)器不論何種勵(lì)磁方式均可有兩種恒UF起勵(lì)方式），起勵(lì)前允許運(yùn)行人員手動(dòng)借助增減磁按鈕設(shè)定電壓給定值，選擇范圍為20110%額定電壓。用滅磁和解除滅磁的方法，重復(fù)進(jìn)行不同設(shè)定值的起勵(lì)試驗(yàn)，觀察起勵(lì)過(guò)程，記錄設(shè)定值和起勵(lì)后的穩(wěn)定值。2恒IL方式起勵(lì)步驟（1）將“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)自勵(lì)”方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，投入“勵(lì)磁開關(guān)”；（2）按下“恒IL”按鈕選擇恒IL控制方式，此時(shí)恒IL指示燈亮；（3）將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時(shí)滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；（4）啟動(dòng)機(jī)組；（5）當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定時(shí)（頻率>=47Hz）,將“滅磁”按鈕松開，發(fā)電機(jī)自動(dòng)起勵(lì)建壓，記錄

27、起勵(lì)后的穩(wěn)定電壓。起勵(lì)完成后，操作增減磁按鈕可以自由調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓。（三）控制方式及其相互切換本型微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有恒UF，恒IL等二種控制方式，分別具有各自特點(diǎn)，請(qǐng)通過(guò)以下試驗(yàn)自行體會(huì)和總結(jié)。1恒UF方式 選擇它勵(lì)恒UF方式，開機(jī)建壓不并網(wǎng)，改變機(jī)組轉(zhuǎn)速45HZ55HZ，記錄頻率與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-2發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角·45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz2恒IL方式選擇它勵(lì)恒IL方式，開機(jī)建壓不并網(wǎng)，改變機(jī)組轉(zhuǎn)速45HZ55HZ，記錄頻率與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角的關(guān)系數(shù)據(jù)

28、；表2-3發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角·45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V，并網(wǎng)帶負(fù)荷。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式選擇為恒UF方式，改變系統(tǒng)電壓，記錄系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角，無(wú)功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-6系統(tǒng)電壓發(fā)電機(jī)電壓發(fā)電機(jī)電流勵(lì)磁電流控制角有功功率無(wú)功功率380V370V360V350V390V400V410V將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式選擇為恒IL方式，改變系統(tǒng)電壓，記錄系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角，無(wú)功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-7系統(tǒng)電壓發(fā)電機(jī)電壓發(fā)電機(jī)電

29、流勵(lì)磁電流控制角有功功率無(wú)功功率380V370V360V350V390V400V410V將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制方式選擇為恒方式，改變系統(tǒng)電壓，記錄系統(tǒng)電壓與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角，無(wú)功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-8系統(tǒng)電壓發(fā)電機(jī)電壓發(fā)電機(jī)電流勵(lì)磁電流控制角有功功率無(wú)功功率380V370V360V350V390V400V410V注意：四種控制方式相互切換時(shí)，切換前后運(yùn)行工作點(diǎn)應(yīng)重合。5負(fù)荷調(diào)節(jié)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(jī)輸出有功功率，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增磁減磁按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率。由于輸電線路比較長(zhǎng)，當(dāng)有功功率增到額定值時(shí)，功角較大（與電廠機(jī)組相比），必要

30、時(shí)投入雙回線；當(dāng)無(wú)功功率到額定值時(shí)，線路兩端電壓降落較大，但由于發(fā)電機(jī)電壓具有上限限制，所以需要降低系統(tǒng)電壓來(lái)使無(wú)功功率上升，必要時(shí)投入雙回線。記錄發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電壓和控制角。將有功、無(wú)功減到零值作空載運(yùn)行，記錄發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)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(lì)磁電流與額定勵(lì)磁電流的大致比值。表2-9發(fā)電機(jī)狀態(tài)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角空載半負(fù)載額定負(fù)載（四）逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)滅磁是勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)不可或缺的部分。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)大電感，當(dāng)正?；蚬收贤C(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子中貯存的能量必須泄放，該能量泄放的過(guò)程就是滅磁過(guò)程。滅磁只能在空載

31、下進(jìn)行（發(fā)電機(jī)并網(wǎng)狀態(tài)滅磁將會(huì)導(dǎo)致失去同步，造成轉(zhuǎn)子異步運(yùn)行，感應(yīng)過(guò)電壓，危及轉(zhuǎn)子絕緣）。三相全控橋當(dāng)觸發(fā)控制角大于90°時(shí)，將工作在逆變狀態(tài)下。本實(shí)驗(yàn)的逆變滅磁就是利用全控橋的這個(gè)特點(diǎn)來(lái)完成的。1逆變滅磁步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁并起勵(lì)建壓，增磁，使同步發(fā)電機(jī)進(jìn)入空載額定運(yùn)行；（3）按下“滅磁”按鈕，滅磁指示燈亮，發(fā)電機(jī)執(zhí)行逆變滅磁命令，注意觀察勵(lì)磁電流表和勵(lì)磁電壓表的變化以及勵(lì)磁電壓波形的變化。2跳滅磁開關(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇微機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用恒UF；（2

32、）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁并起勵(lì)建壓，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)入空載穩(wěn)定運(yùn)行；（3）直接按下“勵(lì)磁開關(guān)”綠色按鈕跳開勵(lì)磁開關(guān)，注意觀察勵(lì)磁電流表和勵(lì)磁電壓表的變化。以上試驗(yàn)也可在它勵(lì)勵(lì)磁方式下進(jìn)行。（五）伏赫限制實(shí)驗(yàn)單元接線的大型同步發(fā)電機(jī)解列運(yùn)行時(shí)，其機(jī)端電壓有可能升得較高，而其頻率有可能降得較低。如果其機(jī)端電壓UF與頻率f的比值B=UF/f過(guò)高，則同步發(fā)電機(jī)及其主變壓器的鐵芯就會(huì)飽和，使空載激磁電流加大，造成發(fā)電機(jī)和主變過(guò)熱。因此有必要對(duì)UF/f加以限制。伏赫限制器工作原理就是：根據(jù)整定的最大允許伏赫比Bmax和當(dāng)前頻率，計(jì)算出當(dāng)前允許的最高電壓UFh=Bmax*f，將其與電壓給定值Ug比較，取二者中較小值

33、作為計(jì)算電壓偏差的基準(zhǔn)Ub，由此調(diào)節(jié)的結(jié)果必然是發(fā)電機(jī)電壓UFUFh。伏赫限制器在解列運(yùn)行時(shí)投入，并網(wǎng)后退出。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁起勵(lì)建壓，發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在空載額定以上；（3）調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)減速按鈕，使機(jī)組從額定轉(zhuǎn)速下降，從50Hz44Hz；（4）每間隔1Hz記錄發(fā)電機(jī)電壓隨頻率變化的關(guān)系數(shù)據(jù)；（5）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)描出電壓與頻率的關(guān)系曲線，并計(jì)算設(shè)定的Bmax值（用限制動(dòng)作后的數(shù)據(jù)計(jì)算，伏赫限制指示燈亮表示伏赫限制動(dòng)作）。做本實(shí)驗(yàn)時(shí)先增磁到一個(gè)比較高的機(jī)端電壓后再慢慢減速。表2-10發(fā)電機(jī)頻率f50Hz49

34、 Hz48 Hz47 Hz46 Hz45 Hz44 Hz機(jī)端電壓UF（六）同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)勵(lì)是勵(lì)磁控制系統(tǒng)基本功能之一，當(dāng)電力系統(tǒng)由于某種原因出現(xiàn)短時(shí)低壓時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)以足夠快的速度提供足夠高的勵(lì)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(yùn)行條件。在并網(wǎng)時(shí)，模擬單相接地和兩相間短路故障可以觀察強(qiáng)勵(lì)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)；（3）在發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功輸出為50額定負(fù)載時(shí)，進(jìn)行單相接地和兩相間短路實(shí)驗(yàn)，注意觀察發(fā)電機(jī)端電壓和勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓的變化情況；觀察強(qiáng)勵(lì)時(shí)的勵(lì)磁電壓波形；方 式電 流 值類型表2-

35、11自 勵(lì)它 勵(lì)單相接地短路兩相間短路單相接地短路兩相間短路勵(lì)磁電流最大值發(fā)電機(jī)電流最大值（4）采用它勵(lì)勵(lì)磁方式，重復(fù)（1）（2），并完成后面的思考題。（七）欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)欠勵(lì)限制器的作用是用來(lái)防止發(fā)電機(jī)因勵(lì)磁電流過(guò)度減小而引起失步或因機(jī)組過(guò)度進(jìn)相引起定子端部過(guò)熱。欠勵(lì)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(lì)限制曲線上方。欠勵(lì)限制器的工作原理：根據(jù)給定的欠勵(lì)限制方程和當(dāng)前有功功率P計(jì)算出對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率下限：Qmin=aP+b。將Qmin與當(dāng)前Q比較，若：Qmin<Q，欠勵(lì)限制器不動(dòng)作；Qmin>Q，欠勵(lì)限制器動(dòng)作，自動(dòng)增加無(wú)功輸出，使Qmin&l

36、t;Q。 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁；（3）滿足條件后并網(wǎng)；（4）調(diào)節(jié)有功功率輸出分別為0，50%，100%的額定負(fù)載，用減小勵(lì)磁電流(按“減磁”按鈕)或升高系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，直到欠勵(lì)限制器動(dòng)作（欠勵(lì)限制指示燈亮），記下此時(shí)的有功P和無(wú)功Q；（5）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出欠勵(lì)限制線P=f(Q)，并計(jì)算出該直線的斜率和截距；如果減磁到失步時(shí)還不能使欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)可以用提高系統(tǒng)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。 表2-12發(fā)電機(jī)有功功率P欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)的Q值零功率50%額定有功100%額定有功PQ（八）調(diào)差實(shí)驗(yàn)1調(diào)差系數(shù)的測(cè)定

37、在微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中使用的調(diào)差公式為（按標(biāo)么值計(jì)算）UB=Ug±KQ*Q，它是將無(wú)功功率的一部分疊加到電壓給定值上（模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通常是將無(wú)功電流的一部分疊加在電壓測(cè)量值上，效果等同）。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁；（3）滿足條件后并網(wǎng)，穩(wěn)定運(yùn)行；（4）用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄一系列 UF、Q數(shù)據(jù)；（5）作出調(diào)節(jié)特性曲線，并計(jì)算出調(diào)差系數(shù)；表2-13發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UF發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出Q123452零調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)0，實(shí)驗(yàn)步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記

38、錄一系列 UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。QUFO3正調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)4%，實(shí)驗(yàn)步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄一系列 UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。4負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)-4%，實(shí)驗(yàn)步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出，記錄一系列 UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。表2-14K=0K=+4%K=-4%UFQUFQUFQ（九）過(guò)勵(lì)磁限制實(shí)驗(yàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流超過(guò)額定勵(lì)磁電流1.1倍稱為過(guò)勵(lì)。勵(lì)磁電流在1.1倍以下允許長(zhǎng)期運(yùn)行，1.12.0之間按反時(shí)限原則延時(shí)動(dòng)作，限制勵(lì)磁電流到1.1倍以上，2.0倍以下，瞬時(shí)動(dòng)作限制勵(lì)磁電流在2.0倍以上。過(guò)勵(lì)限制指示燈

39、在過(guò)勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)亮。實(shí)驗(yàn)步驟：(1) 選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；(2) 啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁；(3) 用降低額定勵(lì)磁電流定值的方法模擬勵(lì)磁電流過(guò)勵(lì)（注：無(wú)法使勵(lì)磁電流真正過(guò)勵(lì)，你有辦法嗎？），此時(shí)限制器將按反時(shí)限特性延時(shí)動(dòng)作，記錄勵(lì)磁電流值和延時(shí)時(shí)間，觀察過(guò)勵(lì)限制器動(dòng)作過(guò)程；(4) 描出勵(lì)磁限制特性曲線，；1.11.21.31.41.51.61.71.81.9I/Iet2.0(5) 做本實(shí)驗(yàn)時(shí)需要改變過(guò)流整定值。表2-15 額定電流整定值Ie=_勵(lì)磁電流實(shí)際值I過(guò)勵(lì)倍數(shù)(I/Ie)延時(shí)時(shí)間(t)（十）停機(jī)滅磁發(fā)電機(jī)解列后，直接控制調(diào)速器停機(jī)，勵(lì)磁調(diào)

40、節(jié)器在轉(zhuǎn)速下降到43HZ以下時(shí)自動(dòng)進(jìn)行逆變滅磁。待機(jī)組停穩(wěn)，斷開原動(dòng)機(jī)開關(guān)，跳開勵(lì)磁和線路等開關(guān)，切除操作電源總開關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 分析比較各種勵(lì)磁方式和各種控制方式對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響；2 比較各項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。3 分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、空載實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果。4 分析勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、負(fù)載實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果。五、思考題1三相可控橋?qū)τ|發(fā)脈沖有什么要求？2比較恒UF方式起勵(lì)、恒IL方式起勵(lì)起勵(lì)有何不同？3逆變滅磁與跳勵(lì)磁開關(guān)滅磁主要有什么區(qū)別？4為什么在并網(wǎng)時(shí)不需要伏赫限制？5比較在它勵(lì)方式下強(qiáng)勵(lì)與在自并勵(lì)下強(qiáng)勵(lì)有什么區(qū)別？6比較在它勵(lì)方式下逆變滅磁與在自并勵(lì)下逆變滅磁有什么差

41、別？7比較單回線路和雙回線路有功功率與功角的關(guān)系有何變化，線路電壓降落與無(wú)功功率的關(guān)系有何不同？8比較四種運(yùn)行方式：恒UF、恒IL、恒Q和恒的特點(diǎn)，說(shuō)說(shuō)他們各適合在何種場(chǎng)合應(yīng)用？對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行而言，哪一種運(yùn)行方式最好？試就電壓質(zhì)量，無(wú)功負(fù)荷平衡，電力系統(tǒng)穩(wěn)定等方面進(jìn)行比較。第三章 一機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解和掌握對(duì)稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；2了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對(duì)稱運(yùn)行的條件；不對(duì)稱度運(yùn)行參數(shù)的影響；不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的影響等。二、原理與說(shuō)明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱和不對(duì)稱運(yùn)行分析，除了包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。為一

42、條不同電壓等級(jí)的輸電線路，在典型運(yùn)行方式下，用相對(duì)值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷運(yùn)行報(bào)表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測(cè)量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。因此，除了通過(guò)結(jié)合實(shí)際的問(wèn)題，讓學(xué)生掌握此類“數(shù)值概念”外，實(shí)驗(yàn)也是一條很好的、更為直觀、易于形成深刻記憶的手段之一。實(shí)驗(yàn)用一次系統(tǒng)接線圖如圖2所示。圖2 一次系統(tǒng)接線圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種物理模型。原動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)模擬，當(dāng)然，它們的特性與大型原動(dòng)機(jī)是不相似的。原動(dòng)機(jī)輸出功率的大小，可通過(guò)給定直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓來(lái)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三相同步發(fā)電機(jī)來(lái)模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力

43、系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過(guò)手動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)，也可以切換到臺(tái)上的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的輸電線路是用多個(gè)接成鏈型的電抗線圈來(lái)模擬，其電抗值滿足相似條件。“無(wú)窮大”母線就直接用實(shí)驗(yàn)室的交流電源，因?yàn)樗怯蓪?shí)際電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無(wú)窮大”母線的條件。為了進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了測(cè)量系統(tǒng)，以測(cè)量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對(duì)位置角（功率角），在發(fā)電機(jī)軸上裝設(shè)了閃光測(cè)角裝置。此外，臺(tái)上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法 1單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn) 在本章實(shí)驗(yàn)中，原動(dòng)機(jī)采用手動(dòng)模擬方式開機(jī)，勵(lì)磁采用手動(dòng)勵(lì)磁方

44、式，然后啟機(jī)、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和原動(dòng)機(jī)功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運(yùn)行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的差別等），觀察記錄線路首、末端的測(cè)量表計(jì)值及線路開關(guān)站的電壓值，計(jì)算、分析、比較運(yùn)行狀態(tài)不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)及數(shù)值范圍，為電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無(wú)功功率的方向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。2雙回路對(duì)稱運(yùn)行與單回路對(duì)稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)1的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2的操作，只是將原來(lái)的單回線路改成雙回路運(yùn)行。將實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行比較和分析。表3-1PQIUFUZUaDU單回路雙回路注：UZ 中間開關(guān)站電壓；DU 輸電線路的電壓損耗； 輸電線路的電壓降落3單回路穩(wěn)

45、態(tài)非全相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)確定實(shí)現(xiàn)非全相運(yùn)行的接線方式，斷開一相時(shí)，與單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)相同的輸送功率下比較其運(yùn)行狀態(tài)的變化。具體操作方法如下：（1）首先按雙回路對(duì)稱運(yùn)行的接線方式（不含QF5）；（2）輸送功率按實(shí)驗(yàn)1中單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行的輸送功率值一樣；（3）微機(jī)保護(hù)定值整定：動(dòng)作時(shí)間0秒，重合閘時(shí)間100秒；（4）在故障單元，選擇單相故障相，整定故障時(shí)間為0²<t<100²；（5）進(jìn)行單相短路故障，此時(shí)微機(jī)保護(hù)切除故障相，準(zhǔn)備重合閘，這時(shí)迅速跳開“QF1”、“QF3”開關(guān)，即只有一回線路的兩相在運(yùn)行。觀察此狀態(tài)下的三相電流、電壓值與實(shí)驗(yàn)1進(jìn)行比較；（6）故障100&

46、#178;以后，重合閘成功，系統(tǒng)恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)1狀態(tài)。表3-2UAUBUCIAIBICPQS全相運(yùn)行值非全相運(yùn)行值四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明單回路送電和雙回路送電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析。2根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)的線路首、末端和中間開關(guān)站的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析、比較運(yùn)行狀態(tài)不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)和變化范圍。3比較非全相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)的前、后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析輸電線路輸送功率的變化。五、思考題1 影響簡(jiǎn)單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素是哪些？2 提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？3 何為電壓損耗、電壓降落？4 “兩表法”測(cè)量三相功率的原理是什么？它有什么前提條件？第四章 電力系統(tǒng)功率特性和功率

47、極限實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 初步掌握電力系統(tǒng)物理模擬實(shí)驗(yàn)的基本方法；2 加深理解功率極限的概念，在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)各種提高功率極限措施的作用；3 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的觀察，結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)理論結(jié)合實(shí)際及分析問(wèn)題的能力。二、原理與說(shuō)明所謂簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)，一般是指發(fā)電機(jī)通過(guò)變壓器、輸電線路與無(wú)限大容量母線聯(lián)接而且不計(jì)各元件的電阻和導(dǎo)納的輸電系統(tǒng)。對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，如發(fā)電機(jī)至系統(tǒng)d軸和q軸總電抗分別為XdS和XqS，則發(fā)電機(jī)的功率特性為：當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，發(fā)電機(jī)電勢(shì)Eq隨運(yùn)行情況而變化。根據(jù)一般勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的性能，可認(rèn)為保持發(fā)電機(jī)E¢q（或E¢）恒定。這時(shí)發(fā)電機(jī)的功率特性可表示成

48、：或這時(shí)功率極限為隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)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(jiǎn)單電力系統(tǒng)功率極限的表達(dá)式看，提高功率極限可以通過(guò)發(fā)電機(jī)裝設(shè)性能良好的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器以提高發(fā)電機(jī)電勢(shì)、增加并聯(lián)運(yùn)行線路回路數(shù)或串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)仁侄我詼p少系統(tǒng)電抗、受端系統(tǒng)維持較高的運(yùn)行電壓水平或輸電線采用中繼同步調(diào)相機(jī)或中繼電力系統(tǒng)以穩(wěn)定系統(tǒng)中繼點(diǎn)電壓等手段實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法（一）無(wú)調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)功率特性和功率極限的測(cè)定1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響（改變x）在相同的運(yùn)行條件下（即系統(tǒng)電壓Ux、發(fā)電機(jī)電勢(shì)保持Eq保持不變，即并網(wǎng)前Ux=Eq

49、），測(cè)定輸電線單回線和雙回線運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的功一角特性曲線，功率極限值和達(dá)到功率極限時(shí)的功角值。同時(shí)觀察并記錄系統(tǒng)中其他運(yùn)行參數(shù)（如發(fā)電機(jī)端電壓等）的變化。將兩種情況下的結(jié)果加以比較和分析。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）輸電線路為單回線；（2）發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列后，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)使其輸出的有功和無(wú)功功率為零；（3）功率角指示器調(diào)零；（4）逐步增加發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，而發(fā)電機(jī)不調(diào)節(jié)勵(lì)磁；（5）觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化，填入表4-1中；（6）輸電線路為雙回線，重復(fù)上述步驟，填入表4-2中。表4-1 單回線d0°10°20°30°40°50°60°70°80°90°P0IA0UzUFIfdQ0表4-2 雙回線d0°10°20