電力系統(tǒng)自動化報(bào)告

word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯電力系統(tǒng)及其自動化實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)平臺認(rèn)識THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)平臺是一套集多種功能于一體的綜合型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置由THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺（簡稱“實(shí)驗(yàn)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(jī)組和三相可調(diào)負(fù)載箱等組成。一、THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)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(jī)－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(jī)線路保護(hù)單元：采用TSL-300/01微機(jī)線路保護(hù)裝置，主要實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)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(yùn)行和暫態(tài)穩(wěn)定等相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使用說明見附錄六。3．控制方式選擇單元：包括發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式、同期方式和勵(lì)磁方式的選擇，可通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺面板上的凸輪開關(guān)旋鈕來實(shí)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。可測量如下電量參數(shù)：原動機(jī)電樞電壓，原動機(jī)電樞電流，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓，發(fā)電機(jī)勵(lì)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(jī)控制單元：包括原動機(jī)電源，ZKS-15型調(diào)速器和THLWT-3型微機(jī)調(diào)速裝置。具體功能如下：⑴原動機(jī)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(jī)提供電樞電壓和勵(lì)磁電壓，具有過流保護(hù)功能。3．發(fā)電機(jī)勵(lì)磁單元：包括勵(lì)磁電源、THLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置、THLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置和波形觀測孔。具體功能如下：勵(lì)磁電源：為THLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置和THLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置功率部分提供電源。THLCL-1型常規(guī)勵(lì)磁裝置：采用PI調(diào)節(jié)；具有恒U（發(fā)電機(jī)電壓），恒壓精度為0.5%U（發(fā)電機(jī)額定電壓）；具有最小、最大磁電流值的限制。gNTHLWL-3型微機(jī)勵(lì)磁裝置：能夠測量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、勵(lì)磁實(shí)驗(yàn)一發(fā)電機(jī)組的起動與運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．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(lì)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(lì)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(lì)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(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。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1．發(fā)電機(jī)組起勵(lì)建壓2．發(fā)電機(jī)組停機(jī)3．發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)4．發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功和無功功率5．發(fā)電機(jī)組解列6．發(fā)電機(jī)組組網(wǎng)運(yùn)行四、實(shí)驗(yàn)思考：1．為什么發(fā)電機(jī)組送出有功和無功時(shí)，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(jī)吸收無功，產(chǎn)生無功缺額，電壓下降，進(jìn)入進(jìn)相運(yùn)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(jī)組輸出的有功和無功為0時(shí)才能解列？是為了保護(hù)斷路器盡量帶電流分閘維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定，不發(fā)生功率突變，保護(hù)發(fā)電機(jī)避免突然電負(fù)荷的沖擊，如果有功負(fù)荷未減至0，解列時(shí)電磁制動力矩突然消失，在電機(jī)過剩力矩作用下引起機(jī)組超速，降有功為0是防止發(fā)電機(jī)突然丟失電荷造成電機(jī)過速，降無功為0是防止發(fā)電機(jī)瞬間過電壓。綜上：按實(shí)驗(yàn)步驟可順利完成發(fā)電機(jī)組的起勵(lì)建壓、并網(wǎng)、解列、停機(jī)等相關(guān)操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與指導(dǎo)書中的描述一致，滿足要求。實(shí)驗(yàn)二勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制方式及其相互切換的實(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；4．了解微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本控制方式。二、原理與說明同步發(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，合理分配無功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)用的勵(lì)磁控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示?？晒┻x擇的勵(lì)磁方式有兩種：自并勵(lì)和它勵(lì)。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法（一）不同α角（控制角）對應(yīng)的勵(lì)磁電壓波形觀測表表2-1勵(lì)磁電流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A顯示控制角α°12086.6°62.73°38.49°勵(lì)磁電壓Ufd014.3238.163.4交流輸入電壓UAC62.762.261.460.8由公式計(jì)算的α120°86.6°62.73°38.49°示波器讀出的α120°84°66°42°計(jì)算公式：Ud=1.35UacCOSα（0≤α≤π/3)（二）控制方式及其相互切換1．恒U=400VG表2-2發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓（V）勵(lì)磁電流（A）勵(lì)磁電壓（V）給定電壓（V）45Hz398.21.70240.854.44Hz46400.91.62839.824.51Hz47401.71.51238.204.6148Hz400.01.43336.574.7049Hz401.51.33335.474.77Hz50400.81.25034.004.855151Hz401.31.17632.974.9252Hz400.61.10631.74.9953Hz400.71.05730.925.0554Hz400.61.00630.055.11Hz55400.70.95929.375.17測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為恒U=400V時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻G率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可將發(fā)電機(jī)電壓恒定在400±2V的范圍內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)了恒U=400V的功能，滿足要求。G2．恒IL=2A選擇它勵(lì)恒I方式，開機(jī)建壓不并網(wǎng)，改變機(jī)組轉(zhuǎn)速45Hz～55Hz，記錄頻率α的關(guān)系數(shù)據(jù)。表2-3發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓（V）勵(lì)磁電流（A）勵(lì)磁電壓（V）給定電壓（V）45Hz419.31.99346.224.1046Hz428.61.99246.574.08Hz47437.51.99346.654.07Hz48447.82.00047.024.0649Hz456.21.99447.104.0550Hz465.71.99647.254.0551Hz474.61.99547.274.0552Hz484.21.99847.304.0553Hz493.11.99447.374.0454Hz502.32.00047.454.04Hz55512.11.99947.574.03測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為恒IL=2A后，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可將勵(lì)磁電流恒定在2±0.01A的范圍內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)了恒IL=2A的功能，故認(rèn)為滿足要求。⒊恒Ug=3V表2-4序號序號發(fā)電機(jī)頻率（Hz）發(fā)電機(jī)電壓（V）勵(lì)磁電流（A）勵(lì)磁電壓（V）給定電壓（V）145.0461.62.69661.202.99246.0470.32.67061.302.99347.0479.72.65561.372.98448.0489.22.64661.472.99549.0498.82.63161.452.99650.0507.92.61061.252.99751.0518.12.61761.402.98852.0527.32.60161.372.99953.0537.22.60661.522.991054.0547.22.60361.422.991155.0557.32.60161.652.99測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為恒Ug=3V后，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率在50±5Hz范圍內(nèi)變化時(shí)，勵(lì)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(shí)現(xiàn)了恒Ug=3V的功能，故認(rèn)為滿足要求。⒋恒Q=0.569Kvar表2-5序序號系統(tǒng)電壓（V）發(fā)電機(jī)電壓（V）發(fā)電機(jī)電流（A）勵(lì)磁電流（A）給定電壓（V）有功功率（kW）無功功率（kVar）1380454.01.002.1603.850.5350.5992370445.01.032.0523.970.5500.6003360434.51.061.9664.080.5740.5964350427.31.101.8834.160.5730.6035390460.00.972.2313.770.5160.5866400465.00.931.2663.650.5070.5697410476.00.872.4003.420.4740.566測試結(jié)論：由測試數(shù)據(jù)可知，整定勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式為恒Q=0.569Kvar后，當(dāng)系統(tǒng)電壓在350～410V范圍內(nèi)變化時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可將無功功率Q恒定在0.569±0.034KVA的范圍內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)了恒Q=0.569Kvar的功能，故認(rèn)為滿足要求。4．恒Q方式表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α有功功率380V 345V 2.15A 1.7A 73.7 1100W360V 335V 2.2A 1.7A 73.7 1200W 390V 349V 2.05A 1.7A 73.7 1300W410V 354V 2.05A 1.7A 73.7 1600W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)表2-7發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角α空載1.2734.5066°半負(fù)載2.2552.4548°額定負(fù)載2.4856.7740.8°測試結(jié)論：控制回路工作正常，符合設(shè)計(jì)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(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)輸出無功功率。由于輸電線路比較長，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），必要時(shí)投入雙回線；當(dāng)無功功率到額定值時(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)電壓來使無功功率上升，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2-8發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角α空載2.3A35V68.2半負(fù)載2.6A41.5V64.2額定負(fù)載3.1A48V59.8實(shí)驗(yàn)三電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深理解發(fā)電機(jī)功率特性和功率極限的概念。2．通過實(shí)驗(yàn)了解提高電力系統(tǒng)功率極限的措施。原理說明圖3-8為一個(gè)簡單電力系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)電機(jī)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(jì)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(jī)至系統(tǒng)d軸和q軸總電抗分別為XdΣ和XqΣ⑴隱極發(fā)電機(jī)功率的功率特性：發(fā)電機(jī)電勢Eq點(diǎn)的功率為：3-11發(fā)電機(jī)輸送到系統(tǒng)的功率為：3-12發(fā)電機(jī)無調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，電勢Eq為常數(shù)，從上公式可知：3-13當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，為了維持發(fā)電機(jī)端壓水平，發(fā)電機(jī)電勢Eq隨運(yùn)行情況而變化。⑵凸極發(fā)電機(jī)功率的功率特性：3-14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(dá)式看，提高功率極限可以通過發(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、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)內(nèi)容與步驟1．無調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)功率特性和功率極限的測定2．手動調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測定給定初始運(yùn)行方式，在增加發(fā)電機(jī)有功輸出時(shí)，手動調(diào)節(jié)勵(lì)磁保持發(fā)電機(jī)端電壓恒定，測定發(fā)電機(jī)的功一角曲線和功率極限，并與無調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)所得的結(jié)果比較分析，說明勵(lì)磁調(diào)節(jié)對功率特性的影響3．自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測定四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、無調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)功率特性和功率極限的測定word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯測試記錄及數(shù)據(jù)處理：表5-1單回線U=300V無功基本保持0kVar,76°失步Xδ 0°10°20°30°40°50°60°70° P 0 0.120.260.380.50.590.660.701 ΔQ 0 + + + + + + +1 P 0 0.110.240.380.490.590.630.682 U 295.0295.3293.3288.5279.9265.3252.8237.7F U 294.0293290.7286.5276.9263.6251.0234.8Z I 0.2400.2580.5180.7901.0501.3101.5001.767A I 0.7400.7410.7420.7510.7510.7480.7410.748fP——送端功率ΔQ——送端無功方向P——受端功率1 1 2UU——發(fā)電機(jī)側(cè)，中間站線電壓I——發(fā)電機(jī)相電流I——發(fā)電 F Z A f機(jī)勵(lì)磁電流P：KWQ：KVARU：VI：A表5-2雙回線U=300V無功基本保持0kVar,78°失步Xδ 0°10°20°30°40°50°60°70° P 0 0.1560.3250.5100.6650.8100.8970.9351 ΔQ 0 - - - - - - -1 P 0 0.150.310.500.650.790.880.902U301.7301.8299.8294.2286.5274.3261.4243.0FU300.3300.1297.1292.0282.6271.5258.3241.1ZI0.0400.3350.6501.0301.3801.4502.0602.330AI0.7900.7900.7900.7900.7920.7920.7900.790f結(jié)論：相同電壓下，當(dāng)即將失步時(shí)，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Eq＜Ux，Eq=290V，并網(wǎng)后，不調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，測試記錄及數(shù)據(jù)處理表5-3單回線U=300V并網(wǎng)前Eq=290V＜U 76°失步X Xδ 0°10°20°30°40°50°60°70° P 0.040.1150.2520.3600.4810.5790.6540.7031 ΔQ 0 - - + + + + +1 P 0 0.100.230.350.420.540.600.652U296.3294.7291.8287.3279.4269.1254.7237.2FU297.3297.0295290.3283.2273.1264.4252.0ZI0.0250.1840.4660.7330.9961.2491.4781.703A I 0.750.7510.7090.7480.7510.7480.7490.752f3.輸電線仍然為單回線，保證并網(wǎng)前Eq＞Ux，Eq=310V，并網(wǎng)后，不調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流測試記錄及數(shù)據(jù)處理 表5-4單回線U=300V并網(wǎng)前Eq=310V＞U 78°失步 X X δ 0°10°20°30°40°50°60°70° P 0 0.1250.2540.3910.4990.5910.6620.7091 ΔQ 0 + + + + + + +1 P 0 0.110.220.390.490.590.640.72U301.1300.0297.0291283.0271.0256.0238.0FU298.8298.0294.0289279.0269.0250.0236.0Z I 0.040.2190.4890.7541.0161.191.491.70AI0.7740.7030.7790.7780.7790.7760.7710.778f結(jié)論：比較實(shí)驗(yàn)2和3，相同系統(tǒng)電壓和線路電抗的情況下，電勢越高，功率極限越大。4.手動調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測定,逐步增加發(fā)電機(jī)輸出有功功率，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，保持端電壓恒定,觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化，測試記錄及數(shù)據(jù)處理表5-5單回線U=300V手動調(diào)節(jié)勵(lì)磁X δ 0°10°20°30°40°50°60°70° P 0 0.120.260.380.50.590.660.701 ΔQ 0 + + + + + + +1 P 0 0.110.240.380.490.590.630.682 U 295.0295.3293.3288.5279.9265.3252.8237.7F U 294.0293290.7286.5276.9263.6251.0234.8Z I 0.2400.2580.5180.7901.0501.3101.5001.767A I 0.7400.7410.7420.7510.7510.7480.7410.748f5.自動調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，功率特性和功率極限的測定,逐步增加發(fā)電機(jī)輸出有功功率,觀察并記錄系統(tǒng)中運(yùn)行參數(shù)的變化.測試記錄及數(shù)據(jù)處理表5-6單回線U=300V常規(guī)他勵(lì)130°失步Xδ 0°10°20°30°40°50°60°70°80°P 0 0.1520.2930.4110.5910.7750.9491.1041.2731ΔQ - - - - + + + + +1P 0 0.1480.2850.4050.5850.7700.9450.1100.2512U302.2301.6301.9303.0304.1305.1306.3307.9309.1FU301.7301.0301.4302.3303.7303.6304.2305.1308.6ZI0.0450.2510.5190.7561.0951.4521.8252.2572.073AI0.6420.6430.6720.7220.8020.9071.0351.2111.423f結(jié)論：比較實(shí)驗(yàn)4和5可知，有勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，功率極限要高，同時(shí)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)之間有線路電抗，所以功角大于90°。實(shí)驗(yàn)思考：1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析無功功率隨有功增加而變化的原因。在勵(lì)磁電流不變的前提下，有功增加。交軸電樞反應(yīng)加強(qiáng)，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(jī)無功隨著有功的增加而下降。2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(lì)磁裝置。3、采用按頻率減負(fù)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(shí)驗(yàn)四同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解強(qiáng)勵(lì)的作用。2．掌握勵(lì)磁電壓上升速度和強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)等幾個(gè)概念。二、原理說明強(qiáng)勵(lì)是勵(lì)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(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性來說，希望勵(lì)磁功率單元具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快速的響應(yīng)能力。因此，在勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁頂值電壓和上升速度是兩項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。勵(lì)磁頂值電壓UEFq是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)，可能提供的最高輸出電壓值與額定工況下勵(lì)磁電壓Ue之比稱為強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。其值的大小，涉及制造和成本因素，一般取1.6～2倍。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，就要求有關(guān)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場能夠迅速增強(qiáng)，達(dá)到盡可能高的數(shù)值，以彌補(bǔ)系統(tǒng)無功功率的缺額。因此轉(zhuǎn)子勵(lì)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(gè)十分重要的指標(biāo)，一般稱為強(qiáng)勵(lì)頂值與響應(yīng)比。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1．實(shí)驗(yàn)步驟同實(shí)驗(yàn)六的步驟⒈～⒎注：發(fā)電機(jī)組和系統(tǒng)間的線路采用單回線，選用可控線路。使實(shí)驗(yàn)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(jī)有功和無功輸出為50%額定負(fù)載，可通過調(diào)節(jié)THLWT-3微機(jī)調(diào)速裝置和THLWL-3微機(jī)勵(lì)磁裝置來實(shí)現(xiàn)。3．設(shè)置單相接地故障。具體步驟如下：按下實(shí)驗(yàn)臺上的“SBb”和“SB0”按鈕。設(shè)置實(shí)驗(yàn)臺上的“短路持續(xù)時(shí)間設(shè)定”繼電器的時(shí)間。注：要求該時(shí)間不超過10s，否則實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)部設(shè)備將因過熱燒壞。按下實(shí)驗(yàn)臺上的“S1”按鈕。4．觀察實(shí)驗(yàn)臺和控制柜上的測量發(fā)電機(jī)端電壓、勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓表的指針變化情況，通過示波器觀察強(qiáng)勵(lì)時(shí)的勵(lì)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(shí)驗(yàn)臺上的“S1”按鈕。按下實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺上的“SBa”和“SBb”按鈕。設(shè)置實(shí)驗(yàn)臺上的“短路持續(xù)時(shí)間設(shè)定”繼電器的時(shí)間。要求該時(shí)間不超過10s，否則實(shí)驗(yàn)臺內(nèi)部設(shè)備將因過熱燒壞。按下THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺上的“S1”按鈕。7．觀察THLZD-2電力系統(tǒng)綜合自動化實(shí)驗(yàn)臺和控制柜上的測量發(fā)電機(jī)端電壓，勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓表的指針變化情況，通過示波器觀察強(qiáng)勵(lì)時(shí)的勵(lì)磁電壓Ue波形。將測量結(jié)果記錄入表3-2-7-1。8．上述勵(lì)磁方式為“他勵(lì)”，當(dāng)勵(lì)磁方式為“自勵(lì)”時(shí)，重復(fù)上述步驟。表3-2-7-1方式方式電流值自勵(lì)他勵(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2.22A2.73A2.22A2.5A發(fā)電機(jī)電流最大值4.42A5.15AA4.274.56A⑵測試結(jié)論：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)，進(jìn)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(shí)驗(yàn)要求。四、實(shí)驗(yàn)分析分析在他勵(lì)方式下強(qiáng)勵(lì)與在自并勵(lì)方式下強(qiáng)勵(lì)有什么區(qū)別？答：他勵(lì)方式是針對直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁機(jī)向交流發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流，那么他勵(lì)下的逆變滅磁是滅掉直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而使直流發(fā)電機(jī)無法向交word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯流發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流！這種勵(lì)磁方式一般實(shí)用與50MW以下機(jī)組。自并勵(lì)方式是將交流發(fā)電機(jī)出現(xiàn)增設(shè)勵(lì)磁變壓器提供勵(lì)磁，它是直接通過可控硅整流輸出到交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。其實(shí)逆變滅磁原理都是一樣！通過可控角的控制實(shí)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(shí)驗(yàn)五復(fù)雜電力系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?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(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)值變化范圍。2．理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)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(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的感性認(rèn)識。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容1.單、雙回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表3-1COSφ=0.8U=300VP：kWQ：kVarU：VI：AX參數(shù) P Q P Q I U UΔUΔPΔQ線路結(jié)構(gòu) 1 1 2 2 F Z 0.50.320.450.151.00357.2 33057.20.01+單回路1.00.700.980.061.88222383.6 34583.60.02+61.51.091.45進(jìn)相2.79387.132487.00.05-0.50.310.480.221.05338.032038.00.02+1.00.690.990.301.99361.933561.00.01+雙回路1.51.101.450.322.84381.534281.50.05+2.01.421.900.403.69392.034582.00.10+P，Q——送端功率P，Q——受端功率I——相平均電流U——中站壓ΔU——壓耗ΔP——有功損耗ΔQ——無方向。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(yùn)行更穩(wěn)定。2.單回路穩(wěn)態(tài)非全相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表3-2COSφ=0.8U=300VP：kWQ：kVarU：VI：AX參數(shù)參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)P1Q1UAUBUCIAIBIC單回路全相運(yùn)行0.50.3752002012021.0171.0110.9681.00.7462182182181.9011.8981.834單回路非全相運(yùn)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(shí)驗(yàn)六欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆涨穭?lì)限制的作用、工作原理、特性曲線及其整定方法。深入理解“V”形曲線和功率圓圖，分析研究欠勵(lì)運(yùn)行與機(jī)組穩(wěn)定的關(guān)系。二、原理說明欠勵(lì)限制的作用就是當(dāng)發(fā)電機(jī)處于進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，將其最小勵(lì)磁值限制在發(fā)電機(jī)臨界失步穩(wěn)定極限范圍內(nèi)，并且使最小勵(lì)磁值不致低于發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)定子端部繞組及鐵芯部件的發(fā)熱允許范圍。自并勵(lì)方式勵(lì)磁的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)并列運(yùn)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(shí)（比如由于電力系統(tǒng)高壓線路空載運(yùn)行，或無功補(bǔ)償電容在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)未及時(shí)切除，造成系統(tǒng)無功過剩），自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)由于電壓負(fù)反饋的調(diào)節(jié)作用，會自動使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流大幅度降低。當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流小于某一定值時(shí)，其功率因數(shù)角將由滯后變?yōu)槌埃l(fā)電機(jī)自動帶上容性負(fù)載，即所謂“進(jìn)相”運(yùn)行，進(jìn)入“進(jìn)相”的勵(lì)磁狀態(tài)稱為“欠勵(lì)”狀態(tài)。根據(jù)凸極同步發(fā)電機(jī)的功率方程式：P=（EqUssinδ）/（Xd-XL）+[Us^2（Xd-Xq）sin2δ]/[2(Xd-+XL)(Xq+XL)]式中：P－發(fā)電機(jī)有功功率；Eq－發(fā)電機(jī)空載電勢；Us－系統(tǒng)電壓；δ－功角；XL－線路電抗；Xd－發(fā)電機(jī)縱軸同步電抗；Xq－發(fā)電機(jī)橫軸同步電抗。當(dāng)P、U、Xd、Xq、XL確定后，勵(lì)磁電流減少，引起Eq減少，必然導(dǎo)致功角δ增大，當(dāng)δ>90°時(shí)，電機(jī)失步。發(fā)電機(jī)運(yùn)行的P（有功）－Q（無功）極限在電機(jī)理論中可由功角特性得出同步發(fā)電機(jī)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(jī)帶上不同的有功負(fù)載時(shí)，分別“進(jìn)相”到不同程度后即失去穩(wěn)定。所以，當(dāng)發(fā)電機(jī)帶上某一有功功率時(shí)，為保證發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，其最小勵(lì)磁電流由“V”形曲線就可確定。發(fā)電機(jī)所帶有功負(fù)載越大，則允許“進(jìn)相”的范圍就越小，即勵(lì)磁電流最小限制值越高。最小勵(lì)磁限制和最大容性無功功率（或電流）限制是同一回事。因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行情況下，容性無功功率的增大是欠激勵(lì)磁電流減小的必然反應(yīng)，因此欠激勵(lì)磁電流的測量和最小勵(lì)磁電流的限制都可以通過容性無功功率來實(shí)現(xiàn)。保持靜態(tài)穩(wěn)定極限所允許的P～Q關(guān)系，可由發(fā)電機(jī)的功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定特性的條件dP/dδ=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(jī)的P－Q關(guān)系功率圓圖。P－Q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(jī)的P－Q曲線?；【€的下方為發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行區(qū)。word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯顯然，為了保證機(jī)組有一定靜穩(wěn)定儲備和避免水輪發(fā)電機(jī)由于欠勵(lì)運(yùn)行造成定子端部發(fā)熱，需要限制發(fā)電機(jī)的最小勵(lì)磁電流，也就是相應(yīng)地限制發(fā)電機(jī)的最大進(jìn)相無功電流（或功率）。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動較大，而發(fā)電機(jī)容量相對較小，并且有靈敏的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，甚至還可能發(fā)生因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓升高，該機(jī)自動強(qiáng)減而失磁或自同期并網(wǎng)時(shí)發(fā)生失磁，因此考慮這一因素，也有必要裝設(shè)欠勵(lì)限制電路。對于自復(fù)勵(lì)的發(fā)電機(jī)，因有復(fù)勵(lì)分量，可以不裝設(shè)欠勵(lì)限制。總之，欠勵(lì)限制器的任務(wù)就是確保在任何情況下，限制發(fā)電機(jī)的進(jìn)相無功不超過允許范圍，當(dāng)進(jìn)相無功超過允許范圍