電力系統(tǒng)自動化綜合實驗

第一章同步發(fā)電機準同期并列實驗一、實驗?zāi)康?．加深理解同步發(fā)電機準同期并列原理，掌握準同期并列條件；2．掌握微機準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)電機準同期并列過程；4．觀察、分析有關(guān)波形。二、原理與說明將同步發(fā)電機并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準同期并列方式。準同期并列要求在合閘前通過調(diào)整待并機組的電壓和轉(zhuǎn)速，當滿足電壓幅值和頻率條件后，根據(jù)“恒定越前時間原理”，由運行操作人員手動或由準同期控制器自動選擇合適時機發(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)并列操作的自動化程度不同，又分為手動準同期、半自動準同期和全自動準同期三種方式。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。它能反映兩個待并系統(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。手動準同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點（同相點）時合閘，考慮到斷路器的固有合閘時間，實際發(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。當所有條件均滿足時，在整定的越前時刻送出合閘脈沖。三、實驗項目和方法（一）機組啟動與建壓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)，檢查實驗臺上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄。調(diào)速器面板上數(shù)碼管在并網(wǎng)前顯示發(fā)電機轉(zhuǎn)速（左）和控制量（右），在并網(wǎng)后顯示控制量（左）和功率角（右）。調(diào)速器上“并網(wǎng)”燈和“微機故障”燈均為熄滅狀態(tài)，“輸出零”燈亮；3．按調(diào)速器上的“微機方式自動/手動”按鈕使“微機自動”燈亮；4.勵磁調(diào)節(jié)器選擇它勵、恒UF運行方式，合上勵磁開關(guān)；5．把實驗臺上“同期方式”開關(guān)置“斷開”位置；合上系統(tǒng)電壓開關(guān)和線路開弟片，QF3,檢查系統(tǒng)電壓接近額定值80V；合上原動機開關(guān)，按“停機/開機”按鈕使“開機”燈亮，調(diào)速器將自動啟動電動機到額定轉(zhuǎn)速；當機組轉(zhuǎn)速升到95%以上時，微機勵磁調(diào)節(jié)器自動將發(fā)電機電壓建壓到與系統(tǒng)電壓相等。（二）觀察與分析操作調(diào)速器上的增速或減速按鈕調(diào)整機組轉(zhuǎn)速，記錄微機準同期控制器顯示的發(fā)電機和系統(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應(yīng)關(guān)系；觀察并記錄不同頻差方向，不同頻差大小時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)角度的大小的對應(yīng)關(guān)系；操作勵磁調(diào)節(jié)器上的增磁或減磁按鈕調(diào)節(jié)發(fā)電機端電壓，觀察并記錄不同電壓差方向、不同電壓差大小時的模擬式電壓平衡表指針的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度的大小的對應(yīng)關(guān)系；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電壓，觀察并記錄微機準同期控制器的頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規(guī)律；將示波器跨接在“發(fā)電機電壓”測孔與“系統(tǒng)電壓”測孔間，觀察正弦整步電壓（即脈動電壓）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到最小值得時刻所對應(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”測孔與“參考地”測孔之間，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到最小值得時刻所對應(yīng)的整步表指針位置和燈光位置。（三）手動準同期1．按準同期并列條件合閘將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“手動”位置。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行合閘。觀察微機準同期控制器上顯示的發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓，相應(yīng)操作微機勵磁調(diào)節(jié)器上的增磁或減磁按鈕進行調(diào)壓，直至“壓差閉鎖”燈熄滅。觀察微機準同期控制器上顯示的發(fā)電機頻率和系統(tǒng)頻率，相應(yīng)操作微機調(diào)速器上的增速或減速按鈕進行調(diào)速，直至“頻差閉鎖”燈熄滅。此時表示壓差、頻差均滿足條件，觀察整步表上旋轉(zhuǎn)燈位置，當旋轉(zhuǎn)至0°位置前某一合適時刻時，即可合閘。觀察并記錄合閘時的沖擊電流。2．偏離準同期并列條件合閘本實驗項目僅限于實驗室進行，不得在電廠機組上使用！??！實驗分別在單獨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<fX時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表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VFvVX時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表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，順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)時手動合閘，觀察并記錄實驗臺上有功功率表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1-1。注意：相角差不要大于30度。表1-1fF>fXfF<fXVF>VXVF<VX順時針逆時針P(kW)Q(kVAR)注：有功功率P和無功功率Q也可以通過微機勵磁調(diào)節(jié)器的顯示觀察。（四）半自動準同期將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“半自動”位置，微機正常燈閃爍加快。準同期控制器將給出相應(yīng)操作指示信息，運行人員可以按這個指示進行相應(yīng)操作。調(diào)速調(diào)壓方法同手動準同期。當壓差、頻差條件滿足時，整步表上旋轉(zhuǎn)燈光旋轉(zhuǎn)至接近0°位置時，整步表圓盤中心燈亮，表示全部條件滿足，手動發(fā)出合閘按鈕，隨后DL燈亮，表示已經(jīng)合閘。同期命令指示燈熄，微機正常燈恢復(fù)正常閃爍，進入待命狀態(tài)。（五）全自動準同期將“同期方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)置“全自動”位置；按下準同期控制器的“同期”按鈕，同期命令指示燈亮，微機正常燈閃爍加快，此時，微機準同期控制器將自動進行均壓、均頻控制并檢測合閘條件，一旦合閘條件滿足即發(fā)出合閘命令。在全自動過程中，觀察當“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“升壓”或“降壓”命令指示燈亮?xí)r，微機勵磁調(diào)節(jié)器上有什么反應(yīng)。當一次合閘過程完畢，控制器會自動解除合閘命令，避免二次合閘；此時同期命令指示燈熄，微機正常燈恢復(fù)正常閃爍。（六）準同期條件的整定按“參數(shù)設(shè)置”按鈕使“參數(shù)設(shè)置”燈亮進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)，（再按一下“參數(shù)設(shè)置”按鈕即可使“參數(shù)設(shè)置”燈熄退出參數(shù)設(shè)置狀態(tài)）共顯示8個參數(shù)，可供修改的參數(shù)共有7個，即開關(guān)時間、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個參數(shù)是實測上一次開關(guān)合閘時間，單位為毫秒。以上7個參數(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。改變某些參數(shù)來重復(fù)做一下全自動同期(參數(shù)整定參見《WDT-III電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺說明書》)。1.整定頻差允許值△f=0.3Hz。壓差允許值△U=3V超前時間t=0.1s,yq通過改變實際開關(guān)動作時間,即整定“同期開關(guān)時間”的時間繼電器。重復(fù)進行全自動同期實驗，觀察在不同開關(guān)時間tyq下并列過程有何差異，并記錄三相沖擊電流中最大的一相的電流值I，填入表1-2。m表1-2整定同期開關(guān)時間(S)0.10.20.30.4實測開關(guān)時間(S)沖擊電流I(A)m據(jù)此，估算出開關(guān)操作回路固有時間的大致范圍，根據(jù)上一次開關(guān)的實測合閘時間，整定同期裝置的越前時間。在此狀態(tài)下，觀察并列過程時的沖擊電流的大小。2.改變頻差允許值A(chǔ)f,重復(fù)進行全自動同期實驗，觀察在不同頻差允許值下并列過程有何差異，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：此實驗微機調(diào)速器工作在微機手動方式。表1-3頻差允許值A(chǔ)f(Hz)0.40.30.20.1沖擊電流I(A)m3.改變壓差允許值A(chǔ)V，重復(fù)進行全自動同期實驗，觀察在不同壓差允許值下并列過程有何差異，并記錄三相沖擊電流中最大的一相的電流值Im，填入表1-4。表1-4壓差允許值A(chǔ)V(V)5432沖擊電流I(A)m（七）停機當同步發(fā)電機與系統(tǒng)解列之后，按調(diào)速器的“停機/開機”按鈕使“停機”燈亮，即可自動停機，當機組轉(zhuǎn)速降到85%以下時，微機勵磁調(diào)節(jié)器自動逆變滅磁。待機組停穩(wěn)后斷開原動機開關(guān)，跳開勵磁開關(guān)以及線路和無窮大電源開關(guān)。切斷操作電源開關(guān)。四、實驗報告要求1．比較手動準同期和自動準同期的調(diào)整并列過程；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的變化規(guī)律；4.滑差頻率f,開關(guān)時間t的整定原則？syq注意事項：1.手動合閘時，仔細觀察整步表上的旋轉(zhuǎn)燈，在旋轉(zhuǎn)燈接近0°位置之前某一時刻合閘。2．當面板上的指示燈、數(shù)碼管顯示都停滯不動時，此時微機準同期控制器處于“死機”狀態(tài)，按一下“復(fù)位”按鈕可使微機準同期控制器恢復(fù)正常。3．微機自動勵磁調(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，做完一項后，需做另一項時，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（如系統(tǒng)側(cè)相序為A、B、C、為發(fā)電機側(cè)相序為A、C、B）能否并列？為什么？2.電壓互感器的極性如果有一側(cè)（系統(tǒng)側(cè)或發(fā)電機側(cè)）接反,會有何結(jié)果？3．準同期并列與自同期并列，在本質(zhì)上有何差別？如果在這套機組上實驗自同期并列，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，正弦整步電壓的變化規(guī)律如何？5．當兩側(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fFvfX，VF>VX或者VF<VX下并列，機端有功功率表及無功功率表的指示有何特點？為什么？第二章同步發(fā)電機勵磁控制實驗一、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；5．了解電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用；觀察強勵現(xiàn)象及其對穩(wěn)定的影響；6．了解幾種常用勵磁限制器的作用；7．掌握勵磁調(diào)節(jié)器的基本使用方法。、原理與說明同步發(fā)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)。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。當三相全控橋的交流勵磁電源取自發(fā)電機機端時，構(gòu)成自并勵勵磁系統(tǒng)。而當交流勵磁電源取自380V市電時，構(gòu)成它勵勵磁系統(tǒng)。兩種勵磁方式的可控整流橋均是由微機自動勵磁調(diào)節(jié)器控制的，觸發(fā)脈沖為雙脈沖，具有最大最小a角限制。微機勵磁調(diào)節(jié)器的控制方式有三種：恒uF（保持機端電壓穩(wěn)定）、恒IL（保持勵磁電流穩(wěn)定）和恒a（保持控制角穩(wěn)定）。其中，恒a方式是一種開環(huán)控制方式，只限于它勵方式下使用。同步發(fā)電機并入電力系統(tǒng)之前，勵磁調(diào)節(jié)裝置能維持機端電壓在給定水平。當操作勵磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以升高或降低發(fā)電機電壓；當發(fā)電機并網(wǎng)運行時，操作勵磁調(diào)節(jié)器的增減磁按鈕，可以增加或減少發(fā)電機的無功輸出，其機端電壓按調(diào)差特性曲線變化。發(fā)電機正常運行時，三相全控橋處于整流狀態(tài)，控制角a小于90°；當正常停機或事故停機時，調(diào)節(jié)器使控制角a大于90°，實現(xiàn)逆變滅磁。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器一一PSS是提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性能的經(jīng)濟有效方法之一，已成為勵磁調(diào)節(jié)器的基本配置；勵磁系統(tǒng)的強勵，有助于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；勵磁限制器是保障勵磁系統(tǒng)安全可靠運行的重要環(huán)節(jié)，常見的勵磁限制器有過勵限制器、欠勵限制器等。三、實驗項目和方法（一）不同a角（控制角）對應(yīng)的勵磁電壓波形觀測（1）合上操作電源開關(guān)，檢查實驗臺上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄；（2） 勵磁系統(tǒng)選擇它勵勵磁方式：操作“勵磁方式開關(guān)”切到“微機它勵”方式，調(diào)節(jié)器面板“它勵”指示燈亮；（3） 勵磁調(diào)節(jié)器選擇恒a運行方式：操作調(diào)節(jié)器面板上的“恒a”按鈕選擇為恒a方式，面板上的“恒a”指示燈亮；（4）合上勵磁開關(guān)，合上原動機開關(guān)；（5）在不啟動機組的狀態(tài)下，松開微機勵磁調(diào)節(jié)器的滅磁按鈕，操作增磁按鈕或減磁按鈕即可逐漸減小或增加控制角a,從而改變?nèi)嗳貥虻碾妷狠敵黾捌洳ㄐ巍Ｗ⒁猓何C自動勵磁調(diào)節(jié)器上的增減磁按鈕鍵只持續(xù)5秒內(nèi)有效，過了5秒后如還需要調(diào)節(jié)，則松開按鈕，重新按下。實驗時，調(diào)節(jié)勵磁電流為表1規(guī)定的若干值，記下對應(yīng)的a角（調(diào)節(jié)器對應(yīng)的顯示參數(shù)為“CC”，同時通過接在Ud+、Ud-之間的示波器觀測全控橋輸出電壓波形，并由電壓波形估算出a角，另外利用數(shù)字萬用表測出電壓Ufd和UAC，將以上數(shù)據(jù)記入下表，通過Ufd，UAC和數(shù)學(xué)公式也可計算出一個a角來；完成此表后，比較三種途徑得出的a角有無不同，分析其原因。表2-1勵磁電流Ifd0.0A0.5A1.5A2.5A顯示控制角a勵磁電壓Ufd交流輸入電壓uAC由公式計算的a示波器讀出的a（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)電機起勵實驗同步發(fā)電機的起勵有三種：恒UF方式起勵，恒a方式起勵和恒IL方式起勵。其中，除了恒a方式起勵只能在它勵方式下有效外，其余兩種方式起勵都可以分別在它勵和自并勵兩種勵磁方式下進行。恒UF方式起勵，現(xiàn)代勵磁調(diào)節(jié)器通常有“設(shè)定電壓起勵”和“跟蹤系統(tǒng)電壓起勵”的兩種起勵方式。設(shè)定電壓起勵，是指電壓設(shè)定值由運行人員手動設(shè)定，起勵后的發(fā)電機電壓穩(wěn)定在手動設(shè)定的電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵，是指電壓設(shè)定值自動跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預(yù)，起勵后的發(fā)電機電壓穩(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”方式是發(fā)電機正常發(fā)電運行默認的起勵方式，而“設(shè)定電壓起勵”方式通常用于勵磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗。恒IL方式起勵，也是一種用于試驗的起勵方式，其設(shè)定值由程序自動設(shè)定，人工不能干預(yù)，起勵后的發(fā)電機電壓一般為20%額定電壓左右；恒a方式起勵只適用于它勵勵磁方式，可以做到從零電壓或殘壓開始由人工調(diào)節(jié)逐漸增加勵磁，完成起勵建壓任務(wù)。1恒uf方式起勵步驟（1）將“勵磁方式開關(guān)”切到“微機自勵”方式，投入“勵磁開關(guān)”；（2） 按下“恒UF”按鈕選擇恒UF控制方式，此時恒UF指示燈亮；（3） 將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；（4）啟動機組；（5）當轉(zhuǎn)速接近額定時，（頻率$47Hz），將“滅磁”按鈕松開，發(fā)電機起勵建壓。注意觀察在起勵時勵磁電流和勵磁電壓的變化（看勵磁電流表和電壓表）。錄波，觀察起勵曲線，測定起勵時間，上升速度，超調(diào)，振蕩次數(shù)，穩(wěn)定時間等指標，記錄起勵后的穩(wěn)態(tài)電壓和系統(tǒng)電壓。上述的這種起勵方式是通過手動解除“滅磁”狀態(tài)完成的，實際上還可以讓發(fā)電機自動完成起勵，其操作步驟如下：（1）將“勵磁方式開關(guān)”切到“微機自勵”方式，投入“勵磁開關(guān)”；（2）按下“恒UF”按鈕選擇恒UF控制方式，此時恒UF指示燈亮；（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，此時滅磁指示燈仍然是亮的）；（4）啟動機組；（5）注意觀察，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速接近額定時（頻率$47Hz）,滅磁燈自動熄滅，機組自動起勵建壓，整個起勵過程由機組轉(zhuǎn)速控制，無需人工干預(yù)，這就是發(fā)電廠機組的正常起勵方式。同理，發(fā)電機停機時，也可由轉(zhuǎn)速控制逆變滅磁。改變系統(tǒng)電壓，重復(fù)起勵（無需停機、開機，只需滅磁、解除滅磁），觀察記錄發(fā)電機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的穩(wěn)定電壓。按下滅磁按鈕并斷開勵磁開關(guān)，將“勵磁方式開關(guān)”改切到“微機它勵”位置，恢復(fù)投入“勵磁開關(guān)”（注意：若改換勵磁方式時，必須首先按下滅磁按鈕并斷開勵磁開關(guān)！否則將可能引起轉(zhuǎn)子過電壓，危及勵磁系統(tǒng)安全。）本勵磁調(diào)節(jié)器將它勵恒UF運行方式下的起勵模式設(shè)計成“設(shè)定電壓起勵”方式（這里只是為了試驗方便，實際勵磁調(diào)節(jié)器不論何種勵磁方式均可有兩種恒UF起勵方式），起勵前允許運行人員手動借助增減磁按鈕設(shè)定電壓給定值，選擇范圍為0?110%額定電壓。用滅磁和解除滅磁的方法，重復(fù)進行不同設(shè)定值的起勵試驗，觀察起勵過程，記錄設(shè)定值和起勵后的穩(wěn)定值。2?恒IL方式起勵步驟將“勵磁方式開關(guān)”切到“微機自勵”方式或者“微機它勵”方式，投入“勵磁開關(guān)”；按下“恒IL”按鈕選擇恒IL控制方式，此時恒IL指示燈亮；將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；(4)啟動機組；(5)當轉(zhuǎn)速接近額定時(頻率〉=47Hz)，將“滅磁”按鈕松開，發(fā)電機自動起勵建壓，記錄起勵后的穩(wěn)定電壓。起勵完成后，操作增減磁按鈕可以自由調(diào)整發(fā)電機電壓。3?恒a方式起勵步驟將“勵磁方式開關(guān)”切到“微機它勵”方式，投入“勵磁開關(guān)”；按下恒a按鈕選擇恒a控制方式，此時恒a指示燈亮；將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；(4)啟動機組；當轉(zhuǎn)速接近額定時(頻率〉=47Hz)，將“滅磁”按鈕松開，然后手動增磁，直到發(fā)電機起勵建壓；注意比較恒a方式起勵與前兩種起勵方式有何不同。(三)控制方式及其相互切換本型微機勵磁調(diào)節(jié)器具有恒UF，恒IL，恒a等三種控制方式，分別具有各自特點，請通過以下試驗自行體會和總結(jié)。1恒UF方式選擇它勵恒UF方式，開機建壓不并網(wǎng)，改變機組轉(zhuǎn)速45HZ?55HZ，記錄頻率與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角a的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-2發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓勵磁電流勵磁電壓控制角45Hz

46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz2?恒IL方式選擇它勵恒IL方式，開機建壓不并網(wǎng)，改變機組轉(zhuǎn)速45HZ?55HZ，記錄頻率與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角a的關(guān)系數(shù)據(jù);表2-3發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓勵磁電流勵磁電壓控制角45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz3?恒a方式選擇它勵恒a方式，開機建壓不并網(wǎng)，改變機組轉(zhuǎn)速45HZ?55HZ，記錄頻率與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角a的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-4

發(fā)電機頻率發(fā)電機電壓勵磁電流勵磁電壓控制角45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V,勵磁調(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)電機電壓、勵磁電流、控制角a，無功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)；將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V，勵磁調(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)電機電壓、勵磁電流、控制角a，無功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)；表2-7系統(tǒng)電壓發(fā)電機電壓發(fā)電機電流勵磁電流控制角a有功功率無功功率380V370V360V350V390V400V410V將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V,勵磁調(diào)節(jié)器控制方式選擇為恒a方式，改變系統(tǒng)電壓，記錄系統(tǒng)電壓與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角a，無功功率的關(guān)

系數(shù)據(jù)表2-8系統(tǒng)電壓發(fā)電機電壓發(fā)電機電流勵磁電流控制角a有功功率無功功率380V370V360V350V390V400V410V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)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2-9發(fā)電機狀態(tài)勵磁電流勵磁電壓控制角a空載半負載額定負載（四）逆變滅磁和跳滅磁開關(guān)滅磁實驗滅磁是勵磁系統(tǒng)保護不可或缺的部分。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子是一個大電感，當正?；蚬收贤C時，轉(zhuǎn)子中貯存的能量必須泄放，該能量泄放的過程就是滅磁過程。滅磁只能在空載下進行（發(fā)電機并網(wǎng)狀態(tài)滅磁將會導(dǎo)致失去同步造成轉(zhuǎn)子異步運行，感應(yīng)過電壓，危及轉(zhuǎn)子絕緣）。三相全控橋當觸發(fā)控制角大于90°時，將工作在逆變狀態(tài)下。本實驗的逆變滅磁就是利用全控橋的這個特點來完成的。1．逆變滅磁步驟：（1）選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動機組，投入勵磁并起勵建壓，增磁，使同步發(fā)電機進入空載額定運行；（3）按下“滅磁”按鈕，滅磁指示燈亮，發(fā)電機執(zhí)行逆變滅磁命令，注意觀察勵磁電流表和勵磁電壓表的變化以及勵磁電壓波形的變化。2．跳滅磁開關(guān)滅磁實驗步驟：（1）選擇微機自并勵勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用恒UF；（2）啟動機組，投入勵磁并起勵建壓，同步發(fā)電機進入空載穩(wěn)定運行；（3）直接按下“勵磁開關(guān)”綠色按鈕跳開勵磁開關(guān)，注意觀察勵磁電流表和勵磁電壓表的變化。以上試驗也可在它勵勵磁方式下進行。（五）伏赫限制實驗單元接線的大型同步發(fā)電機解列運行時，其機端電壓有可能升得較高，而其頻率有可能降得較低。如果其機端電壓UF與頻率f的比值B=UF/f過高，則同步發(fā)電機及其主變壓器的鐵芯就會飽和，使空載激磁電流加大，造成發(fā)電機和主變過熱。因此有必要對U/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和當前頻率，計算出當前允許的最高電壓UFh=Bmax*f,將其與電壓給定值Ug比較，取二者中較小值作為計算電壓偏差的基準ub,由此調(diào)節(jié)的結(jié)果必然是發(fā)電機電壓uFwuFh。伏赫限制器在解列運行時投入，并網(wǎng)后退出。實驗步驟：（1） 選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用“恒UF”；（2） 啟動機組，投入勵磁起勵建壓，發(fā)電機穩(wěn)定運行在空載額定以上；（3） 調(diào)節(jié)原動機減速按鈕，使機組從額定轉(zhuǎn)速下降，從50Hz?44Hz；（4） 每間隔1Hz記錄發(fā)電機電壓隨頻率變化的關(guān)系數(shù)據(jù)；（5）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)描出電壓與頻率的關(guān)系曲線，并計算設(shè)定的Bmax值（用限制動作后的數(shù)據(jù)計算，伏赫限制指示燈亮表示伏赫限制動作）。做本實驗時先增磁到一個比較高的機端電壓后再慢慢減速。表2-10強勵是勵磁控制系統(tǒng)基本功能之一，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。實驗步驟：（1）選擇“微機自勵”勵磁方式，勵磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動機組，滿足條件后并網(wǎng)；（3）在發(fā)電機有功和無功輸出為50％額定負載時，進行單相接地和兩相間短路實驗，注意觀察發(fā)電機端電壓和勵磁電流、勵磁電壓的變化情況；觀察強勵時的勵磁電壓波形；表2-11電流值 '、、自勵它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發(fā)電機電流最大值（4）采用它勵勵磁方式，重復(fù)（1）~（2），并完成后面的思考題。七）欠勵限制實驗欠勵限制器的作用是用來防止發(fā)電機因勵磁電流過度減小而引起失步或因機組過度進相引起定子端部過熱。欠勵限制器的任務(wù)是：確保機組在并網(wǎng)運行時，將發(fā)電機的功率運行點（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前有功功率P計算出對應(yīng)的無功功率下限：Q.=aP+b。將Q.與當前Q比較，若：Q.vQ,minminmin欠勵限制器不動作;Qmin>Q，欠勵限制器動作，自動增加無功輸出，使QminvQo實驗步驟：1）選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用“恒UF”;（2）啟動機組，投入勵磁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%的額定負載，用減小勵磁電流（按“減磁”按鈕）或升高系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機進相運行，直到欠勵限制器動作（欠勵限制指示燈亮），記下此時的有功P和無功Q；（5）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出欠勵限制線P=f（Q），并計算出該直線的斜率和截距;如果減磁到失步時還不能使欠勵限制動作時可以用提高系統(tǒng)電壓來實現(xiàn)。表2-12發(fā)電機有功功率P欠勵限制動作時的Q值零功率50%額定有功100%額定有功（八）調(diào)差實驗1．調(diào)差系數(shù)的測定在微機勵磁調(diào)節(jié)器中使用的調(diào)差公式為（按標么值計算）UB=Ug±KQ*Q,它是將無功功率的一部分疊加到電壓給定值上（模擬式勵磁調(diào)節(jié)器通常是將無功電流的一部分疊加在電壓測量值上，效果等同）。實驗步驟：（1）選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式,勵磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動機組,投入勵磁；（3）滿足條件后并網(wǎng),穩(wěn)定運行；（4）用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機無功輸出,記錄一系列UF、Q數(shù)據(jù)；（5）作出調(diào)節(jié)特性曲線,并計算出調(diào)差系數(shù)；表2-13設(shè)置調(diào)差系數(shù)=0,實驗步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機無功輸出，記錄一系列uf、q數(shù)據(jù),作出調(diào)節(jié)特性曲線。3．正調(diào)差實驗

設(shè)置調(diào)差系數(shù)=4%，實驗步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機無功輸出，記錄一系列uf、q數(shù)據(jù),作出調(diào)節(jié)特性曲線。4．負調(diào)差實驗設(shè)置調(diào)差系數(shù)=-4%，實驗步驟同1。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機無功輸出，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=+4K=0K=+4U,QUFL%K=-4%QV,Q過勵磁限制實驗發(fā)電機勵磁電流超過額定勵磁電流1.1倍稱為過勵。勵磁電流在1.1倍以下允許長期運行，1.1?2.0之間按反時限原則延時動作，限制勵磁電流到1.1倍以上，2.0倍以下，瞬時動作限制勵磁電流在2.0倍以上。過勵限制指示燈在過勵限制動作時亮。實驗步驟：(1)選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用“恒uF”；啟動機組，投入勵磁；用降低額定勵磁電流定值的方法模擬勵磁電流過勵(注：無法使勵磁電流真正過勵，你有辦法嗎？)，此時限制器將按反時限特性延時動作，記錄勵磁電流值和延時時間，觀察過勵限制器動作過程⑷描出勵磁限制特性曲線，t=ff力tt做本實驗時需要改變過流整定值。表2-15 額定電流整定值Ie=pPSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的主要作用是抑制系統(tǒng)的低頻振蕩。它的投入對提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性有非常重要的意義。實驗步驟：(1)選擇“微機自勵”勵磁方式或者“微機它勵”方式，勵磁控制方式采用“恒UF”；(2)啟動機組，投入勵磁；(3)滿足條件后并網(wǎng)，穩(wěn)定運行；在不投入PSS的條件下，增加發(fā)電機有功輸出，直到系統(tǒng)開始振蕩，記下此時的機端電壓、有功輸出和功角(由調(diào)速器的顯示器讀數(shù))；在投入PSS的條件下，增加發(fā)電機有功輸出，直到系統(tǒng)開始振蕩，記下此時的機端電壓、有功輸出和功角；6）比較PSS投和不投兩種情況下的功率極限和功角極限有何不同。表2-16單回輸電線雙回輸電線PSS投PSS不投PSS投PSS不投機端電壓UF發(fā)電機有功P功角＜5十一）停機滅磁發(fā)電機解列后，直接控制調(diào)速器停機，勵磁調(diào)節(jié)器在轉(zhuǎn)速下降到43HZ以下時自動進行逆變滅磁。待機組停穩(wěn)，斷開原動機開關(guān)，跳開勵磁和線路等開關(guān)，切除操作電源總開關(guān)。四、實驗報告要求1．分析比較各種勵磁方式和各種控制方式對電力系統(tǒng)安全運行的影響；2．比較各項的實驗數(shù)據(jù)，分析其產(chǎn)生的原因。3．分析勵磁調(diào)節(jié)器、空載實驗的各項測試結(jié)果。4．分析勵磁調(diào)節(jié)器、負載實驗的各項測試結(jié)果。五、思考題1．三相可控橋?qū)τ|發(fā)脈沖有什么要求？2.為什么在恒a方式下，必須手動“增磁”才能起勵建壓？3?比較恒UF方式起勵、恒IL方式起勵和恒a方式起勵有何不同？逆變滅磁與跳勵磁開關(guān)滅磁主要有什么區(qū)別？為什么在并網(wǎng)時不需要伏赫限制？比較在它勵方式下強勵與在自并勵下強勵有什么區(qū)別？比較在它勵方式下逆變滅磁與在自并勵下逆變滅磁有什么差別？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，線路電壓降落與無功功率的關(guān)系有何不同？比較四種運行方式：恒UF、恒IL、恒Q和恒a的特點，說說他們各適合在何種場合應(yīng)用？對電力系統(tǒng)運行而言，哪一種運行方式最好？試就電壓質(zhì)量，無功負荷平衡，電力系統(tǒng)穩(wěn)定等方面進行比較。第三章一機—無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)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)的各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；2．了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對稱運行的條件；不對稱度運行參數(shù)的影響；不對稱運行對發(fā)電機的影響等。、原理與說明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱和不對稱運行分析，除了包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。為一條不同電壓等級的輸電線路，在典型運行方式下，用相對值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷運行報表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。因此，除了通過結(jié)合實際的問題，讓學(xué)生掌握此類“數(shù)值概念”外，實驗也是一條很好的、更為直觀、易于形成深刻記憶的手段之一。實驗用一次系統(tǒng)接線圖如圖2所示。O-C0-B-發(fā)電機 您電軌開關(guān)XL1 XL3關(guān) 無身大豪莪O-C0-B-發(fā)電機 您電軌開關(guān)XL1 XL3關(guān) 無身大豪莪圖2一次系統(tǒng)接線圖本實驗系統(tǒng)是一種物理模型。原動機采用直流電動機來模擬，當然，它們的特性與大型原動機是不相似的。原動機輸出功率的大小，可通過給定直流電動機的電樞電壓來調(diào)節(jié)。實驗系統(tǒng)用標準小型三相同步發(fā)電機來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動來調(diào)節(jié)，也可以切換到臺上的微機勵磁調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。實驗臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件?！盁o窮大”母線就直接用實驗室的交流電源，因為它是由實際電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無窮大”母線的條件。為了進行測量，實驗臺設(shè)置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機軸上裝設(shè)了閃光測角裝置。此外，臺上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。三、實驗項目和方法1．單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗在本章實驗中，原動機采用手動模擬方式開機，勵磁采用手動勵磁方式，然后啟機、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機電壓和原動機功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(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、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點及數(shù)值范圍，為電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無功功率的方向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。2．雙回路對稱運行與單回路對稱運行比較實驗按實驗1的方法進行實驗2的操作，只是將原來的單回線路改成雙回路運行。將實1驗的結(jié)果與實驗2進行比較和分析。表3-1AU—輸電線路的電壓損耗；△U—輸電線路的電壓降落3．單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗確定實現(xiàn)非全相運行的接線方式，斷開一相時，與單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行時相同的輸送功率下比較其運行狀態(tài)的變化。具體操作方法如下：（1） 首先按雙回路對稱運行的接線方式（不含QF5）；（2） 輸送功率按實驗1中單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行的輸送功率值一樣；（3）微機保護定值整定：動作時間0秒，重合閘時間100秒；（4） 在故障單元，選擇單相故障相，整定故障時間為O〃vtvlOO〃；（5） 進行單相短路故障，此時微機保護切除故障相，準備重合閘，這時迅速跳開“QF1”、“QF3”開關(guān)，即只有一回線路的兩相在運行。觀察此狀態(tài)下的三相電流、電壓值與實驗1進行比較；（6）故障100〃以后，重合閘成功，系統(tǒng)恢復(fù)到實驗1狀態(tài)。表3-21．整理實驗數(shù)據(jù)，說明單回路送電和雙回路送電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響，并對實驗結(jié)果進行理論分析。2．根據(jù)不同運行狀態(tài)的線路首、末端和中間開關(guān)站的實驗數(shù)據(jù)、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。3．比較非全相運行實驗的前、后實驗數(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)功率特性和功率極限實驗一、實驗?zāi)康?．初步掌握電力系統(tǒng)物理模擬實驗的基本方法；2．加深理解功率極限的概念，在實驗中體會各種提高功率極限措施的作用3．通過對實驗中各種現(xiàn)象的觀察，結(jié)合所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)理論結(jié)合實際及分析問題的能力。、原理與說明所謂簡單電力系統(tǒng)，一般是指發(fā)電機通過變壓器、輸電線路與無限大容量母線聯(lián)接而且不計各元件的電阻和導(dǎo)納的輸電系統(tǒng)。對于簡單系統(tǒng)，如發(fā)電機至系統(tǒng)d軸和q軸總電抗分別為X血和Xq,則發(fā)電機的功率特性為：EUU2X-Xq smo+x應(yīng)dsm2bEqX 2X?XEqdS dS qL當發(fā)電機裝有勵磁調(diào)節(jié)器時，發(fā)電機電勢E隨運行情況而變化。根據(jù)一q般勵磁調(diào)節(jié)器的性能，可認為保持發(fā)電機E，（或E，）恒定。這時發(fā)電機的功qP'EqEU UP'EqEU U2sino+ -X' 2dSX，—Xex―dS q^sin2oX'?XdS qSEU或P'二 q—sin0EXdS這時功率極限為EmEEmE'UdS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、實驗項目和方法（一）無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定1．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響（改變x）在相同的運行條件下（即系統(tǒng)電壓U、發(fā)電機電勢保持E保持不變，即xq并網(wǎng)前U=E），測定輸電線單回線和雙回線運行時，發(fā)電機的功一角特性曲xq線，功率極限值和達到功率極限時的功角值。同時觀察并記錄系統(tǒng)中其他運行參數(shù)（如發(fā)電機端電壓等）的變化。將兩種情況下的結(jié)果加以比較和分析。實驗步驟：（1） 輸電線路為單回線；（2） 發(fā)電機與系統(tǒng)并列后，調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出的有功和無功功率為零；（3） 功率角指示器調(diào)零；（4） 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，而發(fā)電機不調(diào)節(jié)勵磁；（5） 觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(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 單回線表4-2 雙回線50。10。20。30。40。50。60。70。80。90。

（1）有功功率應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，每次調(diào)節(jié)后，需等待一段時間，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定，以取得準確的測量數(shù)值。（2）當系統(tǒng)失穩(wěn)時，減小原動機出力，使發(fā)電機拉入同步狀態(tài)。2．發(fā)電機電勢Eq不同對系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響q在同一接線及相同的系統(tǒng)電壓下，測定發(fā)電機電勢E不同時（E<U或qqxE>U）發(fā)電機的功一角特性曲線和功率極限。qx實驗步驟：（1） 輸電線為單回線，并網(wǎng)前EvU；x（2） 發(fā)電機與系統(tǒng)并列后，調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出有功功率為零；（3） 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，而發(fā)電機不調(diào)節(jié)勵磁；（4） 觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，填入表4-3中；（5） 輸電線為單回線，并網(wǎng)前E>U，重復(fù)上述步驟，填入表4-4中。表4-4 單回線 并網(wǎng)前Eq>Ux50。10。20。30。40。50。60。70。80。90。P0

二）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。實驗步驟：（1）單回線輸電線路；（2） 發(fā)電機與系統(tǒng)并列后，使P=0,Q=0,5=0,校正初始值；（3） 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁，保持發(fā)電機端電壓恒定或無功輸出為零；（4） 觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化,填入表4-5中。表4-6雙回線手動調(diào)節(jié)勵磁50。10。20。30。40。50。60。70。80。90。P0

三）自動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定將自動調(diào)節(jié)勵磁裝置接入發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，測定功率特性和功率極限，并將結(jié)果與無調(diào)節(jié)勵磁和手動調(diào)節(jié)勵磁時的結(jié)果比較，分析自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用。1．微機自并勵（恒流或恒壓控制方式），實驗步驟自擬；表4-7單回線微機自并勵方式50。10°20°30°40。50°60°70°80°90°P0IA0UzUFIfdQ0表4-8雙回線微機自并勵方式50。10°20°30°40。50°60°70°80°90°P0IA0UzUFIfdQ02．微機它勵（恒流或恒壓控制方式），實驗步驟自擬。表4-9單回線微機它勵方式50。10。20。30。40。50。60。70。80。90。P050。10°20°30°40。50°60°70°80°90°P0IA0UzUFIfdQ0注意事項：1．調(diào)速器處停機狀態(tài)時，如果“輸出零”燈不亮，不可開機；2．實驗結(jié)束后，通過勵磁調(diào)節(jié)使無功輸出為零，通過調(diào)速器調(diào)節(jié)使有功輸出為零，解列之后按下調(diào)速器的停機按鈕使發(fā)電機轉(zhuǎn)速至零。跳開操作臺所有開關(guān)之后，方可關(guān)斷操作臺上的操作電源開關(guān)。四、實驗報告要求1．根據(jù)實驗裝置給出的參數(shù)以及實驗中的原始運行條件，進行理論計算。將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較。2．認真整理實驗記錄，通過實驗記錄分析的結(jié)果對功率極限的原理進行闡述。同時對理論計算和實驗記錄進行對比，說明產(chǎn)生誤差的原因。并作出Uz@),P(5)Q(§)特性曲線，對其進行描述。3．分析、比較各種運行方式下發(fā)電機的功—角特性曲線和功率極限。五、思考題1．功率角指示器的原理是什么？如何調(diào)節(jié)其零點？當日光燈供電的相發(fā)生改變時，所得的功角值發(fā)生什么變化？2.多機系統(tǒng)的輸送功率與功角§的關(guān)系和簡單系統(tǒng)的功一角特性有什么區(qū)別？3．自并勵和它勵的區(qū)別和各自特性是什么？4．自動勵磁調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性有何影響？5．實驗中，當發(fā)電機瀕臨失步時應(yīng)采取哪些挽救措施才能避免電機失步？附錄一：LHWDTJII型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗裝置簡電力系統(tǒng)綜合自動化實驗臺是一個自動化程度很高的多功能實驗平臺，它由發(fā)電機組、實驗操作臺、無窮大系統(tǒng)等設(shè)備組成。如附圖1所示，發(fā)電機與無窮大之間采用雙回路輸電線路，并設(shè)有中間開關(guān)站，通過中間開關(guān)站和單回、雙回線路的組合，使發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)之間可構(gòu)成四種不同聯(lián)絡(luò)阻抗，供系統(tǒng)實驗分析比較時使用(如第三章圖2所示)。8合自動化試驗臺O-<5>-a-DT-III電力系口口□口口□□口□□口□口"IZ同“ 8合自動化試驗臺O-<5>-a-DT-III電力系口口□口口□□口□□口□口"IZ同“ ? 1+1Hr —B-|■ 廠I_II kII■illlll751Bun?*K>、IIIIIII,...附圖1電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺外形圖1．發(fā)電機組它是由同在一個軸上的三相同步發(fā)電機(SN=2.5kVA，VN=400V，nN=1500r.p.m)，模擬原動機用的直流電動機(PN=2.2kW，VN=220V)以及測速裝置和功率角指示器組成。直流電動機、同步發(fā)電機經(jīng)彈性聯(lián)軸器對軸聯(lián)結(jié)后組裝在一個活動底盤上構(gòu)成可移動式機組。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少移動輕便等優(yōu)點，機組的活動底盤有四個螺旋式支腳和三個橡皮輪，將支腳旋下即可開機實驗。2．試驗操作臺它是由輸電線路及保護單元、功率調(diào)節(jié)和同期單元，儀表測量和短路故障模擬單元等組成。輸電線路采用具有中間開關(guān)站的雙回路輸電線路模型，并對其中一段線路設(shè)有“微機保護”，此線路的過流保護還具有單相自動重合閘功能。功率調(diào)節(jié)和同期單元，由“微機調(diào)速裝置”、微機勵磁調(diào)節(jié)器”、“微機準同期裝置”等微機型的自動裝置和其相對應(yīng)的手動裝置組成。儀表測量和短路故障模擬單元由各種測量表計及其切換開關(guān)、各種帶燈操作按鈕以及觀測波形用的測試孔和各種類型的短路故障操作等部分組成。在做電力系統(tǒng)試驗時，全部的操作均在試驗操作屏臺上進行。3．無窮大系統(tǒng)無窮大電源是由15kVA的自耦調(diào)壓器組成。通過調(diào)整自耦調(diào)壓器的電壓可以改變無窮大母線的電壓。試驗操作臺的“操作面板”上有模擬接線圖、操作按鈕和切換開關(guān)以及指示燈和測量儀表等。操作按鈕與模擬接線圖中被操作的對象結(jié)合在一起，并用燈光顏色表示其工作狀態(tài)，具有直觀的效果。紅色燈亮表示開關(guān)在合閘位置，綠色燈亮表示開關(guān)在分閘位置。本試驗裝置主要是為開設(shè)與電力系統(tǒng)運行（穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)）有關(guān)的教學(xué)實驗而設(shè)計的。雖然試驗裝置中的發(fā)電機、原動機、勵磁系統(tǒng)及輸電線路，并未按與大型實際電力系統(tǒng)的相似條件來，進行物理仿真，然而，它們不失為一個真實的“一機—無窮大”的簡單電力系統(tǒng)，并且可以定性地、反復(fù)地、直觀地實驗，觀測實際電力系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)，而且由于小型發(fā)電機與大型發(fā)電機參數(shù)（標幺值）的差別。在實驗中可以觀測與教科書中對大型發(fā)電機所作的分析差別，這更有利于引導(dǎo)學(xué)生進行思考，從而進一步加深對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)特性的理解，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，有利于對學(xué)生進行實際操作和實驗研究能力的培訓(xùn)和訓(xùn)練。附錄二：同步發(fā)電機組啟動和建壓操作簡介實驗前首先檢查WDT-III型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺、同步發(fā)電機組、感應(yīng)調(diào)壓器是否具備開機條件，符合要求后合試驗臺上“操作電源”開關(guān)，此時反映各開關(guān)位置的綠色指示燈亮，同時4臺微機裝置上電，數(shù)碼管均能正確顯示。1．開機方式選擇在試驗臺的“型微機調(diào)速裝置”中有三種開機方式供選擇，即“手動方式”、“微機自動方式1”、“微機手動方式0”。（1） 當選擇“手動方式”時，應(yīng)首先將指針電位器調(diào)至零，然后合上“原動機開關(guān)”再順時針旋轉(zhuǎn)指針電位器，當發(fā)電機旋轉(zhuǎn)之后，應(yīng)觀察機組穩(wěn)定情況，然后緩慢加速到額定轉(zhuǎn)速。（2） 當選擇“微機自動方式”時，先合上“原動機開關(guān)”，然后按下“停機/開機”按鈕，發(fā)電機組自動增速到額定轉(zhuǎn)速。（3） 當選擇“微機手動方式”時，先合上“原動機開關(guān)”，然后按下“停機/開機”按鈕，按下“增速”按鈕，可以看到控制量的大小，監(jiān)視發(fā)電機轉(zhuǎn)速，直至將發(fā)電機調(diào)整為額定轉(zhuǎn)速。2．勵磁方式選