电力系统自动装置实验报告.doc
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1、电力系统自动装置原理实验指导书 广西大学电力系统动态模拟实验室电力系统自动装置原理实验报告班 级:姓 名: 学 号:指导老师:15实验一 发电机自动准同期装置实验一、实验目的1、加深理解同步发电机准同期并列原理,掌握准同期并列条件;2、掌握微机准同期控制装置及模拟式综合整步表的基本使用方法;3、熟悉同步发电机准同期并列过程;4、学会观察、分析有关实验波形。二、实验基本原理(一)控制发电机运行的三个主要自动装置同步发电机从静止过渡到并网发电状态,一般要经历以下几个主要阶段:(1)起动机组,使机组转速从零上升到额定转速;(2)起励建压,使机端电压从残压升到额定电压;(3)合出口断路器,将同步发电机
2、无扰地投入电力系统并列运行;(4)输出功率,将有功功率和无功功率输出增加到预定值。上述过程的控制,至少涉及3个自动装置,即调速器、励磁调节器和准同期控制器.它们分别用于调节机组转速/功率、控制同步发电机机端电压/无功功率和实现无扰动合闸并网。(二)准同期并列的基本原理将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要满足以下四个条件:(1)发电机电压相序与系统电压相序相同;(2)发电机电压与并列点系统电压相等;(3)发电机的频率与系统的频率基本相等;(4)合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。具体的准同期并列的过程如下:先将待并发电机组先后升至额定转速和额定电压,然后通
3、过调整待并机组的电压和转速,使电压幅值和频率条件满足,再根据“恒定越前时间原理”,由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令,使出口断路器合上的时候相位差尽可能小。这种并列操作的合闸冲击电流一般很小,并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。自动准同期并列,通常采用恒定越前时间原理工作,这个越前时间可按断路器的合闸时间整定.准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差,不断地检查准同期条件是否满足,在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压、均频控制脉冲。当所有条件均满足时,在整定的越前时刻送出合闸脉冲。正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差,其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待
4、并系统间的同步情况,如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律,其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差,并且不受电压幅值差的影响,因此得到广泛应用。(三)同期点发电厂发电机的并列操作断路器,称为同期点.除了发电机的出口断路器之外在一次电路中,凡有可能与发电机主回路串联后与系统(或另一电源)之间构成唯一断路点的断路器,均可作为同期点。例如,发电机变压器组的高压侧断路器,发电机-三绕组变压器组的各侧断路器等,都可作为同期点。在同期点应装设准同期装置。关于准同期并列的详细介绍,请参看杨冠城主编的教材电力系统自动装置原理(第四版)的相关章
5、节。三、实验设备简介实验室的微机准同期装置型号为HGWT04,安装在实验室主测量控制试验台的正中央,其面板图如图31所示。图3-1 HGWT-04微机准同期控制器的面板图(一)、面板简介1、数码显示器主要用以显示发电机频率、发电机电压、系统频率、系统电压及准同期控制整定参数;2、指示灯它们是:+24V电源、微机正常、同期命令、参数设置、频差闭锁、加速、减速、压差闭锁、升压、降压、相差闭锁、合闸出口、DL合、圆心。3、LED旋转灯光整步表用48只发光二极管围成一个圆圈,表示360相角(每点7.5)。用点亮二极管的方法指示当前相角,因此当相角在0360之间变化时,灯光就旋转起来,如同整步表一样.如
6、将接入准同期控制器的系统电压取自线路末端,该灯光整步表还可在发电机并入系统后指示发电机机端电压与系统电压之间的功角。(二)、操作按钮一共有6个按钮,它们是【同期命令】、【参数设置】、【参数选择】、下三角【】、上三角【】、【复位】.(三)显示画面说明显示器显示内容:显示组1:发电机频率Hz发电机电压V系统频率Hz系统电压V显示组2:频 差电压差允许频差 允许电压差显示组3:频 差 相角差允许频差 越前角显示组4:1 1 1 1 1 1 1 1(或2 2 2 2 2 2 2 2)相角差整定电压(V) 电压差整定电压(V)显示组5:以十六进制显示如下:开入1H开入1L开入2H开入2L开出1H开出1L
7、开出2H开出2L按钮H按钮LP2DHP2DLBZ1HBZ1LBZ2HBZ2L注意:通过按增、减按钮,可以切换显示组别。四、实验内容和步骤(一)自动准同期的准备工作1、投入无穷大电源并合上线路开关至发电机同期点;2、启动原动机,按照模拟要求选择相应的模拟方式,将机组转速升到额定转速;3、发电机建压到额定电压;4、选择待并列的机组编号为1号机,将同期方式选为自动同期。(二)自动准同期并列1、按下微机准同期装置面板上的【同期命令】按钮,注意观察信号灯和显示器的变化过程;2、用录波仪将合闸瞬间的机端电流波形记录下来;3、跳开出口断路器,将发电机组与系统解列。(三)观察与分析1、操作调速器上的增速或减速
8、按钮调整机组转速,记录微机准同期控制器显示的发电机和系统频率。观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与频差方向及频差大小的对应关系,将相关结果记录于表3-1.表3-1 不同频差时旋转灯光整步表灯光旋转情况记录表操作频差旋转灯光整步表灯光大小方向旋转方向旋转速度逐渐增速,使机组频率上升到51Hz小正顺时针比较快逐渐增速,使机组频率上升到52Hz大正顺时针很快逐渐减速,使机组频率下降到49Hz小负逆时针比较快逐渐减速,使机组频率下降到48Hz大负逆时针很快2、使发电机与系统的频差维持在一个定值,通过按增磁、减磁按钮,观察旋转灯光整步表的灯光旋转方向和旋转速度是否受影响。3、调节转速和电压
9、,观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律,将结果记录于表3-2。表32 频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律表操作指示灯亮熄规律记录逐渐降低转速,直到频差闭锁灯亮当发电机频率降到47Hz以下时,频差闭锁灯亮逐渐降低电压,直到压差闭锁灯亮当电压降到95V以下时,压差闭锁灯亮,增至97.7V时,压差闭锁灯灭调整转速和电压,使频差、压差为0,但相差较大当相差超过30度时,相差闭锁灯亮,否则,相差闭锁灯灭4、将发电机电压与系统电压接入录波仪,观察正弦整步电压(即脉动电压)波形,观察并记录电压幅值差大小与正弦整步电压最小幅值间的关系;观察并记录正弦整步电压幅值达到最小值得时
10、刻所对应的整步表指针位置和灯光位置.(四)偏离准同期并列条件合闸(选做)本实验项目仅限于实验室进行,不得在电厂机组上使用!!选择手动并列方式,进行单独一种并列条件不满足情况下的手动准同期并列试验,记录功率表冲击情况:1、电压差、相角差条件满足,频率差不满足,在fFfX和fFfX时手动合闸,观察并记录实验数据,分别填入表33(注意:频率差不要大于0。5Hz).2、频率差、相角差条件满足,电压差不满足,VFVX和VF VX 或者VFfX:有功功率为正,无功功率为负fFfX:有功功率为负,无功功率为正VFVX:有功功率为零,无功功率为正VF fX时,整步表上灯光顺时针方向旋转,且频差越大,旋转速度也
11、越大;当fFfX时,整步表上灯光逆时针方向旋转,且频差越大,旋转速度也越大.实验二 同步发电机励磁调节装置实验一、实验目的1、加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务;2、了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点;3、了解微机励磁调节器的基本控制方式;4、熟悉微机励磁调节器的使用方法及常规励磁系统试验的基本试验方法;5、熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形,观察触发脉冲及其相位移动;二、实验基本原理同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成,它们和同步发电机一起构成一个闭环反馈控制系统,称为励磁自动控制系统。同步发电机励磁控制的基本任务主要包含以下三个方面:稳定电压,
12、合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。同步发电机在并网前,励磁调节器在自动方式运行时能维持机端电压在恒定水平,当操作【增磁】、【减磁】按钮时,可以升高或降低发电机的电压;当发电机并网运行时,操作【增磁】、【减磁】按钮,可以增加或减少发电机的无功输出,而机端电压按调差特性曲线变化。当发电机正常运行时,控制角小于90;当停机时大于90,实现逆变灭磁。三、实验内容和步骤(一)自并励方式下起励实验1、启动原动机,将机组转速升到额定转速。2、合WL-04微机励磁系统调节及负阻器屏工作电源。3、切换【励磁方式】转换开关,选择励磁方式为微机自并励。4、合上磁场开关。5、设置控制方式为恒UF控制。6、检查控制
13、参数与试验要求值是否相符。7、设置允许起励。8、起励,发电机开始建压并快速稳定在空载额定。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化(看励磁电流表和电压表)。用录波仪记录发电机起励波形,观察起励曲线,测定起励时间、超调、振荡次数等指标,记录起励后的稳态电压和系统电压。(二)空载调节励磁实验按【增磁】、【减磁】按钮,在70110%空载额定电压范围内调节机端电压,用录波仪记录发电机机端电压、励磁电压波形,用示波器记录励磁电压波形,注意观察机端电压与励磁电压的关系。(三)同期并列1、投入无穷大电源并合上线路开关至发电机同期点.2、选择待并列的机组编号为1号机,将同期方式选为自动同期。3、执行准同期并列
14、,将发电机组与系统并列。(四)负载调节无功实验1、先调节有功功率到1kW。2、按【增磁】、【减磁】按钮增减励磁,使无功功率在1kW到1kW范围内调整,用录波仪记录机端电压、机端电流、励磁电压波形,并用示波器记录励磁电压波形,注意观察负载情况下励磁电压与机端电压、无功功率的关系.(五)强励实验1、调整发电机有功功率为2kW,功率因数为0.8.2、在50%线路上进行单相接地短路试验,并用录波仪记录下强励波形,测定强励电压倍数。3、在线路首端上进行单相接地短路试验,并用录波仪记录下强励波形,测定强励电压倍数。(六)甩负荷实验1、调整发电机运行到额定功率,有功为4kW,功率因数0.8。2、跳出口断路器
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