同步發(fā)電機勵磁實驗

一、實驗目的二、原理與說明星發(fā)電機機潘WLMR里：心機員看相帶，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）不同角（控制角）對應的勵磁電壓波形觀測（1）合上操作電源開關，檢查實驗臺上各開關狀態(tài)：各開關信號燈應綠燈亮、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”切到“微機它勵”方式，調節(jié)器面板“它勵”指示燈亮；（）勵磁調節(jié)器選擇恒運行方式：操作調節(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）合上勵磁開關，合上原動機開關；（5）在不啟動機組的狀態(tài)下，松開微機勵磁調節(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，從而改變三相全控橋的電壓輸出及其波形。ATTENJLQTriQ'dMATTENJLQTriQ'dMPosH0,00JJSCH1…F型J石--I>-fTm目&=300,240HzMl.OtimiS圖2控制角為90.50時的輸出波形圖3控制角為85.70時的輸出波形

OTITIS0Trig'dcm2e1.01.?OTITIS0Trig'dcm2e1.01.?MCHI：,■：MLHfeW［住/格i也碎■［探頭!OF一貢〕圖4控制角為76.40圖4控制角為76.40時的輸出波形ATTEN幾QTrig'd探頭CH1-：Il/fiKfj圖5控制角為66.30時的輸出波形注意：微機自動勵磁調節(jié)器上的增減磁按鈕鍵只持5續(xù)秒內有效，過了5秒后如還需要調節(jié)，則松開按鈕，重新按下。實驗時，調節(jié)勵磁電流為表規(guī)定的若干值，記下對應的角（調節(jié)器對應的顯示參數(shù)為），同時通過接在、之間的示波器觀測全控橋輸出電壓波形，并由電壓波形估-算出角，另外利用數(shù)字萬用表測出電壓和，將以上數(shù)據(jù)記入下表，通過，和數(shù)學公式也可計算出一個角來；完成此表后，比較三種途徑得出的角有無不同，分析其原因。表2-1勵磁電流顯示控制角勵磁電壓交流輸入電壓由公式計算的一示波器讀出的

（6）調節(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？QTrigpd何不同？為什么？QTrigpdMl?Hi，臼.柄日ml，1W944丁士!F-if1圖6控制角為110°時的輸出電壓波形（7）調節(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？圖7控制角為130°時的輸出電壓波形（二）同步發(fā)電機起勵實驗同步發(fā)電機的起勵有三種：恒方式起勵，恒方式起勵和恒方式起勵。其中，除了恒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。恒方式起勵，現(xiàn)代勵磁調節(jié)器通常有設定電壓起勵和跟蹤系統(tǒng)電壓起勵的兩種起勵方式。設定電壓起勵，是指電壓設定值由運行人員手動設定，起勵后的發(fā)電機電壓穩(wěn)定在手動設定的電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵，是指電壓設定值自動跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預，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?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“設定電壓起勵”方式通常用于勵磁系統(tǒng)的調試試驗。恒方式起勵，也是一種用于試驗的起勵方式，其設定值由程序自動設定，人工不能干預，起勵后的發(fā)電機電壓一般為額定電壓左右；恒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節(jié)逐漸增加勵磁，完成起勵建壓任務。1.恒方式起勵步驟（1）將“勵磁方式開關”切到“微機自勵”方式，投入“勵磁開關”；（）按下恒按鈕選擇恒控制方式，此時恒指示燈亮；（3）將調節(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；（）當轉速接近額定時，（頻率）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，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”切到“微機自勵”方式，投入“勵磁開關”；（）按下恒按鈕選擇恒控制方式，此時恒指示燈亮；（3）使調節(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；（）注意觀察，當發(fā)電機轉速接近額定時（頻率），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速控制，無需人工干預，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，也可由轉速控制逆變滅磁。改變系統(tǒng)電壓，重復起勵（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，將“勵磁方式開關”改切到“微機它勵”位置，恢復投入“勵磁開關”。（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！否則將可能引起轉子過電壓，危及勵磁系統(tǒng)安全）。。本勵磁調節(jié)器將它勵恒UF運行方式下的起勵模式設計成“設定電壓起勵”方式（這里只是為了試驗方便，實際勵磁調節(jié)器不論何種勵磁方式均可有兩種恒起勵方式），起勵前允許運行人員手動借助增減磁按鈕設定電壓系合定值，選擇范圍為?11額定電壓。用滅磁和解除滅磁的方法，重復進行不同設定值的起勵試驗，觀察起勵過程，記錄設定值和起勵后的穩(wěn)定值。該實驗臺微機勵磁調節(jié)器具有恒，恒，恒，恒等四種控制方式，分別具有各自特點，請通過以下試驗自行體會和總結。.恒方式選擇它勵恒方式，開機建壓不并網(wǎng)，改變機組轉速?，記錄頻率與發(fā)電機電壓、勵磁電流、控制角的關系數(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1111111將系統(tǒng)電壓恢復到380V，勵磁調節(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，無功功率的關系數(shù)據(jù)。表2-6系統(tǒng)電壓發(fā)電機電壓發(fā)電機電流勵磁電流控制角有功功率無功功率21222-1111-121111-12-21121111-1-12注意：四種控制方式相互切換時，切換前后運行工作點應重合。．負荷調節(jié)調節(jié)調速器的增速減速按鈕，可以調節(jié)發(fā)電機輸出有功功率，調節(jié)勵磁調節(jié)器的增磁減磁按鈕，可以調節(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-發(fā)電機狀態(tài)勵磁電流勵磁電壓控制角空載21半負載21額定負載1空載勵磁電流與額定勵磁電流的大致比值為3.61/2.06=1（四）逆變滅磁和跳滅磁開關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)電機轉子是一個大電感，當正?；蚬收贤C時，轉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)滅磁將會導致失去同步，造成轉子異步運行，感應過電壓，危及轉子絕緣）。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。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”綠色按鈕跳開勵磁開關，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。如果其機端電壓與頻率的比值過高，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和當前頻率，計算出

maxmax圖8發(fā)電機端電壓與頻率的關系（六）同步發(fā)電機強勵實驗超量程（4）采用它勵勵磁方式，重復（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。欠勵限制器的任務是：確保機組在并網(wǎng)運行時，將發(fā)電機的功率運行點、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計算出對應的無功功率下限：。將與當前比較，若：，欠勵限制器不動作；，欠勵限制器動作，自動增加無功輸出，使。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-發(fā)電機有功功率欠勵限制動作時的值零功率-額定有功-額定有功-圖8欠勵限制曲線得到的擬合曲線對應的函數(shù)為-。擬合優(yōu)度為，十分接近，可見通過該數(shù)據(jù)擬合得到的函數(shù)能夠充分代表這個數(shù)據(jù)。該曲線的斜率為297，截距為-398.8。（八）調差實驗1．調差系數(shù)的測定在微機勵磁調節(jié)器中使用的調差公式為（按標么值計算），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）作出調節(jié)特性曲線，并計算出調差系數(shù)。設置調差系數(shù)=，實驗步驟同。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)，作出調節(jié)特性曲線。

．正調差實驗設置調差系數(shù)=，實驗步驟同。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)，作出調節(jié)特性曲線。仁+4%時的調節(jié)特性5O5O5O5D5

887766554

發(fā)電機端電壓5O5O5O5D5

887766554

發(fā)電機端電壓U200400600800WOO無功功率口．負調差實驗設置調差系數(shù)=，實驗步驟同。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)，作出調節(jié)特性曲線。05050505010099884443333

發(fā)電機端電壓U表2-t=f(I/Ie)(I/Ie)t=f(I/Ie)(I/Ie)圖勵磁限制特性曲線答：上橋臂觸發(fā)脈沖各差180度，可以采用80°~100°答：上橋臂觸發(fā)脈沖各差180度，可以采用80°~100°窄脈沖觸發(fā)。的寬脈沖觸發(fā)，也可以采用兩個相位相差60°的寬度為20°的雙答：恒方式是一種開環(huán)控制方式，只限于它勵方式下使用。有公式得，在不變的情況下，必須通過增磁從而增加從而達到起勵建壓的目的。.比較恒方式起勵、恒方式起勵和恒方式起勵有何不同？答：恒UF方式起勵：由系統(tǒng)或者人為設定一個電壓值，起勵后發(fā)電機能夠自動穩(wěn)定在該電壓水平上。恒IL方式起勵：是一種試驗的起勵方式，其設定值由程序自動設定，起勵后發(fā)電機電壓一般為額定電壓的20%左右，電流恒定在設定值水平。恒方式起勵：是一直開環(huán)控制方式，只適用于它勵勵磁方式，可以從零電壓或者殘壓開始由人工調節(jié)逐漸增加勵磁，完成起勵建壓任務。4．逆變滅磁與跳勵磁開關滅磁主要有什么區(qū)別？答：若發(fā)電機利用全控橋進行逆變滅磁，必須使最小逆變角大于換流角及晶閘管關斷角之和，而跳勵磁開關是由相應的繼保裝置檢測到某種值超過負荷整定值范圍時，迅速關斷5．為什么在并網(wǎng)時不需要伏赫限制？答：伏赫限制主要是限制電壓和頻率的比值，當發(fā)電機并網(wǎng)時，發(fā)電機端電壓和頻率都與大系統(tǒng)同步，沒有必要對其進行伏赫限制。.比較在它勵方式下強勵與在自并勵下強勵有什么區(qū)別？答：自并勵時，勵磁電壓是由發(fā)電機端口引出的，響應速度快，設備簡單，但是當發(fā)電機端口發(fā)生短路時電壓急劇降低，因此勵磁電壓也很難加上，這樣就無法進行強勵?，F(xiàn)在多采用發(fā)電機出口用封閉母線，提高端口可靠性。現(xiàn)在大中型機組多采用自并勵方式。它勵時，勵磁電壓由獨立的電源供電。勵磁比較穩(wěn)定，但是響應速度較慢。.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？答：它勵是針對直流發(fā)電機作為勵磁機向交流發(fā)電機提供勵磁電流，那么它勵下的逆變滅磁是滅掉直流發(fā)電機的勵磁電流，從而使直流發(fā)電機無法向交流發(fā)電機提供勵磁電流。這種勵磁方式一般實用與以下機組。自并勵是交流發(fā)電機增設勵磁變壓器提供勵磁，它是直接通過可控硅整流輸出到交流發(fā)電機的轉子。8．比較單回線路和雙回線路有功功率與功角的關系有何變化，線路電壓降落與無功功率