【正文】 實(shí)驗(yàn)步驟：1) 合上實(shí)驗(yàn)臺的 1QF、3QF、5QF、6QF、7QF、8Q。表 31 發(fā) 電 機(jī) 不 同 狀 態(tài) 下 的 勵 磁 電 流發(fā)電機(jī)狀態(tài) 勵磁電流（A）有功功率無功功率均為 050％額定有功功率50％額定無功功率 單回路與雙回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)注：此實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)將單雙回線的電抗器比例換成1：3；具體操作參考附錄7。數(shù)據(jù)可通過機(jī)組控制屏上方的表計(jì)或勵磁裝置的顯示屏上讀取。在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)調(diào)節(jié)機(jī)端電壓設(shè)定值在380V時，如仍要增加無功輸出，則可以通過降低系統(tǒng)電壓的方法來實(shí)現(xiàn)。6) 保持調(diào)速裝置的狀態(tài)不變，調(diào)節(jié)勵磁裝置的增磁按鈕，增加發(fā)電機(jī)的無功輸出，觀察無功功率增加時，有功功率和勵磁電流的變化，并記錄無功功率為50％額定無功功率時的勵磁電流的大小。4) 將有功、無功減到零值作空載運(yùn)行，記錄空載勵磁電流。2) 將調(diào)速裝置的工作方式設(shè)為“自動”，將勵磁裝置的工作方式設(shè)為“恒U G”。實(shí)驗(yàn)臺上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。 “無窮大”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“無窮大”母線的條件。發(fā)電機(jī)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(jī)勵磁調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。原動機(jī)輸出功率的大小，可通過給定直流電動機(jī)的電樞電壓來調(diào)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種物理模型。因此，除了通過結(jié)合實(shí)際的問題，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。 原理與說明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱和不對稱運(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” 。 34 / 97第 3 章 電力系統(tǒng)分析課程實(shí)驗(yàn) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 加深理解電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的原理。待機(jī)組停穩(wěn)后依次斷開機(jī)組控制屏上的“調(diào)速勵磁電源開關(guān)”“220V 電源 ”開關(guān)、實(shí)驗(yàn)臺上的開關(guān)6QF、5QF、4QF 、3QF、2QF、1QF開關(guān)，斷開機(jī)組控制屏和實(shí)驗(yàn)臺的 “總電源”開關(guān)，最后斷開市電總電源開關(guān)。 停機(jī)調(diào)節(jié)有功輸出和無功輸出分別為零，在不帶負(fù)載的情況下跳開同期開關(guān)1QF，使同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。注意：此功能若未投入，實(shí)驗(yàn)所要求的功能將無法實(shí)現(xiàn)。2) 在“參數(shù)設(shè)置”中，將瞬時過勵設(shè)置為 。過勵限制器動作時勵磁裝置的過勵限制指示燈亮。圖26 欠勵限制曲線 過勵限制實(shí)驗(yàn)發(fā)電機(jī)勵磁電流超過額定勵磁電流 倍稱為過勵。6) 調(diào)節(jié)50% 、100%額定有功，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并記錄欠勵限制時的無功值，填入表29。5) 恢復(fù)系統(tǒng)電壓為正常值（ 380V），使發(fā)電機(jī)恢復(fù)運(yùn)行在非欠勵區(qū)，調(diào)節(jié)有功、無功輸出均為0。4) 調(diào)節(jié)有功功率和無功功率輸出分別為0，用增大系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，直到欠勵限制器動作（勵磁裝置的欠勵限制指示燈亮），記下此時的有功P和無功Q，此時再升高系統(tǒng)電壓或按“減磁”按鈕勵磁調(diào)節(jié)均不起作用。退出并保存設(shè)置。退出并保存設(shè)置。2) 在勵磁裝置主界面下按“ OK”鍵，進(jìn)入主菜單。min?實(shí)驗(yàn)步驟：1）啟動機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)運(yùn)行，并退出同期裝置，并網(wǎng)步驟見“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”。將 與當(dāng)前 比較，若： ，欠勵限制器不動作； ，min(/))QABP???minQminQ?minQ?欠勵限制器動作，自動增加無功輸出，使 。欠勵限制器的任務(wù)是：確保機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時，將發(fā)電機(jī)的功率運(yùn)行點(diǎn)(P、Q)限制在欠勵限制曲線上方。實(shí)驗(yàn)完畢后把故障類型撥碼開關(guān)打到“瞬時”位以清除故障。再將“瞬時/永久”故障類型開關(guān)打到“永久” ，按下“三相短路”按鈕。做永久短路實(shí)驗(yàn)時需要長時間按住短路按鈕即可；由于未投入線路保護(hù)，設(shè)置故障的時間不過太長，將“瞬時/永久”開關(guān)打到“瞬時”位可以清除故障；有功和無功輸出為 50％額定負(fù)載不要求完全符合，記錄對應(yīng)的有功無功值即可。注意觀察發(fā)電機(jī)電流和勵磁電流、勵磁電壓的變化情況，將數(shù)據(jù)記入表 28。注：調(diào)速裝置設(shè)置為“自動”方式，勵磁裝置設(shè)置為“恒UG”方式。在并網(wǎng)時，模擬兩相短路和三相短路故障可以觀察強(qiáng)勵過程。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路性故障時，有關(guān)的端電壓都會劇烈下降，這時勵磁系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)行勵磁，向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路送出遠(yuǎn)較正常額定值為多的勵磁電流，即向系統(tǒng)輸送盡可能多的無功功率，以利系統(tǒng)的安全運(yùn)行，勵磁系統(tǒng)的這種功能稱為強(qiáng)勵作用。用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓、和無功功率的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)填入表27，作出調(diào)節(jié)特性曲線。退出保存設(shè)置。 30 / 97UGQ圖25 調(diào)節(jié)特性曲線D. 負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)＝－5％，在勵磁裝置主界面下按“OK”鍵，進(jìn)入主菜單，進(jìn)入 “參數(shù)設(shè)置”選項(xiàng)，將“調(diào)差系數(shù)”設(shè)為“％”。實(shí)驗(yàn)步驟同A。將“調(diào)差極性”設(shè)為“＋”。用降低系統(tǒng)電壓的方法增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓、和無功功率的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)填入表27，作出調(diào)節(jié)特性曲線。退出保存設(shè)置。比較計(jì)算得出的調(diào)差系數(shù)與設(shè)置的調(diào)差系數(shù)是否大致相同。2）用降低系統(tǒng)電壓的方法（調(diào)節(jié)調(diào)壓器）以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列機(jī)端電壓和無功功率的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)填入表26。實(shí)驗(yàn)步驟：1）啟動機(jī)組，滿足條件后并網(wǎng)運(yùn)行，并退出同期裝置，并網(wǎng)步驟見“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”。至于負(fù)調(diào)差系數(shù)，一般只能在大型發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線時采用。調(diào)差系數(shù)等于零為無差調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)差系數(shù)大于零即為正調(diào)差系數(shù)時，表示發(fā)電機(jī)外特性下傾，即發(fā)電機(jī)無功電流增加，其極端電壓降低。 調(diào)差系數(shù)與勵磁系統(tǒng)的總放大倍數(shù)成反比。表 25 不 同 頻 率 下 的 發(fā) 電 機(jī) 電 壓發(fā)電機(jī)頻率 F（H Z） 50 49 48 47 46 45 44 機(jī)端電壓 UG（V） 調(diào)差特性實(shí)驗(yàn)A. 調(diào)差系數(shù)的測定同步發(fā)電機(jī)的調(diào)差調(diào)整特性是發(fā)電機(jī)在不同電壓值時，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流IE與無功負(fù)荷電流IW的關(guān)系。做本實(shí)驗(yàn)時先增磁到一個比較高的機(jī)端電壓后再慢慢減速。7) 從 50HZ～44H Z，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)，填入表 25。注意：此功能若未投入，實(shí)驗(yàn)所要求的功能將無法實(shí)現(xiàn)。5) 在勵磁裝置主界面下，按“OK”鍵進(jìn)入主菜單，進(jìn)入“投退保護(hù)”選項(xiàng)，將“V/HZ限制”選為“投” ，其他兩項(xiàng)設(shè)為“退” 。本實(shí)驗(yàn)要求發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在空載額定以上。通過“增磁”按鈕逐漸升高發(fā)電機(jī)電壓，當(dāng)按住“增磁”按鈕不動時，發(fā)電機(jī)將快速升高電壓。2) 勵磁裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為 “自動（恒 UG）” 方式，“遠(yuǎn)方/ 就地”選擇為“就地”。伏赫限制器在解列運(yùn)行時投入，并網(wǎng)后退出。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UGH=BMAX*F，將其與電壓給定值 UG 比較，取二者中較小值作為計(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 UG≤U GH。如果其機(jī)端電壓 UG與頻率 F 的比值 B=UG/F 過高，則同步發(fā)電機(jī)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(jī)和主變過熱。表 24 恒 IL方 式 起 勵 測 試發(fā)電機(jī)組頻率（HZ） 發(fā)電機(jī)電壓(V) 勵磁電流(A) 勵磁電壓(V) 控制角Α( 176。 27 / 97每次實(shí)驗(yàn)完畢后停機(jī)，應(yīng)嚴(yán)格按照“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”中的停機(jī)步驟執(zhí)行。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到額定附近時，“啟動/停止”開關(guān)選擇為“ 啟動”，按“增磁”按鈕，使發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到接近需要電壓。按增速按鈕，使發(fā)電機(jī)組頻率達(dá)到表24所示數(shù)值。)47484950515253B. 恒勵磁電流方式起勵1) 將調(diào)速裝置“方式選擇” 開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”。改變起動時機(jī)組轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟1)~3)，將記錄數(shù)據(jù)填入表23 。3) 觀測在起勵時勵磁電流和勵磁電壓的變化，并記錄起勵后的發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓、勵磁電流、勵磁電壓和控制角Α。按“增磁”按鈕，使發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到接近需要電壓。2) 將勵磁裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“恒UG ”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”。按增速按鈕，使發(fā)電機(jī)組頻率達(dá)到表23所示數(shù)值。A. 恒機(jī)端電壓方式起勵1) 將調(diào)速裝置“方式選擇” 開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”。恒機(jī)端電壓方式起勵，起勵后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在手動設(shè)定的電壓水平上；恒勵磁電流方式起勵，起勵后的發(fā)電機(jī)勵磁電流穩(wěn)定在手動設(shè)定的電流水平上。（勵磁電流、Α角及勵磁電壓在勵磁裝置液晶顯示屏上讀?。?shí)驗(yàn)完畢后停機(jī)，應(yīng)嚴(yán)格按照“同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列實(shí)驗(yàn)”中的停機(jī)步驟執(zhí)行。接近額定電壓時，采用“點(diǎn)動”的方式操作按鈕，使發(fā)電機(jī)達(dá)到需要的電壓。對應(yīng)建壓在400V左右。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升到額定附近時，“啟動/停止” 開關(guān)選擇為“啟動”，此時，調(diào)節(jié)器開始輸出控制信號。接近額定轉(zhuǎn)速時，采用“點(diǎn)動”的方式操作按鈕，使電動機(jī)達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速（1500轉(zhuǎn)/分）。注：“自動”和“手動”方式均可，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能有所差別。6) 將調(diào)速裝置“方式選擇” 開關(guān)選擇為“自動”或“手動”方式均可，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時，就地控制失效）。4) 合上“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)（ 380V）。2) 檢查機(jī)組控制屏上各指示儀表的指針是否指在0位置，如不在則應(yīng)調(diào)到0位置。 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與方法 不同 Α 角對應(yīng)的勵磁電壓測試注：本實(shí)驗(yàn)機(jī)組不并網(wǎng)。無論是在“手動”還是“自動”方式下，都可以操作增減磁按鈕，所不同的是調(diào)節(jié)的參數(shù)不同。同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)之前，勵磁調(diào)節(jié)裝置能維持機(jī)端電壓在給定水平。大多數(shù)情況下應(yīng)選擇恒電壓方式運(yùn)行，這樣能滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后調(diào)差要求，恒勵流方式下并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)不具備調(diào)差特性。G~T Q L C I I I 型微機(jī)自動勵磁裝置F 1F 2市電圖22 勵磁控制系統(tǒng)示意圖TQLCIII型微機(jī)自動勵磁裝置的控制方式有四種：恒U G（恒機(jī)端電壓方式，保持機(jī)端電壓穩(wěn)定）、恒I L（恒勵磁電流方式，保持勵磁電流穩(wěn)定）、恒Q （恒無功方式，保持發(fā)電機(jī)輸出的無功功率穩(wěn)定）和恒?。ê憧刂平欠绞剑３挚刂平欠€(wěn)定），可以任選一種方式運(yùn)行。勵磁控制系統(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。具有自動控制與自動調(diào)節(jié)設(shè)備的勵磁系統(tǒng)稱為自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)或稱發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 原理與說明同步發(fā)電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成三相交流電功率的特定的機(jī)器設(shè)備。3) 了解幾種常用勵磁限制器的作用。 24 / 97 同步發(fā)電機(jī)勵磁控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 加深理解同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)原理和勵磁控制系統(tǒng)的基本任務(wù)。4) 同期裝置合閘成功后，退回到主菜單，并且在發(fā)電機(jī)未與系統(tǒng)解列之前，不應(yīng)再次選擇同期操作。位置之前某一時刻合閘。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(jī)側(cè))接反，會有何結(jié)果？3) 合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關(guān)？4) 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？本實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1) 在起勵建壓時，只有當(dāng)原動機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定附近時，方可投入勵磁調(diào)節(jié)裝置的“自動”運(yùn)行方式，否則可能會造成發(fā)電機(jī)過電壓，對發(fā)電機(jī)造成危害。2) 一定要先斷開“勵磁調(diào)速電源開關(guān) ”再斷開“220V電源”開關(guān)，先斷220V電源的話功率輸出模塊可能失控！ 實(shí)驗(yàn)報告要求1) 比較手動準(zhǔn)同期和自動準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過程。待機(jī)組停穩(wěn)后先斷開“勵磁調(diào)速電源開關(guān)”，再斷開“220V 電源”開關(guān)。此時，將調(diào)速裝置的“啟動/停止” 開關(guān)打到“停止”，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速降為零，或者通過“減速”按鈕使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低到零時再選擇“停止”。 停機(jī)操作首先將同期裝置的“啟動/停止 ”開關(guān)打到“停止”位，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電壓使機(jī)組負(fù)荷接近0（觀察有功、無功接近0即可），跳開同期開關(guān)1QF，使同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。 不同準(zhǔn)同期條件對比實(shí)驗(yàn)改變準(zhǔn)同期條件再做一組自動準(zhǔn)同期實(shí)驗(yàn)，設(shè)置頻差允許值△F =，壓差允許值△U=，越前時間53MS ，均頻系數(shù)為7， ，均壓系數(shù)為7， ，觀察合閘時機(jī)組控制屏上的電流表和有功、無功表的擺動情況。注意：1) 一定要首先將同期裝置停止，然后再跳開 1QF，防止同期裝置再次合閘。觀察合閘時機(jī)組控制屏上電流表和有功表、無功表的擺動情況。 “啟動/停止”打到“啟動”，微機(jī)準(zhǔn)同期裝置將自動進(jìn)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。4) 啟動、建壓：將調(diào)速裝置的工作方式設(shè)置為“自動”，“啟動/停止”打到“啟動”，按“增速”按鈕，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到1500轉(zhuǎn)/分；將勵磁裝置的工作方式設(shè)置為“自動”， “啟動/停止”打到“啟動”，按“升壓”按鈕，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)極端電壓到系統(tǒng)電壓附近（可根據(jù)同期裝置對比觀察）。這樣，勵磁裝置就可以接收到同期裝置發(fā)出的調(diào)壓信號，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)；將同期裝置的“加速”、“減速”信號端子與調(diào)速裝置的“加速”、“減速”信號端子相接，這樣調(diào)速裝置就可以接到同期裝置發(fā)出的調(diào)速信號，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。 全自動準(zhǔn)同期并列1) 將同期裝置的“啟動/停止”開關(guān)選擇為“停止”，然后將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列（跳開1QF）；2) 將發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓引接到同期裝置上，將“合閘輸出信號”連接到“1QF合閘回路”，方法同上。注意：1) 一定要首先將同期裝置停止，然后再跳開 1QF，防止同期裝置再次合閘。當(dāng)壓差、頻差條件滿足時，同期裝置自動發(fā)出合閘命令，此時機(jī)組控制屏上的1QF應(yīng)紅燈亮，綠燈滅，表示已經(jīng)合閘。將同期裝置的“方式選擇”開關(guān)選擇為“半自動”。3) 參數(shù)設(shè)置：確認(rèn)同期條件的設(shè)置，進(jìn)入“同期參數(shù)”選項(xiàng)，如果參