电力系统综合实验讲义

电力系统综合实验讲义

项目一：

实验一 发电机组的基本操作

一、实验目的

1． 认识、了解电力动模仿真室的构成，各部分的主要电气设备及作用。明确几个物理概念。

2． 了解发电机组的启动、调速、励磁、并机（并网）、增减负荷、解列、停机等基本操作。

总目的是理论联系实际，增加感性知识，提高同学实践动手能力，培养同学敬业认真，一丝不苟；实事求是，求实无华的科学精神和工作作风。

二、实验要求

首先强调安全用电及其它方面的安全问题：

（1） 严格遵守实验室的各种规章制度。

（2） 熟悉动模实验室模拟发电机组的基本构成。

（3） 熟悉发电机的相关知识及起停基本操作步骤。

三、实验原理

发电机是一种非常复杂的电力设备，它需要与励磁系统、调速系统相配合才能正常安全运行；而且，同步发电机单机运行时，随着负载的变化，发电机的频率和端电压将发生相应的变化，供电的质量和可靠性较差。为了克服这一缺点，现代电力系统（电网）通常总是由许多发电厂并联组成，每个电厂内又有许多台发电机在一起并联运行。这样既能经济、合理地利用动力资源和发电设备，也便于轮流检修，提高供电的可靠性。由于电网的容量很大，个别负载的变动对整个电网的电压、频率影响甚微，因而可以提高供电的可靠性。

同步发电机投入并联时，为了避免电机和电网中产生冲击电流，以及由此在电机转轴上产生的冲击转矩，待投入并联的发电机应当满足下列条件：

（1） 发电机的相序应与电网一致；

（2） 发电机的频率应与电网相同；

（3） 发电机的激磁电动势0E ⋅应与电网电压U ⋅

大小相等；

（4） 相位相同。

上述三（四）个条件中，第一个条件必须满足，其它可允许稍有出入。

图1-1表示投入并联时的单相示意图。若相序不同而投入并联，则相当于在电机的端点上加一组负序电压，这是一种严重的故障情况，电流和转矩冲击都很大，必须避免。若发电机的频率与电网频率不同，0E ⋅和U 之间便有相对运动，两相量间的相角差将在0~360°之间逐步变化，电压差忽大忽小。频率相差越大，电压差变化越剧烈,投入并联的操作亦困难;若投入电网，也不易牵入同步，而将在发电机与电网之间引起很大的电流和功率振荡。若机端电压与电网电压大小不等如图1-1（a ）或相位不同如图1-1（b ）所示，而把发电机投入并联，则将在发电机与电网中产生一定的冲击电流。在严重情况下，该电流可达到额定电流的5~8倍。

⋅

0U E U ⋅⋅⋅=−

u ⋅ u ⋅ U ⋅

0E ⋅ 0E ⋅

U

⋅

（a ） (b)

图1-1发电机投入并联时的情况（a ）0E ⋅和U ⋅大小不等；(b)0E ⋅和U 相位不同

⋅为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为同步过程。实用的同步方法有两种：准同步和自同步。

把发电机调整到安全合乎投入并联的条件，然后投入电网，叫做准同步。为了判断是否满足投入并联条件，常常采用同步指示器。准同步的优点是，投入瞬间电网和电机没有（或很少）冲击，缺点是同步手续比较复杂。为了把发电机迅速投入电网，可采用自同步方法。自同步方法的投入步骤为：首先校验发电机的相序，并按照规定的；转向（和定子旋转磁场的转向一致）把发电机拖动到接近于同步转速，励磁绕组经限流电阻短路，然后把发电机投入电网，并立即加上直流励磁，此时依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，就可以把转子自动牵入同步。自同步的优点是投入迅速，不需增添复杂的装置，缺点是投入时定子电流冲击稍大。

四、内容与实验操作步骤

一、内容

低压配电屏、无穷大电源、发电机组、开机、调速、励磁调节、并网、增减负荷、解列、停机等一次二次系统的基本实验操作步骤。

二、准备工作：

首先检查发电机组、线路、负荷全系统各个环节的接线，确信无误后再准备实验操作。

（一） 发电机电源的操作控制：

在配电屏上合上发电机空气开关和TGS－03A原动机及调速系统仿真控制屏上【操作电源】开关，观察发电机控制屏上信号，警示，警铃，转速显示是否正常，检查一下发电机转动有无机械障碍。

（二）微机励磁电源操作控制：

在配电屏上合上励磁空气开关及励磁控制屏上【操作电源】开关，观察励磁控制屏信号显示是否正常。

（三）无穷大电源的通断操作：

首先根据试验的需求情况确定，无穷大电源的通断。无穷大电源通断的操作在无穷大控制屏上。

1、无穷大电源的操作：

1）无穷大电源控制屏上按钮可以控制感应调压变原边通断电。

2）感应调压器输出V~调节：

感应调压器控制箱上通过自动或手动进行升、降压调节。本实验一般采用手动调节。

（四）线路开关的通断操作：

先送上线路控制回路及信号回路电源开关后，才能对它操作。注意线路开关动作信号及声音的正常与否。

三、发电机组开机、调速、励磁调节，并网、增减负荷、解列、停机的基本操作：

（一）开机操作：

1、在配电屏上合上发电机空气开关和TGS－03A原动机及调速系统仿真控制屏上操作电源开关。

2、TGS－03A原动机及调速系统仿真控制屏：

①自动、手动控制按实验需要选定

② TGS－03A仿真控制器工作方式选定正确。

③【手动方式】的电位器调零。

3、发电机开机操作：（以手动控制为例说明）

（1） 按下调速控制屏上的【合闸】按钮，再松开【开/停机】按钮，开机指示灯亮，机组开始运行。

（2） 调节调速控制屏上的【手动方式】的电位器，使机组缓慢加速到1500转/分，并稳定运行。

（3） 合上励磁控制屏上【操作电源】开关，选定励磁方式，按【合闸】按钮，松开【灭磁】按钮，给发电机励磁，调节【增磁】、【减磁】按钮，使发电机电压达到指定值。

（二）并网操作：

（1）把模拟发动机控制屏上的同期开关旋至①位置，模拟同期控制屏的同期开关旋至①位置，观察模拟同期控制屏上电压表和频率表指示，满足同期条件后准备并网。

（2）基本满足同期条件后，把模拟同期控制屏上转至②，把模拟控制屏上的同期闭锁开关旋至①位置，当满足同期条件后立即把发电机并网开关转至①，并网成功后发电机并网开关自动返回中间位置，为跳闸解列准备。

（三）增减负荷调节：

（3）无功调节：按各机组励磁情况及运行要求调节微机励磁及负阻器上【增磁】或【减磁】按钮，使无功功率表指示值到需要值。

（4）有功调节：调节【手动方式】的电位器，调节使有功功率表指示值到需要值，即发电机的负荷调节。

（四）解列、停机的基本操作：

（1）调节调速控制屏上【手动方式】的电位器，使有功功率表上指示值为0。

（2）调节励磁控制屏上的【减磁】按钮，使无功功率表上指示值为0。

（3）操作发电机并网开关转至②，跳闸动作解列完成。

（4）调节【手动方式】的电位器，逆时针方向转到底，当电机转速低到1/2额定转速时，准备停机。

（5）停机操作：

按下【开/停机】按钮，原动机断电，发电机停机，而后电机转速自动降为0（也可加制动装置，使电机转速迅速为0）。

（6）断开所有电源开关。

（五）停机后的善后整理工作。