电气工程基础实验解析

电气工程基础实验指导书

实验一：同步发电机空载及自动装置实验

统一说明：

实验前老师可在监控主站通过“转换开关”旋转来进行实验选择，可选择“单机”或者“并网”实验。

当打到“单机”位时，可进行单个实验台的实验，此时各微机线路保护实验装置为双端供电。

当打到“并网”位时，可进行单机对无穷大的并列实验，具体指微机发电机保护实验装置经微机线路保护实验装置到无穷大系统的并列实验。

按照电力系统同期并网条件，当发电机并网成功以后可以进行电力系统的整体实验。

在各个实验装置上都装有“远方/就地”转换开关，当转换开关打到“就地”位置时，可进行本实验装置的实验；当打到“远方”位置时，可实现监控后台对各保护装置的远方操作和控制。

各实验装置上的保护装置的原始密码均为“000”。

一、实验目的

了解电力系统中的发电机以及发电机励磁系统，熟悉电网中的两个重要参数电压和频率的调节方法。

二、实验原理

实验主电路图如下。

发电机的空载特性实验实验框图如下。

三、实验内容：

空载特性：当保持电枢电流I=0(即电枢绕组与负载断开)时，端电压U(也即为空载电势E0)随励磁电流I f的变化规律，即U=E0=f(I f)。

灭磁实验：

四、实验操作步骤：

（一）空载特性实验

1. 首先合上发电机保护实验台的电源开关，检查实验台上各开关状态：信号灯应该绿灯、停止灯亮，发电机风机启动。

2. 按下启动按钮，启动灯红灯亮，同时发电机断路器处于分位，绿灯亮。设置直流电动机调速装置的给定电压为200V(根据直流电动机的额定电压整定)，按下运行/停止按键3～5秒，至运行灯亮，发电机慢慢转起来，至给定电压值，此时微机励磁自动调节装置上显示转速为1400r/min左右，机端电压显示18V左右，按下起励按钮，励磁电压为35V左右，机端电压升至给定机端电压值180V左右。

3. 通过调速装置的增大或者减小按键调节发电机转速到额定转速1500r/min，通过微机励磁调节装置的增励、减励触摸按键调节励磁使机端电压达到0.3Un，记录对应的机端电压值和励磁电流值。逐步增加发电机的励磁电流(由励磁调节装置上励磁电流显示)的大小，直到发电机的端电压(由励磁调节装置显示)为1.2倍额定电压为止，即U0=1.2U N。

4. 在步骤(3)的调节发电机励磁电流过程中，在其间选取6～7点，逐点记录发电机定子端电压及励磁电流，取得空载特性曲线的上升段曲线，要注意，在额定值附近要多取几点。

5. 在步骤(3)的调节发电机励磁电流过程中，从发电机的端电压为1.2倍额定电压时开始，

逐步减小励磁电流，在其间选取6～7点，逐点记录发电机定子端电压及励磁电流，测取空载特性曲线的下降分支。

6. 根据记录的Uo和I f数值，然后取平均值，即可得出发电机的空载将性曲线。

（二）灭磁实验

实验步骤：

（1）按照前述方法启动发电机组，使发电机组运行在额定状态，转速达到1500r/min,机端电压达到380V。

（2）发电机实验台上可以通过手动灭磁和微机励磁装置的软灭磁，手动灭磁通过灭磁试验按钮进行灭磁，软灭磁是微机励磁调节装置显示分闸状态时，触摸屏上的灭磁按键，可以实现灭磁。

思考题：

1 根据上述实验数据，绘制端电压U(也即为空载电势E0)随励磁电流I f的变化曲线，即U=E0=f(I f)。

2 发电机在停机前为什么要进行灭磁操作？

实验二：单机—无穷大系统并列操作

统一说明：

实验前老师可在监控主站通过“转换开关”旋转来进行实验选择，可选择“单机”或者“并网”实验。

当打到“单机”位时，可进行单个实验台的实验，此时各微机线路保护实验装置为双端供电。

当打到“并网”位时，可进行单机对无穷大的并列实验，具体指微机发电机保护实验装置经微机线路保护实验装置到无穷大系统的并列实验。

按照电力系统同期并网条件，当发电机并网成功以后可以进行电力系统的整体实验。

在各个实验装置上都装有“远方/就地”转换开关，当转换开关打到“就地”位置时，可进行本实验装置的实验；当打到“远方”位置时，可实现监控后台对各保护装置的远方操作和控制。

各实验装置上的保护装置的原始密码均为“000”。

一、实验目的

了解掌握电力系统并列的条件和一般并列的操作方法。

二、实验原理

系统结构图如下：

三、实验操作步骤：

1.合上监控主站漏电断路器，按下“启动”按钮，把“转换开关”打到“并网”位。

2.首先用导线将微机发电机保护实验装置面板上的“合闸回路”与端子“合闸回路”短接，“跳闸回路”与端子“跳闸回路”短接，“A相TV出”与端子“A相TV入”短接,“A相TA出”与端子“A相TA入”短接。用导线将微机线路保护实验装置面板下方的“合闸回路”两个接线孔和“跳闸回路”两个接线孔短接。

3.接完检查无误后再合上微机线路保护实验装置的“控制开关”和“电源开关”，并按下“启

动”按钮。

4.微机线路保护实验装置全部启动后，旋转“Ⅳ母电压切换”转换开关检查系统进线电压是否正常。并把两侧“转换开关”都打到就地位置，合上断路器QF4、 QF5 、QF9和QF，通过其单回路来完成并列。

5.合上微机发电机保护实验装置的“电源开关”，选择需要的同期方式（比如“手动同期”），并把“转换开关”打到“就地”。

7.当输电微机线路保护实验装置的回路接通（合断路器QF4、 QF5 、QF9和QF）单回路接通后微机发电机保护实验装置的“微机自动准同期装置”通过互感器上电，显示“待并频率”和“待并PT电压”值，进入待并列状态。

8.启动发电机组，起励建压（当第一次启动发电机组的时候，最好先预热15分钟左右，这样可避免发电机组第一次并列后出现自动送功率的现象）。调节“微机调速装置”改变待并频率，调节触摸屏“微机励磁调节装置”的“增励”、“减励”来改变待并电压。

9.当频差和压差均满足条件后，“微机自动准同期装置”自动在合适的相位发出合闸信号，驱动发电机机端断路器合闸，至此发电机组的并列实验完成（如果第一次并列时发电机组有抖动现象，可手动跳开发电机机端断路器，并按下“微机自动准同期装置”的“复归”键，重新观测调整，再次并列）。

10.并列后，微机发电机保护实验装置经输电微机线路保护实验装置与系统连接。此时可进行电力系统的实验。

思考题：

1 指出实验系统结构图中的并网开关。

2 根据实验现象，分析总结交流发电机并网的条件。