實驗專案同步發電機併車實驗
同步發電機勵磁控制實驗
學院電氣資訊學院
任課老師肖先勇
班級103
姓名 學號
同步發電機併車實驗
一、實驗目的
1．加深理解同步發電機準同期並列原理，掌握準同期並列條件；
2．掌握微機準同期控制器及模擬式綜合整步表的使用方法；
3．熟悉同步發電機準同期並列過程；
4．觀察、分析有關波形。
二、原理與說明
將同步發電機併入電力系統的合閘操作通常採用準同期並列方式。準同期並列要求在合閘前通過調整待並機組的電壓和轉速，當滿足電壓幅值和頻率條件後，根據「恆定越前時間原理」，由執行操作人員手動或由準同期控制器自動選擇合適時機發出合閘命令，這種並列操作的合閘衝擊電流一般很小，並且機組投入電力系統後能被迅速拉入同步。根據並列操作的自動化程度不同，又分為手動準同期、半自動準同期和全自動準同期三種方式。
正弦整步電壓是不同頻率的兩正弦電壓之差，其幅值作週期性的正弦規律變化。它能反映兩個待並系統間的同步情況，如頻率差、相角差以及電壓幅值差。線性整步電壓反映的是不同頻率的兩方波電壓間相角差的變化規律，其波形為三角波。
它能反映兩個待並系統間的頻率差和相角差，並且不受電壓幅值差的影響，因此得到廣泛應用。
手動準同期並列，應在正弦整步電壓的最低點(同相點)時合閘，考慮到斷路器的固有合閘時間，實際發出合閘命令的時刻應提前乙個相應的時間或角度。
自動準同期並列，通常採用恆定越前時間原理工作，這個越前時間可按斷路器的合閘時間整定。準同期控制器根據給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準同期條件是否滿足，在不滿足要求時閉鎖合閘並且發出均壓均頻控制脈衝。當所有條件均滿足時，在整定的越前時刻送出合閘脈衝。
三、實驗專案和方法
（一）機組啟動與建壓
1．檢查調速器上「模擬調節」電位器指標是否指在0位置，如不在則應調到0位置；
2．合上操作電源開關，檢查實驗台上各開關狀態：各開關訊號燈應綠燈亮、紅燈熄。調速器面板上數碼管在並網前顯示發電機轉速（左）和控制量（右），在並網後顯示控制量（左）和功率角（右）。
調速器上「併網」燈和「微機故障」燈均為熄滅狀態，「輸出零」燈亮；
3．按調速器上的「微機方式自動/手動」按鈕使「微機自動」燈亮；
4．勵磁調節器選擇它勵、恆uf執行方式，合上勵磁開關；
5．把實驗台上「同期方式」開關置「斷開」位置；
6．合上系統電壓開關和線路開關qf1，qf3，檢查系統電壓接近額定值380v；
7．合上原動機開關，按「停機/開機」按鈕使「開機」燈亮，調速器將自動啟動電動機到額定轉速；
8．當機組轉速公升到95%以上時，微機勵磁調節器自動將發電機電壓建壓到與系統電壓相等。
（二）觀察與分析
1．操作調速器上的增速或減速按鈕調整機組轉速，記錄微機準同期控制器顯示的發電機和系統頻率。觀察並記錄旋轉燈光整步表上燈光旋轉方向及旋轉速度與頻差方向及頻差大小的對應關係；觀察並記錄不同頻差方向，不同頻差大小時的模擬式整步表的指標旋轉方向及旋轉速度、頻率平衡表指標的偏轉方向及偏轉角度的大小的對應關係；
2．操作勵磁調節器上的增磁或減磁按鈕調節發電機端電壓，觀察並記錄不同電壓差方向、不同電壓差大小時的模擬式電壓平衡表指標的偏轉方向和偏轉角度的大小的對應關係；
3．調節轉速和電壓，觀察並記錄微機準同期控制器的頻差閉鎖、壓差閉鎖、相差閉鎖燈亮熄規律；
4．將示波器跨接在「發電機電壓」測孔與「系統電壓」測孔間，觀察正弦整步電壓（即脈動電壓）波形，觀察並記錄整步表旋轉速度與正弦整步電壓的週期的關係；觀察並記錄電壓幅值差大小與正弦整步電壓最小幅值間的關係；觀察並記錄正弦整步電壓幅值達到最小值得時刻所對應的整步表指標位置和燈光位置；
5．用示波器跨接到「三角波」測孔與「參考地」測孔之間，觀察線性整步電壓（即三角波）的波形，觀察並記錄整步表旋轉速度與線性整步電壓的週期的關係；觀察並記錄電壓幅值差大小與線性整步電壓最小幅值間的關係；觀察並記錄線性整步電壓幅值達到最小值得時刻所對應的整步表指標位置和燈光位置。
（三）全自動準同期
將「同期方式」轉換開關置「全自動」位置；按下準同期控制器的「同期」按鈕，同期命令指示燈亮，微機正常燈閃爍加快，此時，微機準同期控制器將自動進行均壓、均頻控制並檢測合閘條件，一旦合閘條件滿足即發出合閘命令。
在全自動過程中，觀察當「公升速」或「降速」命令指示燈亮時，調速器上有什麼反應；當「公升壓」或「降壓」命令指示燈亮時，微機勵磁調節器上有什麼反應。當一次合閘過程完畢，控制器會自動解除合閘命令，避免二次合閘；此時同期命令指示燈熄，微機正常燈恢復正常閃爍。
實驗波形圖
1.正弦整步電壓（即脈動電壓）波形
2. 線性整步電壓（即三角波）的波
3.脈衝電壓波形
（四）停機
當同步發電機與系統解列之後，按調速器的「停機/開機」按鈕使「停機」燈亮，即可自動停機，當機組轉速降到85%以下時，微機勵磁調節器自動逆變滅磁。待機組停穩後斷開原動機開關，跳開勵磁開關以及線路和無窮大電源開關。
切斷操作電源開關。
四、分析
1．分析合閘衝擊電流的大小與哪些因素有關？
合閘衝擊電流產生的根本原因是由於合閘時並列點兩側的電壓的瞬時值不等。因此影響合閘衝擊電流大小的因素有：①並列點兩側電壓幅值；②合閘時並列點兩側打壓的電壓差；③合閘點兩側電壓頻率差。
2．分析正弦整步電壓波形的變化規律？
正弦整步電壓是並列點兩側電壓差按滑差角頻率週期性變化的正弦包絡線。其幅值是並列點兩側電壓幅值之和，角頻率是兩側電壓角頻率之差。
五、思考題
1．相序不對(如系統側相序為a、b、c、為發電機側相序為a、c、b)，能否並列？為什麼？
答：不能並列，因為相序不對時，並列點三相中至多只有一相保證相位相同，而其餘兩相存在著較大的相位差，並列時會產生較大的衝擊電流。
2．電壓互感器的極性如果有一側(系統側或發電機側)接反，會有何結果？
答：在使用自動準同期並列裝置時，如果電壓互感器的極性如果有一側接反，根據自動準同期裝置要在變壓器二次側電壓差不多同相位時才會合閘，此時並列點兩側電壓的實際相位差是接近180°，故在並列時會產生很大的衝擊電流而使發電機損壞。
3．準同期並列與自同期並列，在本質上有何差別？如果在這套機組上實驗自同期並列，應如何操作？
答：準同期與自同期並列的本質差別是準同期需要檢測同期條件，而自同期不需要。
首先要將勵磁開關關掉，將發電機轉速調至同步轉速附近，然後將發電機與電網並列，最後給發電機加勵磁。
4．合閘衝擊電流的大小與哪些因素有關？頻率差變化或電壓差變化時，正弦整步電壓的變化規律如何？
答： 合閘衝擊電流的大小和並列點兩側電壓差、並列點兩側頻率差以及並列點兩側相位差有關。頻率差變化時，正弦整步電壓的滑差頻率將變化。電壓差變化時，正弦整步電壓的幅值變化。
5．當兩側頻率幾乎相等，電壓差也在允許範圍內，但合閘命令遲遲不能發出，這是一種什麼現象？應採取什麼措施解決？
答：這是存在合閘相角差的現象，其原因是由於滑差角頻率很小，滑差週期時間很大，兩側電壓的相角差到達允許範圍用時較長。可以通過對發電機頻率進行微調，稍微加大滑差角頻率來解決。
實驗心得：
首先感謝老師的悉心指導，我們才能順利的完成本次實驗。本實驗加深了我對同步發電機準同期並列原理的理解，讓我初步掌握了準同期並列條件和微機準同期控制器及模擬式綜合整步表的使用方法，使我熟悉了同步發電機準同期並列過程。通過實驗，我的實踐能力得到了很大的提公升，加深了我對同步發電機併車的認識，使我對所學知識有了更深的理解，對我以後的進一步學習有很大幫助。
同步發電機勵磁控制實驗
一、實驗目的
1．加深理解同步發電機勵磁調節原理和勵磁控制系統的基本任務；
2．了解自並勵勵磁方式和它勵勵磁方式的特點；
3．熟悉三相全控橋整流、逆變的工作波形；觀察觸發脈衝及其相位移動；
4．了解微機勵磁調節器的基本控制方式；
5．了解電力系統穩定器的作用；觀察強勵現象及其對穩定的影響；
6．了解幾種常用勵磁限制器的作用；
7．掌握勵磁調節器的基本使用方法。
二、原理與說明
同步發電機的勵磁系統由勵磁功率單元和勵磁調節器兩部分組成，它們和同步發電機結合在一起就構成乙個閉環反饋控制系統，稱為勵磁控制系統。勵磁控制系統的三大基本任務是：穩定電壓，合理分配無功功率和提高電力系統穩定性。
實驗用的勵磁控制系統示意圖如圖1所示。可供選擇的勵磁方式有兩種：自並勵和它勵。
當三相全控橋的交流勵磁電源取自發電機機端時，構成自並勵勵磁系統。而當交流勵磁電源取自380v市電時，構成它勵勵磁系統。兩種勵磁方式的可控整流橋均是由微機自動勵磁調節器控制的，觸發脈衝為雙脈衝，具有最大最小α角限制。
微機勵磁調節器的控制方式有四種：恆uf（保持機端電壓穩定）、恆il（保持勵磁電流穩定）、恆q（保持發電機輸出無功功率穩定）和恆α（保持控制角穩定）。其中，恆α方式是一種開環控制方式，只限於它勵方式下使用。
同步發電機併入電力系統之前，勵磁調節裝置能維持機端電壓在給定水平。當操作勵磁調節器的增減磁按鈕，可以公升高或降低發電機電壓；當發電機併網執行時，操作勵磁調節器的增減磁按鈕，可以增加或減少發電機的無功輸出，其機端電壓按調差特性曲線變化。
發電機正常執行時，三相全控橋處於整流狀態，控制角α小於90°；當正常停機或事故停機時，調節器使控制角α大於90°，實現逆變滅磁。
電力系統穩定器――pss是提高電力系統動態穩定性能的經濟有效方法之一，已成為勵磁調節器的基本配置；勵磁系統的強勵，有助於提高電力系統暫態穩定性；勵磁限制器是保障勵磁系統安全可靠執行的重要環節，常見的勵磁限制器有過勵限制器、欠勵限制器等。
三、實驗專案和方法
1.不同α角（控制角）對應的勵磁電壓波形觀測
（1）合上操作電源開關，檢查實驗台上各開關狀態：各開關訊號燈應綠燈亮、紅燈熄；
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