同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、原理與說明星發(fā)電機(jī)機(jī)潘WLMR里：心機(jī)員看相帶，有助于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性；勵(lì)磁限制器是保障勵(lì)磁系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，常見的勵(lì)磁限制器有過勵(lì)限制器、欠勵(lì)限制器等。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法（一）不同角（控制角）對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓波形觀測（1）合上操作電源開關(guān)，檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄；（2）勵(lì)磁系統(tǒng)選擇它勵(lì)勵(lì)磁方式：操作“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)它勵(lì)”方式，調(diào)節(jié)器面板“它勵(lì)”指示燈亮；（）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器選擇恒運(yùn)行方式：操作調(diào)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(lì)磁開關(guān)，合上原動(dòng)機(jī)開關(guān)；（5）在不啟動(dòng)機(jī)組的狀態(tài)下，松開微機(jī)勵(lì)磁調(diào)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?nèi)嗳貥虻碾妷狠敵黾捌洳ㄐ?。ATTENJLQTriQ'dMATTENJLQTriQ'dMPosH0,00JJSCH1…F型J石--I>-fTm目&=300,240HzMl.OtimiS圖2控制角為90.50時(shí)的輸出波形圖3控制角為85.70時(shí)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(shí)的輸出波形ATTEN幾QTrig'd探頭CH1-：Il/fiKfj圖5控制角為66.30時(shí)的輸出波形注意：微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上的增減磁按鈕鍵只持5續(xù)秒內(nèi)有效，過了5秒后如還需要調(diào)節(jié)，則松開按鈕，重新按下。實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流為表規(guī)定的若干值，記下對(duì)應(yīng)的角（調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)的顯示參數(shù)為），同時(shí)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(xué)公式也可計(jì)算出一個(gè)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(lì)磁電流顯示控制角勵(lì)磁電壓交流輸入電壓由公式計(jì)算的一示波器讀出的

（6）調(diào)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(shí)的輸出電壓波形（7）調(diào)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(shí)的輸出電壓波形（二）同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)實(shí)驗(yàn)同步發(fā)電機(jī)的起勵(lì)有三種：恒方式起勵(lì)，恒方式起勵(lì)和恒方式起勵(lì)。其中，除了恒方式起勵(lì)只能在它勵(lì)方式下有效外，其余兩種方式起勵(lì)都可以分別在它勵(lì)和自并勵(lì)兩種勵(lì)磁方式下進(jìn)行。恒方式起勵(lì)，現(xiàn)代勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通常有設(shè)定電壓起勵(lì)和跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)的兩種起勵(lì)方式。設(shè)定電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值由運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)定，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定在手動(dòng)設(shè)定的電壓水平上；跟蹤系統(tǒng)電壓起勵(lì)，是指電壓設(shè)定值自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電壓，人工不能干預(yù)，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)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(lì)方式是發(fā)電機(jī)正常發(fā)電運(yùn)行默認(rèn)的起勵(lì)方式，而“設(shè)定電壓起勵(lì)”方式通常用于勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)試試驗(yàn)。恒方式起勵(lì)，也是一種用于試驗(yàn)的起勵(lì)方式，其設(shè)定值由程序自動(dòng)設(shè)定，人工不能干預(yù)，起勵(lì)后的發(fā)電機(jī)電壓一般為額定電壓左右；恒方式起勵(lì)只適用于它勵(lì)勵(lì)磁方式，可以做到從零電壓或殘壓開始由人工調(diào)節(jié)逐漸增加勵(lì)磁，完成起勵(lì)建壓任務(wù)。1.恒方式起勵(lì)步驟（1）將“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)自勵(lì)”方式，投入“勵(lì)磁開關(guān)”；（）按下恒按鈕選擇恒控制方式，此時(shí)恒指示燈亮；（3）將調(diào)節(jié)器操作面板上的“滅磁”按鈕按下，此時(shí)滅磁指示燈亮，表示處于滅磁位置；（4）啟動(dòng)機(jī)組；（）當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定時(shí)，（頻率）將滅磁按鈕松開，發(fā)電機(jī)起勵(lì)建壓。注意觀察在起勵(lì)時(shí)勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓的變化（看勵(lì)磁電流表和電壓表）。錄波，觀察起勵(lì)曲線，測定起勵(lì)時(shí)間，上升速度，超調(diào)，振蕩次數(shù)，穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)，記錄起勵(lì)后的穩(wěn)態(tài)電壓和系統(tǒng)電壓。上述的這種起勵(lì)方式是通過手動(dòng)解除“滅磁”狀態(tài)完成的，實(shí)際上還可以讓發(fā)電機(jī)自動(dòng)完成起勵(lì)，其操作步驟如下：（1）將“勵(lì)磁方式開關(guān)”切到“微機(jī)自勵(lì)”方式，投入“勵(lì)磁開關(guān)”；（）按下恒按鈕選擇恒控制方式，此時(shí)恒指示燈亮；（3）使調(diào)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(shí)滅磁指示燈仍然是亮的）；（4）啟動(dòng)機(jī)組；（）注意觀察，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定時(shí)（頻率），滅磁燈自動(dòng)熄滅，機(jī)組自動(dòng)起勵(lì)建壓，整個(gè)起勵(lì)過程由機(jī)組轉(zhuǎn)速控制，無需人工干預(yù)，這就是發(fā)電廠機(jī)組的正常起勵(lì)方式。同理，發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，也可由轉(zhuǎn)速控制逆變滅磁。改變系統(tǒng)電壓，重復(fù)起勵(lì)（無需停機(jī)、開機(jī)，只需滅磁、解除滅磁），觀察記錄發(fā)電機(jī)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(lì)的穩(wěn)定電壓。按下滅磁按鈕并斷開勵(lì)磁開關(guān)，將“勵(lì)磁方式開關(guān)”改切到“微機(jī)它勵(lì)”位置，恢復(fù)投入“勵(lì)磁開關(guān)”。（注意：若改換勵(lì)磁方式時(shí)，必須首先按下滅磁按鈕并斷開勵(lì)磁開關(guān)！否則將可能引起轉(zhuǎn)子過電壓，危及勵(lì)磁系統(tǒng)安全）。。本勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將它勵(lì)恒UF運(yùn)行方式下的起勵(lì)模式設(shè)計(jì)成“設(shè)定電壓起勵(lì)”方式（這里只是為了試驗(yàn)方便，實(shí)際勵(lì)磁調(diào)節(jié)器不論何種勵(lì)磁方式均可有兩種恒起勵(lì)方式），起勵(lì)前允許運(yùn)行人員手動(dòng)借助增減磁按鈕設(shè)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(fù)進(jìn)行不同設(shè)定值的起勵(lì)試驗(yàn)，觀察起勵(lì)過程，記錄設(shè)定值和起勵(lì)后的穩(wěn)定值。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器具有恒，恒，恒，恒等四種控制方式，分別具有各自特點(diǎn)，請(qǐng)通過以下試驗(yàn)自行體會(huì)和總結(jié)。.恒方式選擇它勵(lì)恒方式，開機(jī)建壓不并網(wǎng)，改變機(jī)組轉(zhuǎn)速?，記錄頻率與發(fā)電機(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角的關(guān)系數(shù)據(jù)。表2-2發(fā)電機(jī)頻率發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角1111111將系統(tǒng)電壓恢復(fù)到380V，勵(lì)磁調(diào)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(jī)電壓、勵(lì)磁電流、控制角，無功功率的關(guān)系數(shù)據(jù)。表2-6系統(tǒng)電壓發(fā)電機(jī)電壓發(fā)電機(jī)電流勵(lì)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(shí)，切換前后運(yùn)行工作點(diǎn)應(yīng)重合。．負(fù)荷調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)速器的增速減速按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出有功功率，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增磁減磁按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出無功功率。由于輸電線路比較長，當(dāng)有功功率增到額定值時(shí)，功角較大（與電廠機(jī)組相比），必要時(shí)投入雙回線；當(dāng)無功功率到額定值時(shí)，線路兩端電壓降落較大，但由于發(fā)電機(jī)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(shí)投入雙回線。記錄發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電壓和控制角。將有功、無功減到零值作空載運(yùn)行，記錄發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)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(lì)磁電流與額定勵(lì)磁電流的大致比值。表2-發(fā)電機(jī)狀態(tài)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電壓控制角空載21半負(fù)載21額定負(fù)載1空載勵(lì)磁電流與額定勵(lì)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(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)滅磁是勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)不可或缺的部分。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)大電感，當(dāng)正?；蚬收贤C(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)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(jìn)行（發(fā)電機(jī)并網(wǎng)狀態(tài)滅磁將會(huì)導(dǎo)致失去同步，造成轉(zhuǎn)子異步運(yùn)行，感應(yīng)過電壓，危及轉(zhuǎn)子絕緣）。三相全控橋當(dāng)觸發(fā)控制角大于90°時(shí)，將工作在逆變狀態(tài)下。本實(shí)驗(yàn)的逆變滅磁就是利用全控橋的這個(gè)特點(diǎn)來完成的。逆變滅磁步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁并起勵(lì)建壓，增磁，使同步發(fā)電機(jī)進(jìn)入空載額定運(yùn)行；（3）按下“滅磁”按鈕，滅磁指示燈亮，發(fā)電機(jī)執(zhí)行逆變滅磁命令，注意觀察勵(lì)磁電流表和勵(lì)磁電壓表的變化以及勵(lì)磁電壓波形的變化。2．跳滅磁開關(guān)滅磁實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇微機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用恒UF；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁并起勵(lì)建壓，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)入空載穩(wěn)定運(yùn)行；（3）直接按下“勵(lì)磁開關(guān)”綠色按鈕跳開勵(lì)磁開關(guān)，注意觀察勵(lì)磁電流表和勵(lì)磁電壓表的變化。以上試驗(yàn)也可在它勵(lì)勵(lì)磁方式下進(jìn)行。（五）伏赫限制實(shí)驗(yàn)單元接線的大型同步發(fā)電機(jī)解列運(yùn)行時(shí)，其機(jī)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(jī)端電壓與頻率的比值過高，則同步發(fā)電機(jī)及其主變壓器的鐵芯就會(huì)飽和，使空載激磁電流加大，造成發(fā)電機(jī)和主變過熱。因此有必要對(duì)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(dāng)前頻率，計(jì)算出

maxmax圖8發(fā)電機(jī)端電壓與頻率的關(guān)系（六）同步發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)超量程（4）采用它勵(lì)勵(lì)磁方式，重復(fù)（1）~（2），并完成后面的思考題。（七）欠勵(lì)限制實(shí)驗(yàn)欠勵(lì)限制器的作用是用來防止發(fā)電機(jī)因勵(lì)磁電流過度減小而引起失步或因機(jī)組過度進(jìn)相引起定子端部過熱。欠勵(lì)限制器的任務(wù)是：確保機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將發(fā)電機(jī)的功率運(yùn)行點(diǎn)、限制在欠勵(lì)限制曲線上方。欠勵(lì)限制器的工作原理：根據(jù)給定的欠勵(lì)限制方程和當(dāng)前有功功率計(jì)算出對(duì)應(yīng)的無功功率下限：。將與當(dāng)前比較，若：，欠勵(lì)限制器不動(dòng)作；，欠勵(lì)限制器動(dòng)作，自動(dòng)增加無功輸出，使。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”；（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁；（3）滿足條件后并網(wǎng)；（4）調(diào)節(jié)有功功率輸出分別為0，50%，100%的額定負(fù)載，用減小勵(lì)磁電流（按“減磁”按鈕）或升高系統(tǒng)電壓的方法使發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，直到欠勵(lì)限制器動(dòng)作（欠勵(lì)限制指示燈亮），記下此時(shí)的有功P和無功Q；（5）根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出欠勵(lì)限制線P=f（Q），并計(jì)算出該直線的斜率和截距；如果減磁到失步時(shí)還不能使欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)可以用提高系統(tǒng)電壓來實(shí)現(xiàn)。表2-發(fā)電機(jī)有功功率欠勵(lì)限制動(dòng)作時(shí)的值零功率-額定有功-額定有功-圖8欠勵(lì)限制曲線得到的擬合曲線對(duì)應(yīng)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(gè)數(shù)據(jù)。該曲線的斜率為297，截距為-398.8。（八）調(diào)差實(shí)驗(yàn)1．調(diào)差系數(shù)的測定在微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中使用的調(diào)差公式為（按標(biāo)么值計(jì)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(lì)磁調(diào)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(shí)驗(yàn)步驟：（1）選擇“微機(jī)自勵(lì)”勵(lì)磁方式或者“微機(jī)它勵(lì)”方式，勵(lì)磁控制方式采用“恒UF”（2）啟動(dòng)機(jī)組，投入勵(lì)磁；（3）滿足條件后并網(wǎng)，穩(wěn)定運(yùn)行；（4）用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列UF、Q數(shù)據(jù)；（5）作出調(diào)節(jié)特性曲線，并計(jì)算出調(diào)差系數(shù)。設(shè)置調(diào)差系數(shù)=，實(shí)驗(yàn)步驟同。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。

．正調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)=，實(shí)驗(yàn)步驟同。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。仁+4%時(shí)的調(diào)節(jié)特性5O5O5O5D5

887766554

發(fā)電機(jī)端電壓5O5O5O5D5

887766554

發(fā)電機(jī)端電壓U200400600800WOO無功功率口．負(fù)調(diào)差實(shí)驗(yàn)設(shè)置調(diào)差系數(shù)=，實(shí)驗(yàn)步驟同。用降低系統(tǒng)電壓的方法以增加發(fā)電機(jī)無功輸出，記錄一系列UF、Q數(shù)據(jù)，作出調(diào)節(jié)特性曲線。05050505010099884443333

發(fā)電機(jī)端電壓U表2-t=f(I/Ie)(I/Ie)t=f(I/Ie)(I/Ie)圖勵(lì)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(gè)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(lì)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(dá)到起勵(lì)建壓的目的。.比較恒方式起勵(lì)、恒方式起勵(lì)和恒方式起勵(lì)有何不同？答：恒UF方式起勵(lì)：由系統(tǒng)或者人為設(shè)定一個(gè)電壓值，起勵(lì)后發(fā)電機(jī)能夠自動(dòng)穩(wěn)定在該電壓水平上。恒IL方式起勵(lì)：是一種試驗(yàn)的起勵(lì)方式，其設(shè)定值由程序自動(dòng)設(shè)定，起勵(lì)后發(fā)電機(jī)電壓一般為額定電壓的20%左右，電流恒定在設(shè)定值水平。恒方式起勵(lì)：是一直開環(huán)控制方式，只適用于它勵(lì)勵(lì)磁方式，可以從零電壓或者殘壓開始由人工調(diào)節(jié)逐漸增加勵(lì)磁，完成起勵(lì)建壓任務(wù)。4．逆變滅磁與跳勵(lì)磁開關(guān)滅磁主要有什么區(qū)別？答：若發(fā)電機(jī)利用全控橋進(jìn)行逆變滅磁，必須使最小逆變角大于換流角及晶閘管關(guān)斷角之和，而跳勵(lì)磁開關(guān)是由相應(yīng)的繼保裝置檢測到某種值超過負(fù)荷整定值范圍時(shí)，迅速關(guān)斷5．為什么在并網(wǎng)時(shí)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(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓和頻率都與大系統(tǒng)同步，沒有必要對(duì)其進(jìn)行伏赫限制。.比較在它勵(lì)方式下強(qiáng)勵(lì)與在自并勵(lì)下強(qiáng)勵(lì)有什么區(qū)別？答：自并勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁電壓是由發(fā)電機(jī)端口引出的，響應(yīng)速度快，設(shè)備簡單，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)端口發(fā)生短路時(shí)電壓急劇降低，因此勵(lì)磁電壓也很難加上，這樣就無法進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)?，F(xiàn)在多采用發(fā)電機(jī)出口用封閉母線，提高端口可靠性?，F(xiàn)在大中型機(jī)組多采用自并勵(lì)方式。它勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁電壓由獨(dú)立的電源供電。勵(lì)磁比較穩(wěn)定，但是響應(yīng)速度較慢。.比較在它勵(lì)方式下逆變滅磁與在自并勵(lì)下逆變滅磁有什么差別？答：它勵(lì)是針對(duì)直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁機(jī)向交流發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流，那么它勵(lì)下的逆變滅磁是滅掉直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而使直流發(fā)電機(jī)無法向交流發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流。這種勵(lì)磁方式一般實(shí)用與以下機(jī)組。自并勵(lì)是交流發(fā)電機(jī)增設(shè)勵(lì)磁變壓器提供勵(lì)磁，它是直接通過可控硅整流輸出到交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。8．比較單回線路和雙回線路有功功率與功角的關(guān)系有何變化，線路電壓降落與無功功率