電氣工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-上海交通大學(xué)電氣工程實(shí)驗(yàn)中心

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電 氣 工 程 基 礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上海交通大學(xué)電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2018年3月目 錄實(shí)驗(yàn)一 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三 發(fā)電機(jī)不同限制條件下的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四 發(fā)電機(jī)單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)(發(fā)電機(jī)P(f.Q(u)特性實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)五 同步發(fā)電機(jī)三相突然短路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 電力系統(tǒng)潮流計算仿真實(shí)驗(yàn)（PowerWorld Simulator平臺）專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn)一 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；2.了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的條件。二、原理與說明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行分析，除了

2、包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。為一條不同電壓等級的輸電線路，在典型運(yùn)行方式下，用相對值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷運(yùn)行報表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。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。實(shí)驗(yàn)用一次系統(tǒng)接線圖如圖1-1所示。圖1-1 一次系統(tǒng)接線圖原動機(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)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三相同步發(fā)電機(jī)來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)可

3、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)器來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件。“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。為了進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)臺設(shè)置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機(jī)軸上裝設(shè)了閃光測角裝置。此外，臺上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。三、實(shí)驗(yàn)步驟：微機(jī)自動方式下的開、停機(jī)操作1.當(dāng)微機(jī)調(diào)速裝置的按鈕全松開時，則“開機(jī)方式”選擇為“微機(jī)自動方式”，此時“微機(jī)自動”指示燈亮

4、，數(shù)碼管顯示“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速”為零。2.合上“原動機(jī)開關(guān)”即給三相可控整流裝置供電。3.按下“停機(jī)/開機(jī)”按鈕，此時“開機(jī)”指示燈亮，則“Ud ”自動增加，可控硅導(dǎo)通角逐漸增大，“原動機(jī)電壓”表的電壓值也在增大，發(fā)電機(jī)開始啟動，然后逐漸逼近額定轉(zhuǎn)速。4.給上勵磁電壓后，當(dāng)滿足同期條件時，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列即“發(fā)電機(jī)開關(guān)”合上，“并網(wǎng)”指示燈亮；當(dāng)同期條件不滿足時，可以通過“微機(jī)調(diào)節(jié)”區(qū)的“增速”、“減速”按鈕來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，也可通過微機(jī)準(zhǔn)同期控制器，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。5.當(dāng)并網(wǎng)成功后（沖擊電流很小），數(shù)碼管顯示功率角接近為零；通過面板上“pq”按鈕可以分別看到“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速”、“可控硅控制量”、“

5、發(fā)電機(jī)功率角”等量。6.當(dāng)需要增加或減少發(fā)電機(jī)有功功率時，可通過“增速”或“減速”按鈕來改變其功率大小，此時可以看到功率角的大小變化。7.當(dāng)需要停機(jī)時，應(yīng)先將發(fā)電機(jī)的有功、無功減至零；然后將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，即跳開“發(fā)電機(jī)開關(guān)”；再將發(fā)電機(jī)逆變滅磁或者跳開勵磁開關(guān)滅磁；松開“停機(jī)/開機(jī)”按鈕，此時“開機(jī)”指示燈滅，“停機(jī)”指示燈亮，控制量遞減直至為零，發(fā)電機(jī)減速逐漸停止轉(zhuǎn)動。8.當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時，跳開“原動機(jī)開關(guān)”時，可控硅冷卻，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)測功角盤的頻閃燈滅，即微機(jī)自動方式下的開停機(jī)操作結(jié)束。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法1.單回路穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)在本章實(shí)驗(yàn)中，原動機(jī)采用手動模擬方式開機(jī)，勵磁

6、采用手動勵磁方式，然后啟機(jī)、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和原動機(jī)功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運(yùn)行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的差別等），觀察記錄線路首、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析、比較運(yùn)行狀態(tài)不同時，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)及數(shù)值范圍，為電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無功功率的方向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。2.雙回路對稱運(yùn)行與單回路對稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn)按實(shí)驗(yàn)1的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2的操作，只是將原來的單回線路改成雙回路運(yùn)行。將實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行比較和分析。PQIUFUZUaDU單回路雙回路注：UZ 中間開關(guān)站電壓DU 輸電線路的電壓損耗 輸電線路的電壓降落五、實(shí)

7、驗(yàn)報告要求1.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明單回路送電和雙回路送電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析。2.根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)的線路首、末端和中間開關(guān)站的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析、比較運(yùn)行狀態(tài)不同時，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)和變化范圍。六、思考題1.影響簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素是哪些？2.提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？3.何為電壓損耗、電壓降落？4.“兩表法”測量三相功率的原理是什么？它有什么前提條件？實(shí)驗(yàn)二 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深理解同步發(fā)電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換條件；2.觀察并網(wǎng)或解列過程中相關(guān)參數(shù)(f, U, P , Q)之間的關(guān)系。二、原理與說明發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)或解列前后,會發(fā)生機(jī)械能與電能之間的

8、相互轉(zhuǎn)換,為觀察到這一現(xiàn)象而又不造成設(shè)備損壞,必須嚴(yán)格按照滿足并網(wǎng)(解列)的要求進(jìn)行,其方法如下:將同步發(fā)電機(jī)并入電力系統(tǒng)的合閘操作通常采用準(zhǔn)同期并列方式。準(zhǔn)同期并列要求在合閘前通過調(diào)整待并機(jī)組的電壓和轉(zhuǎn)速，當(dāng)滿足電壓幅值和頻率條件后，根據(jù)“恒定越前時間原理”，由運(yùn)行操作人員手動或由準(zhǔn)同期控制器自動選擇合適時機(jī)發(fā)出合閘命令，這種并列操作的合閘沖擊電流一般很小，并且機(jī)組投入電力系統(tǒng)后能被迅速拉入同步。根據(jù)并列操作的自動化程度不同，又分為手動準(zhǔn)同期、半自動準(zhǔn)同期和全自動準(zhǔn)同期三種方式。手動準(zhǔn)同期并列，應(yīng)在正弦整步電壓的最低點(diǎn)（同相點(diǎn)）時合閘，考慮到斷路器和繼電器固有的合閘時間，實(shí)際發(fā)出合閘命令的時

9、刻應(yīng)提前一個相應(yīng)的時間或角度。自動準(zhǔn)同期并列，通常采用恒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(zhǔn)同期控制器根據(jù)給定的允許壓差和允許頻差，不斷地檢查準(zhǔn)同期條件是否滿足，在不滿足要求時閉鎖合閘并且發(fā)出均壓均頻控制脈沖。當(dāng)所有條件均滿足時，在整定的越前時刻送出合閘脈沖。同期裝置一般在發(fā)電機(jī)端的電壓和頻率與系統(tǒng)側(cè)電壓和頻率相差不大時投入，而在同期結(jié)束后就可退出運(yùn)行。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法 1.將發(fā)電機(jī)組電動機(jī)三相電源插頭與機(jī)組控制屏側(cè)面“電動機(jī)出線”插座連接，發(fā)電機(jī)三相輸出電壓插頭與“發(fā)電機(jī)進(jìn)線”插座連接，發(fā)電機(jī)勵磁電源插頭與“勵磁出線”插座連接。機(jī)組控制屏側(cè)面的“380V電源”插座與

10、實(shí)驗(yàn)室380V三相交流電源連接，220V電源插頭（“發(fā)電機(jī)出線”插座左側(cè)的黑色插頭）與實(shí)驗(yàn)室220V交流電源連接。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。3.合上機(jī)組控制屏上的“220V電源”開關(guān)，檢查開關(guān)狀態(tài)：控制屏一次系統(tǒng)圖上1QF處信號燈應(yīng)綠燈亮，紅燈熄滅。觀測微機(jī)型自動調(diào)速裝置、微機(jī)型自動勵磁裝置及微機(jī)型自動同期裝置（以下分別簡稱為“調(diào)速裝置”、“勵磁裝置”和“同期裝置”）面板上的“運(yùn)行”燈，正常應(yīng)亮或閃爍。4.合上“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)（380V）。注意：一定要先合“220V電源”開關(guān)，再合“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)，否則，勵磁或調(diào)速輸出的功率模塊可能處于失

11、控狀態(tài)。5.將機(jī)組控制屏上的勵磁調(diào)節(jié)裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“恒”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時，就地控制失效），“啟動/停止”開關(guān)選擇為“啟動”。通過按“減磁”按鈕逐漸升高勵磁調(diào)節(jié)裝置輸出電壓，至15伏左右，（超過時按“增磁”按鈕）。7.將機(jī)組控制屏上的調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時，就地控制失效）?！皢?停止”開關(guān)選擇為“啟動”，此時，調(diào)速裝置開始輸出控制信號。7.通過“增速”按鈕逐漸升高電動機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)按住“增速”按鈕不動時，轉(zhuǎn)速將快速升高。超過額定轉(zhuǎn)速(1500)時，松開“增速”按鈕按“減速”回調(diào)，直到

12、達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速，然后調(diào)速開關(guān)選擇為“手動”方式。手動調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速至1500 轉(zhuǎn)/分。8.操作勵磁裝置增磁或減磁按鈕進(jìn)行電壓調(diào)整，直至發(fā)電機(jī)的端電壓近似等于300V，達(dá)到需要的系統(tǒng)電壓。下面進(jìn)行手動準(zhǔn)同期并列:圖2-1 發(fā)電機(jī)組準(zhǔn)同期并列示意圖發(fā)電機(jī)組準(zhǔn)同期并列示意圖如圖2-1，1QF作為同期開關(guān)（位于機(jī)組控制屏上）。9.合上實(shí)驗(yàn)臺上的1QF、2QF、3QF、4QF、5QF、6QF按鈕，使系統(tǒng)側(cè)母線帶電。各QF處指示燈應(yīng)紅燈亮、綠燈滅。10.根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓的大小，相應(yīng)操作勵磁裝置增磁或減磁按鈕進(jìn)行調(diào)壓，直至發(fā)電機(jī)的端電壓近似等于系統(tǒng)電壓。根據(jù)發(fā)電機(jī)頻率和系統(tǒng)頻率的大小，相應(yīng)操作調(diào)速裝置

13、上的增速或減速按鈕進(jìn)行調(diào)速，直至發(fā)電機(jī)頻率近似等于系統(tǒng)頻率。此時表示壓差、頻差均滿足條件，觀察同期裝置液晶顯示屏上的相角圖，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至0度位置前某一合適時刻時，按下機(jī)組控制屏上的1QF，將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)在滿足并網(wǎng)三要要素(頻差、壓差、角差.準(zhǔn)同期并列時很難看清能量轉(zhuǎn)換過程，下面就按照不同的工況進(jìn)行解列，重復(fù)步驟10）觀察唯一對應(yīng)的不同現(xiàn)象，進(jìn)行記錄分析。實(shí)驗(yàn)分別在不同的工況下解列，記錄對應(yīng)情況：1.有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)正半格方向，觀察并填入下表。2.有功功率表P指針偏轉(zhuǎn)正半格方向，無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)負(fù)半格方向填入下表。3.有功功率表P和無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)負(fù)半格方向，觀察并記

14、錄，填入下表。4.有功功率表P指針偏轉(zhuǎn)負(fù)半格方向，無功功率表Q指針偏轉(zhuǎn)正半格方向填入下表。不同并網(wǎng)或解列條件下的對應(yīng)工況并網(wǎng)前 原動機(jī)FgFsUgUs并網(wǎng)后PQPQPQPQ原動機(jī)FgFsUgUs停機(jī)首先將同期裝置的“啟動/停止”開關(guān)打到“停止”位，跳開同期開關(guān)1QF，使同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列。在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列之后，通過“減磁”按鈕使發(fā)電機(jī)電壓降低到零時再選擇“停止”，勵磁裝置將停止功率單元的輸出。通過“減速”按鈕使電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低到零時再選擇“停止”。調(diào)速裝置將停止功率單元的輸出。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)。四、實(shí)驗(yàn)報告要求1.并列兩側(cè)相序不同(如系統(tǒng)側(cè)相

15、序?yàn)锳、B、C、為發(fā)電機(jī)側(cè)相序?yàn)锳、C、B)，能否并列？為什么？2.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？五、思考題運(yùn)用所學(xué)的理論，針對表2-1 的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行定性分析。實(shí)驗(yàn)三 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過程中所需具備的基本條件；2.了解同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過程中在不同限制條件下相關(guān)曲線的對應(yīng)關(guān)系；3.掌握同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過程中有功功率P、無功功率Q、發(fā)電機(jī)電壓U以及勵磁電流If之間的相互關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1發(fā)電機(jī)并網(wǎng)（過程略）2維持發(fā)電機(jī)電壓Ug = Un = 300 伏，有功功率Pg = 1.0

16、 千瓦的條件下，改變勵磁電流If，求取發(fā)電機(jī)功角、發(fā)電機(jī)定子電流 Ig、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)COS、發(fā)電機(jī)無功功率Qg與勵磁電流If的對應(yīng)關(guān)系。（如果改變勵磁電流If，造成發(fā)電機(jī)電壓Ug偏離設(shè)定值，可采取改變末端電壓Us的方法，維持發(fā)電機(jī)電壓Ug仍舊不變。）3維持發(fā)電機(jī)電壓Ug = 300 伏，勵磁電流If = 0.45A（對應(yīng) Pg = 0、Qg0 = 0.60Kvar、Ug = 300V）, 改變發(fā)電機(jī)有功功率P，求取發(fā)電機(jī)功角、發(fā)電機(jī)定子電流 Ig、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)COS、發(fā)電機(jī)無功功率Qg與有功功率P的對應(yīng)關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)示意圖及實(shí)驗(yàn)原理圖3-1 一次系統(tǒng)接線圖電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱運(yùn)行，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是

17、一種物理模型。原動機(jī)采用直流電動機(jī)來模擬，當(dāng)然，它們的特性與大型原動機(jī)是不相似的。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)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三相同步發(fā)電機(jī)來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。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)器來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件?！盁o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。為了進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)臺設(shè)置了測量系統(tǒng)，

18、以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機(jī)軸上裝設(shè)了閃光測角裝置。此外，臺上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的相關(guān)公式 四、實(shí)驗(yàn)步驟：微機(jī)自動方式下的開、停機(jī)操作1.當(dāng)微機(jī)調(diào)速裝置的按鈕全松開時，則“開機(jī)方式”選擇為“微機(jī)自動方式”，此時“微機(jī)自動”指示燈亮，數(shù)碼管顯示“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速”為零。2.合上“原動機(jī)開關(guān)”即給三相可控整流裝置供電。3.按下“停機(jī)/開機(jī)”按鈕，此時“開機(jī)”指示燈亮，則“Ud ”自動增加，可控硅導(dǎo)通角逐漸增大，“原動機(jī)電壓”表的電壓值也在增大，發(fā)電機(jī)開始啟動，然后逐漸逼近額定轉(zhuǎn)速。4.給上勵磁電壓后

19、，當(dāng)滿足同期條件時，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列即“發(fā)電機(jī)開關(guān)”合上，“并網(wǎng)”指示燈亮；當(dāng)同期條件不滿足時，可以通過“微機(jī)調(diào)節(jié)”區(qū)的“增速”、“減速”按鈕來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，也可通過微機(jī)準(zhǔn)同期控制器，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。5.當(dāng)并網(wǎng)成功后（沖擊電流很?。瑪?shù)碼管顯示功率角接近為零；通過面板上“pq”按鈕可以分別看到“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速”、“可控硅控制量”、“發(fā)電機(jī)功率角”等量。6.當(dāng)需要增加或減少發(fā)電機(jī)有功功率時，可通過“增速”或“減速”按鈕來改變其功率大小，此時可以看到功率角的大小變化。7.當(dāng)需要停機(jī)時，應(yīng)先將發(fā)電機(jī)的有功、無功減至零；然后將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，即跳開“發(fā)電機(jī)開關(guān)”；再將發(fā)電機(jī)逆變滅磁或者跳開勵磁開關(guān)

20、滅磁；松開“停機(jī)/開機(jī)”按鈕，此時“開機(jī)”指示燈滅，“停機(jī)”指示燈亮，控制量遞減直至為零，發(fā)電機(jī)減速逐漸停止轉(zhuǎn)動。8.當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時，跳開“原動機(jī)開關(guān)”時，可控硅冷卻，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)測功角盤的頻閃燈滅，即微機(jī)自動方式下的開停機(jī)操作結(jié)束。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的相關(guān)數(shù)據(jù): Pn=1.0 kw Un=300v功角定子電流Ig功率因數(shù)cos無功功率Qg勵磁電流If 4 13 23 33 45 60 70 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的相關(guān)數(shù)據(jù): Un=300v Qg = 0.60Kvar Ifn=If0 功角定子電流Ig功率因數(shù)cos無功功率Qg有功功率Pg 0 10 20 30 42 51 60 71

21、 80 六、實(shí)驗(yàn)報告要求1.劃出不同限制條件下的相關(guān)曲線2.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)中某些現(xiàn)象的分析討論七、思考題功率角指示器的原理是什么？如何調(diào)節(jié)其零點(diǎn)？當(dāng)日光燈供電的相發(fā)生改變時，所得的功角值發(fā)生什么變化？注意：1.有功功率應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，每次調(diào)節(jié)后，需等待一段時間，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定，以取得準(zhǔn)確的測量數(shù)值。2.當(dāng)系統(tǒng)失穩(wěn)時，減小原動機(jī)出力，使發(fā)電機(jī)拉入同步狀態(tài)。附TGS-03B型微機(jī)調(diào)速裝置數(shù)碼顯示器說明按“”“”鍵可循環(huán)顯示以下參數(shù)。序號顯示符號含 意1F 0.00電動機(jī)頻率2IA 0.00電動機(jī)電樞電流3IL 0.00電動機(jī)勵磁電流4UD 0.00可控硅觸發(fā)電壓（控制量）5UA 0.00電動機(jī)電樞

22、電壓6dd 00功角7Fg 0.00電動機(jī)給定頻率8Fb 0.00電動機(jī)基準(zhǔn)頻率附WL-04B微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器數(shù)碼顯示器說明勵磁調(diào)節(jié)器控制參數(shù)及其顯示符號序號控制參數(shù)顯示符號含 義典型數(shù)值調(diào)整范圍1KPUHPU電壓偏差比例放大系數(shù)0400802KIUHIU電壓偏差積分放大系數(shù)0020503KDUHdU電壓偏差微分放大系數(shù)0150504KPIHPI勵磁電流偏差比例放大系數(shù)0250505KIIHII勵磁電流偏差積分放大系數(shù)0020506KDIHdI勵磁電流偏差微分放大系數(shù)0150507KPQHpq無功偏差比例放大系數(shù)0100208KIQHIq無功偏差積分放大系數(shù)0010209KdQHdq無功偏差微分

23、放大系數(shù)00002010KPPHpp有功偏差比例放大系數(shù)0150±127（符號數(shù)）*11KIPHIp有功偏差積分放大系數(shù)0000±127（符號數(shù)）*12KdPHdp有功偏微分例放大系數(shù)0150±127（符號數(shù)）*13ApAP低勵限制線的斜率150010014Bqbp低勵限制線的截距399¥015KQHq無功調(diào)差系數(shù)4.0610+1016HUFKUF伏赫限制1.140.941.3417GLIL9LIL勵磁電流過勵限制啟動值4.951.79918UcnUCN積分初值85°65°95°19TQ007q00設(shè)備通訊地址0025520

24、CsoF-ACsoF-A恢復(fù)默認(rèn)參數(shù)21Cs1A-FCs1A-F固化參數(shù)22Cs2E-ACs2E-A刷新參數(shù)實(shí)驗(yàn)四 發(fā)電機(jī)單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解和掌握單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式的特點(diǎn)；2.單機(jī)帶負(fù)荷手動調(diào)速和自動調(diào)速時轉(zhuǎn)速特性；3.單機(jī)帶負(fù)荷手動勵磁和自動勵磁時的負(fù)荷特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.發(fā)電機(jī)手動調(diào)速轉(zhuǎn)矩特性實(shí)驗(yàn)2.發(fā)電機(jī)自動調(diào)速轉(zhuǎn)矩特性實(shí)驗(yàn)3.發(fā)電機(jī)手動勵磁特性實(shí)驗(yàn)(自動調(diào)速方式)4.發(fā)電機(jī)自動勵磁特性實(shí)驗(yàn)(自動調(diào)速方式)三、原理與說明單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行方式與單機(jī)對無窮大系統(tǒng)運(yùn)行方式有著截然不同的概念，單機(jī)對無窮大系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)的頻率與無窮大頻率一樣，受無窮大系統(tǒng)的頻率牽制。隨系

25、統(tǒng)的頻率變化而變化，發(fā)電機(jī)的容量只占無窮大系統(tǒng)容量的很小一部分。而單機(jī)帶負(fù)荷它是一個獨(dú)立電力網(wǎng)。發(fā)電機(jī)是唯一電源，任何負(fù)荷的投切都會引起發(fā)電機(jī)的頻率和電壓變化（原動機(jī)的調(diào)速裝置，發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)裝置均為有差調(diào)節(jié)）此時，也可以通過二次調(diào)節(jié)將發(fā)電機(jī)的頻率和電壓調(diào)至額定值。單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)圖如圖4-1示。實(shí)驗(yàn)中的負(fù)載使用三相滑線變阻器。圖4-1 單機(jī)帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)一次示意圖注意：通電前一定要檢查接線是否正確？負(fù)荷必須小于發(fā)電機(jī)組的額定功率？三相負(fù)載是否平衡？四、實(shí)驗(yàn)方法1.合上機(jī)組控制屏上的“220V電源”開關(guān)，檢查開關(guān)狀態(tài)：控制屏一次系統(tǒng)圖上1QF處信號燈應(yīng)綠燈亮，紅燈熄滅。觀測微機(jī)型自動調(diào)速裝置、微機(jī)

26、型自動勵磁裝置及微機(jī)型自動同期裝置（以下分別簡稱為“調(diào)速裝置”、“勵磁裝置”和“同期裝置”）面板上的“運(yùn)行”燈，正常應(yīng)亮或閃爍。2.合上“調(diào)速勵磁電源”開關(guān)（380V）。3）將勵磁裝置“方式選擇”開關(guān)撥到中間位置（“恒Q/恒”）將機(jī)組控制屏上的勵磁調(diào)節(jié)裝置方式選擇“恒Q/恒”開關(guān)選擇為“恒角”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時，就地控制失效），“啟動/停止”開關(guān)選擇為“啟動”。按住“減磁”按鈕不動直至勵磁調(diào)節(jié)裝置開始輸出電壓，再按住“增磁”按鈕回調(diào)至勵磁電壓表指示在1020伏之間，并在1020伏之間達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)值，防止先開機(jī)后加勵磁，機(jī)組出現(xiàn)過電壓和電壓波動。4）將機(jī)組控制屏

27、上的調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”方式，“遠(yuǎn)方/就地”選擇為“就地”（選擇為“遠(yuǎn)方”時，就地控制失效）。“啟動/停止”開關(guān)選擇為“啟動”，此時，調(diào)速裝置開始輸出控制信號。5）通過“增速”按鈕逐漸升高電動機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)按住“增速”按鈕不動時，轉(zhuǎn)速將快速升高。接近額定轉(zhuǎn)速時，松開“增速”按鈕（防止超過額定轉(zhuǎn)速），然后采用點(diǎn)動的方式操作按鈕，直到達(dá)到需要的轉(zhuǎn)速。確認(rèn)機(jī)組轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速（1500轉(zhuǎn)）附近。升高發(fā)電機(jī)電壓，當(dāng)按住“減磁”按鈕不動時，發(fā)電機(jī)電壓將快速升高。接近額定電壓（230伏）時，松開“減磁”按鈕（防止超過額定電壓），然后采用點(diǎn)動的方式操作按鈕，直到達(dá)到需要的（230伏）電壓。合上3

28、QF、5QF、7QF、8QF、10QF，分別按輕、重負(fù)載接線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入如下表中。表中的數(shù)據(jù)可在勵磁裝置和調(diào)速裝置液晶顯示屏上讀取。在機(jī)組空載額定運(yùn)行方式（1500轉(zhuǎn)，230伏）下，調(diào)速裝置由自動運(yùn)行方式直接切換到手動運(yùn)行方式。如偏離空載額定（1500轉(zhuǎn)，230伏）再做調(diào)整，直至滿足條件。最后合上機(jī)組屏上1QF和線路屏用虛線標(biāo)明的1QF開關(guān)，開始讀取參數(shù)，完成下面手動方式的參數(shù)測量?？蛰d額定（1500轉(zhuǎn)，230伏）參數(shù)方式有功功率(kW)發(fā)電機(jī)頻率Fg勵磁電流Ifd發(fā)電機(jī)電壓Ug原動機(jī)(給定)轉(zhuǎn)速速N備注空載額定01500/30230始終保持恒勵磁手動調(diào)速輕負(fù)荷重負(fù)荷自動調(diào)速輕負(fù)荷

29、重負(fù)荷當(dāng)手動方式的參數(shù)測量完成后，按“減速” 按鈕直至發(fā)電機(jī)停機(jī)，把“啟動/停止”開關(guān)選擇為“停止”， 將機(jī)組控制屏上的調(diào)速裝置“方式選擇”開關(guān)選擇為“自動”方式，再把“啟動/停止”開關(guān)選擇為“啟動/”， 按“增速”按鈕逐漸升高電動機(jī)轉(zhuǎn)速，直至額定轉(zhuǎn)速（1500轉(zhuǎn)），開始做自動方式的參數(shù)測量。當(dāng)有功PF頻率特性參數(shù)測量完成后，開始做無功QU電壓特性參數(shù)測量，把負(fù)荷運(yùn)行方式開關(guān)由左側(cè)有功切換至中間無功輕載位置，作出恒方式機(jī)端電壓與無功關(guān)系特性曲線，完成后再切換至右側(cè)無功重載位置作出恒方式機(jī)端電壓與無功關(guān)系特性曲線?？蛰d額定（1500轉(zhuǎn)，230伏）參數(shù)方式有功功率(kW)發(fā)電機(jī)電壓Ug勵磁電流If

30、d無功功率(kvar)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速備注空載額定023001500始終保持自動調(diào)速恒勵磁輕負(fù)荷重負(fù)荷恒Ug勵磁輕負(fù)荷重負(fù)荷當(dāng)手動勵磁無功QU電壓特性參數(shù)測量完成后，此時不用停機(jī),按住“增磁”按鈕不動直至勵磁調(diào)節(jié)裝置輸出電壓為零，將機(jī)組控制屏上的勵磁調(diào)節(jié)方式選擇由 “恒角”改為“恒Ug”方式，再按住“增磁”按鈕不動直至機(jī)端電壓表為230V，完成以及恒Ug自動方式機(jī)端電壓與無功關(guān)系特性曲線。五、實(shí)驗(yàn)報告要求1.比較調(diào)速裝置在手動方式及自動方式下有功P和速轉(zhuǎn)N之間的關(guān)系并分析原因2.比較勵磁裝置在恒方式與恒Ug方式下無功Q和電壓U之間的關(guān)系并分析原因3.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)中某些現(xiàn)象的分析討論實(shí)驗(yàn)五 三相突

31、然短路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆胀ㄟ^三相突然短路實(shí)驗(yàn)求取同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)基本參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備同步發(fā)電機(jī)、程序控制器、電力電子開關(guān)、計算機(jī)、錄波儀、打印機(jī)。三、實(shí)驗(yàn)接線及實(shí)驗(yàn)步驟試驗(yàn)結(jié)線如圖5-1，試驗(yàn)步驟如下：1.控驗(yàn)好短路開關(guān)的三相同時性。合上DK2.機(jī)組升速至額定值，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流大小至機(jī)端電壓為額定電壓1/33.起動示波器后臺上短路開關(guān)K，錄取對應(yīng)的電流和電壓的波形。圖5-1 三相突然短路試驗(yàn)接線圖圖5-2 電壓電流突然短路波形圖四、各項(xiàng)參數(shù)求取方法1.對波形圖進(jìn)行加工分出短路電流的各分量首先將波形圖按一定比例放大，畫出短路電流波形的包絡(luò)線，然后找出每相上下二包絡(luò)線的一系列均分

32、點(diǎn)，連成一條均分線，此線即與短路瞬間合閘角相對應(yīng)的非周期分量，均分線至包絡(luò)線的距離即周期分置幅值，周期分量的包絡(luò)線在短路瞬間有最大值，隨時間逐漸衰減，最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流Ik。短路電流的周期分量由三部分組成： 其中穩(wěn)態(tài)短路電流Ik，可以從波形圖中直接量得周期分量減去穩(wěn)態(tài)短路電流幅值所得之余數(shù)即為暫態(tài)和次暫態(tài)電流分量之和，將從短路開始后10-15個周波的上述余數(shù)點(diǎn)在一張以周波或秒為單位的均勻橫坐標(biāo)，以對數(shù)為縱座標(biāo)的半對數(shù)紙上，連成一條平滑曲線，如圖4-6曲線l，該曲線的起始部份為一下凹曲線，以后則為一傾斜直線，將曲線l傾斜直線部份向左延長至短路瞬間，則其縱座標(biāo)為暫態(tài)電流分量的起始值Ik、Ik（畫

33、在半對數(shù)紙上時就成為一條直線）和曲線1之差值是次暫態(tài)電流分量Ik,同樣將上述各瞬間的電流差值畫在半對數(shù)座標(biāo)紙上，既得到次暫態(tài)分量如圖4-6中曲線2將此曲線外推至短路瞬間，即得起始值Ik。圖5-3 在半對數(shù)紙上分出Ik、Ik及Td、Td2.求同步電抗Xd和暫態(tài)電抗Xd，次暫態(tài)電抗Xd基準(zhǔn)值 U*=Ug/Ue Ik*=Ik/Ie示波圖中電流比例尺暫態(tài)和次暫態(tài)電流標(biāo)么值； 則同步電抗 暫態(tài)電抗 次暫態(tài)電抗 3.求時間常數(shù)Td、Td和Ta短路電流的暫態(tài)和次暫態(tài)分量是按指數(shù)規(guī)律衰減的。即式中I為衰減置的磷對值Io為衰減量的起始值T為衰減時間常數(shù)令t=T 則令t=T/2 則可見，當(dāng)某一電流分量衰減到起始值

34、的36. 8%所需的時間或衰減到起始值的60.6%所需時間的位量即為該電流分量的衰減剛司常數(shù)因此可以從圖4-6曲線1和2上直接求得Td，和Td”之值，并且按照下式能夠求得定子開路時的時間常數(shù)。 在求非周期分量衰減時間常數(shù)時需將各相非周期分量隨時間衰變的情況畫在半對數(shù)座標(biāo)紙上得到曲線I=f(t)，同樣可以在0.368I*.處求得Ta各相Ta值一般是不同的，為了使測定的參數(shù)能對機(jī)組運(yùn)行有較可靠的保證一般取斜率較小的即減較慢的一相來計算。五、實(shí)驗(yàn)報告要求通過本實(shí)驗(yàn)求取同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)基本標(biāo)么參數(shù)即(Xd、Xd、Xd和Ta、Td、Td)六、思考題短路電流非周期分量的大小和什么因素有關(guān)?實(shí)驗(yàn)六 Po

35、werWorld Simulator實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過本實(shí)驗(yàn)熟悉 PowerWorld Simulator 軟件的使用與設(shè)計；2.進(jìn)一步認(rèn)識電力系統(tǒng)潮流分布的特點(diǎn)和影響因素，學(xué)習(xí)使用 PowerWorld Simulator軟件模擬電力系統(tǒng)潮流；3.了解電力系統(tǒng)中利用無功補(bǔ)償進(jìn)行電壓調(diào)整的作用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在 PowerWorld Simulator 平臺上搭建簡單網(wǎng)絡(luò)、設(shè)置參數(shù)。2.使用 Run Mode 功能進(jìn)行潮流模擬。3.接入并聯(lián)電容，觀察其對電力系統(tǒng)的影響。4.接入串聯(lián)電容，觀察其對電力系統(tǒng)的影響。5.斷開系統(tǒng)部分電路，觀察其對電力系統(tǒng)的影響。6.改變變壓器抽頭，觀察其對電力系統(tǒng)的影響。三、實(shí)驗(yàn)接線圖圖6-1 實(shí)驗(yàn)接線圖四、參數(shù)設(shè)置1.打開 PowerWorld Simulator（以后簡稱 PW），新建文件，首先如圖放置五根母線， 設(shè)置母線參數(shù)：母線：電壓（有名值）15KV，松弛母線。 母線：電壓（有名值）345 KV 母線：電壓（有名值）