发电机励磁控制系统综合实验实验报告.docx

发电机含双馈机励磁掌握系统综合试验试验报告专业班级：姓 名 :学 号 : 试验地点 : 指导教师 :概述励磁掌握系统试验接线图如图1 可供选择的励磁方式有两种：自并励和他励。当三相全半控桥的沟通输入电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。 而当沟通输入电源取自 380v 市电时，构成他励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调整 器掌握的，全控时的触发脉冲为双脉冲，具有最大最小中的发电机掌握系统试验平台而言。a 限制。以下试验操作均针对附录A图 1 励磁掌握系统试验接线图综合试验台中，微机励磁调整器的掌握方式有四种：恒U G 保持机端电压为定值、恒lL 保持励磁电流为定值、恒 Q 保持发电机无功功率为定值和恒 a 保持掌握角恒定。其中，恒 a 方式是一种开环掌握方式，只限于他励方式下使用。同步发电机并入电力系统之前，励磁调整装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调整器的增、减磁按钮， 可以上升或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调整 器的增、减按钮，可以增加或削减发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。发电机正常运行时，三相全半控桥处于整流状态，掌握角a 小于 90°；当正常停机或事故停机时，调整器的掌握角a 大于 90°，实现逆变灭磁。电力系统稳定器一一 PSS 是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法之一，已成为励磁调整器的根本配置； 励磁系统的强励，有助于提高电力系统暂态稳定性； 励磁限制器是保 障励磁掌握系统安全牢靠运行的重要环节。二试验及思考试验一 不同a 角掌握角对应的励磁电压波形观测试验在不起动机组的状态下，操作“增磁”按钮或“减磁”按钮即可渐渐减小或增加掌握角a，从而转变三相全控桥的电压输出及其波形。试验时，调整励磁电流为 表 2-1 规定的假设干值，通过接在Ud、Ud 之间的示波器观测全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出 a 角，另外利用数字万用表测出全控桥的直流输出电压U fd 和沟通输入电压U AC，将以上数据计入表， 通过U fd , U AC 和数学计算公式也可 计算出一个a 角来；完成此表后，比较两种途径得出的a 角有无不同，分析其缘由。1） 调整掌握角大于 90°但小于 120 °，观看全控桥输出电压波形，与抱负波形比照。2） 调整掌握角大于 120 °，观看全控桥输出电压波形，与抱负波形比照。励磁电流 1 fd / A掌握角励磁电压U fd /V沟通输入电压UAC/V示波器读出的a/ ° 46.8/7227/91.866/113.4表 2-1 掌握角 a 的比照数据0.00.51.5100 °80°60°15.523.031.540.741.342.0思考题：1. 励磁电压波形观测试验的目的是什么？答：了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点；生疏三相全控桥整流、逆变的工作波形; 观看触发脉冲及其相位移动； 观看强励现象及其对稳定的影响。2 本试验通过 倒网压”的方式进展，操作时需要留意那些问题？答：留意操作挨次，在操作“增磁”按钮或“减磁”按钮减小或增加掌握角时，要留意掌握 角调整范围。试验二同步发电机起励试验同步发电机的起励方式有两种：恒U G U F方式起励、恒a 方式起励。其中，恒a 方式起励只能在他励方式下有效外。恒U F 方式起励，现代励磁调整器通常有“设定电压起励”和“跟踪网压起励”两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的给定电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压， 人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压一样的电压水 平上，有效跟踪范围为 85%-115%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是当励磁掌握器检 测到装设了电网电压测量变送器且电网电压在85%- 115%额定电压的有效范围内，默认的起 励方式，可以为准同期并列操作制造电压条件。恒 a 方式起励只适用于他励励磁方式， 可以做到从零电压或残压开头有人工调整渐渐增 加励磁而升压，完成起励建压任务。通常这种励磁方式应用于发电机的特性测试测试试验， 正常运行时很少承受。1. 恒UF 方式起励步骤1 ) 按显示屏提示将掌握方式选择为“恒电压”。2) 在“常规参数”页面设置“起励PT 电压”，105V 对应额定电压。3) 合上灭磁开关。4) 按下“起励”按钮，发电机随机按设定的电压起励建压。5) 将“开机跟踪电网电压”设置为“翻开”。然后重起励，发电机按“跟踪网压” 起励建压。留意： 观看在起励时励磁电流和励磁电压的变化看励磁电流表和电压表。对起励过程进展录波、观看起励曲线、测定起励时间、上升速度、超调、振荡次数、稳定时间等 指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。转变系统电压，重复起励无需停机、开机，只需灭磁操作，观看记录发电机电压的 跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。2. 恒 a 方式起励步骤1） 将励磁掌握柜上“他励 / 自励”转换开关切换至“他励”位置，系统选择他励励磁方 式。2） 操作励磁调整器触摸屏切到“恒掌握角”方式。3） 合上灭磁开关5） 起动机组。6） 当转速接近额定时频率 47Hz,通过减励按钮将角度减小，直到发电机起励建压所需要的电压。F7） 留意比较恒a 方式起励与恒U 起励方式有何不同。思考题：1、 安装、大修过后的发电机为何要做参数测定试验他励空载、短路试验？答：他励空载、短路试验都属于发电机的特性和参数试验,是为了了解发电机的运行性能、 根本量之间的关系的特性曲线以及被发电机构造确定了的参数。空载特性是指发电机以额定转速空载运行时, 其定子电压与励磁电流之间的关系。 利用特性曲线, 可以断定转子线圈有 无匝间短路, 也可推断定子铁芯有无局部短路, 如有短路, 该处的涡流去磁作用也将使励磁 电流因升至额定电压而增大。 此外, 利用空载特性还可以计算发电机的电压变化率、 未饱和 的同步电抗, 分析电压变动时发电机的运行状况及整定磁场电阻等。 而短路特性是指在额定 转速下,定子绕组三相短路时, 这个短路电流与励磁电流之间的关系。 利用短路特性, 可以 推断转子线圈有无匝间短路, 由于当转子线圈存在匝间短路时, 由于安培匝数削减, 同样大 的励磁电流,短路电流也会削减。2、 为何要在频率47Hz 后才投入励磁起励建压？答：防止机组解列后在低速运行时, 过多的增加励磁。致使设备因铁芯密度过大而损坏,也 是主变压器的过磁通后备保护。其限制原理是在低速区间 4547hzHz时使电压和频率的比值肯定，即：V/H=常数，这样当机组转速降低时，发电机端电压也降低。该保护在 上不起限制作用。试验三不同掌握方式运行调整及甩负荷试验47Hz 以该微机励磁调整器具有恒 UF、恒a、三种掌握方式，分别具有各自特点，请通过以下 试验自行体会和总结。1 恒U F 方式选择自励恒UF 方式，开机建压不并网，转变机组转速使频率在记录频率与发电机电压、励磁电流、掌握角 a 的关系数据与 表 2-2 中。45-55HZ 范围内变化,发电机频率/Hz 发电机电压/V励磁电流/A469047904890499050905190529053905490559046.241.537.133.830.027.424.620.919.2102.6103.1表 2-2 转速变化时恒 U F 方式试验数据22.5掌握电压91.694.296.698.099.5100.3101.3101.92 恒励流方式用恒UF 起励后，切换至恒励流方式，给定一恒定励磁电流，记录频率与发电机电压、 励磁电流、掌握角 a 的关系数据与表 2-3 中。这是一种开环掌握的运行方式表 2-3 转速变化时恒励流方式试验数据发电机频率/Hz46474849505152535455发电机电压/V82.684.486.187.889.691.192.894.796.398.1励磁电流/A31.031.431.431.431.431.431.431.431.431.4掌握角电压97.497.898.498.798.999.299.399.499.599.7StopiV”PosO.C mWk JI L estodMP0E2«,Tms CURSJH光标I光标I13,074 f 类型MI.Mh2S-Det-> 1T02M1.M2S-0ec.-lb T(J； 53CURSOR奘型iLflur思考题：1 自励恒U F 方式，开机建压并网后，增加给定电压，为何在机端电压不变的状况下，机组还能稳定运行？请从调差的概念入手分析之答：当发电厂中几台发电机并联运行时，母线电压水平和无功功率在机组间的安排打算于各台机组的自动励磁装置的特性，即打算于各台发电机的电压调整特性。机组间无功负荷的分配比例是确定的，并且是可以调整的。2、甩负荷时为何电压会突然往上升？答：发电机突然甩负荷导致电枢反响变化而引起的工频电压上升， 荷为感性，感性负荷的电流对发电机的电枢反响起去磁作用。其缘由是由于通常电网负当突然甩负荷后这一去磁电枢反响也随之消逝，但依据磁链守恒原理， 穿过励磁绕组的磁通来不及变化，使发电机端电压上升。试验四逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁试验灭磁是励磁系统保护不行或缺的局部。由于发电机转子是一个大电感，当正常或故障停机时，转子中储存的能量必需泄放， 该能量泄放的过程就是灭磁过程。机非并网运行状态下进展发电机并网状态灭磁将会导致失去同步，灭磁只能在同步发电造成转子异步运行，产生感应过电压，危及转子绝缘。三相全控桥当触发掌握角大于90°时，将工作在逆变状态下。本试验的逆变灭磁就是利用全控桥的这个特点来完成的。1. 逆变灭磁步骤1) 通过触摸屏选择“微机”通道工作。2) 起动机组，投入励磁并起励建压、增磁，使同步发电机进入空载额定运行。3) 触摸屏上的 “灭磁”按钮，留意观看励磁电流表和励磁电压表的变化以及励磁电 压波形的变化。2. 跳灭磁开关灭磁试验步骤1) 通过触摸屏选择“微机”通道工作。2) 起动机组，投入励磁并起励建压，同步发电机进入空载额定运行。3) 直接跳开励磁开关，留意观看励磁电流表和励磁电压表的变化。思考题：1、 既然可以直接跳开灭磁开关灭磁，为何还要逆变灭磁？ 答：逆变灭磁能够将转子中的储能快速地反响到三相全控桥的沟通侧电源中去， 不需放电电 阻或灭弧栅，而且逆变灭磁无触点、不燃弧、不产生大量热量，因而逆变灭磁牢靠。而灭磁 开关有寿命次数限制，直接跳开灭磁开关灭磁会削减灭次开关寿命。2、 半控整流能否实现逆变灭磁？答：逆变灭磁只适用于全控整流桥， 逆变灭磁方式主要是在逆变过程中由可控硅桥把励磁绕 组中的能量从直流侧返送到沟通侧，利用转变可控硅的掌握角度实现的。试验五 伏/ 赫限制试验单元接线的大型同步发电机解列运行时， 其机端电压有可能升得较高， 而其频率有可能 降得较低。假设其机端电压 UG 与频率 fG 的比值 B UG / fG 过高，则同步发电机及其主变 压器的铁芯就会饱和，使空载励磁电流加大，造成发电机和主变压器过热。因此有必要对 UG / fG 加以限制。伏/赫限制器工作原理就是： 依据整定的最大允许伏/赫比Bmax 和当前频率 fG，计算出当前允许的最高电压较小值作为计算电压偏差的基准UFh Bmax fG，将其与电压给定值 Ug 比较，取二者中U b，由此调整的结果必定是发电机电压UG UFh。伏/赫限制器在解列运行时投入，并网后退出。试验步骤：1） 选择“微机、自励”励磁方式励磁掌握方式承受“恒UF ”。2） 起动机组，投入励磁起励建压，发电机稳定运行在空载额定电压的3） 调整原动机减速按钮，使机组从额定转速下降，使频率从4） 每间隔 1Hz 记录发电机电压随频率变化的关系数据于表5） 依据试验数据描出电压与频率的关系曲线，并计算设定的6） 做本试验时先增磁到一个比较高的机端电压后再渐渐减速。7） 留意比较发电机在频率变化过程中的噪音有何不同。1.1 倍左右。50 Hz 下降到 44 Hz。2-10 中。Bmax 值。发电机频率 f / Hz机端电压 uG /V励磁电流/A表 2-10 伏/赫限制试验数据5049484746454443105105105104.8104.7101.999.196.464.669.377.786.491.189.587.184.3思考题：1、请运用伏赫限制的学问解释为什么机组的停机流程要先灭磁再减速停机？答：防止机组解列后在低速运行时， 是主变压器的过磁通后备保护。过多的增加励磁。致使设备因铁芯密度过大而损坏，也其限制原理是在低速区间 4547hzHz时使电压和频率的比值肯定，即：V/H=常数，这样当机组转速降低时，发电机端电压也降低。2、某机组常常消灭正常停机后不能起励建压，经查励磁变压器和电压互感器高压侧保险熔 断，请分析可能消灭这种现象的缘由？答：当电网产生铁磁谐振时，会引起电压互感器的相电流过流，从而造成电压互感器高压保险熔断；在现有中性点经消弧线圈接地方式下， 电压互感器高压保险熔断造成影响。分频谐振简洁造成励磁电流的激增，从而对试验六同步发电机强励试验不做强励是励磁掌握系统根本功能之一，当电力系统由于某种缘由消灭短时低压时，励磁系统应以足够快的速度供给足够高的励磁电流顶值，借以提高电力系统暂态稳定性和改善电力系统运行条件。在并网运行时，模拟单相接地和两相相间短路故障可以观看强励过程。 试验步骤：1） 选择“自励”励磁方式和“微机”方式，励磁掌握方式承受”恒 UF2） 起动机组，投入励磁，满足条件后并网。3） 在发电机有功功率和无功功率输出为 50%额定负载时，进展单相接地和两相相间短 路试验，留意观看发电机端电压和励磁电流、 励磁电压的变化状况及观看强励时的励磁电压 波形。试验七 欠励限制试验欠励限制器的作用是用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步或因机组过度进相引起定子端部过热。欠励限制器的任务是：确保机组在并网运行时，将发电机的功率运行 点P、Q限制在欠励限制曲线上方。min欠励限制器的工作原理：依据给定的欠励限制方程和当前有功功率 P 计算出对应的无功 功率下限：QaP b。将Qmin与当前无功功率Q 比较，假设：QQ，欠励限制器不 动作；QQ 欠励限制器动作，自动增加无功输出，使 QminminminQ。试验步骤：1） 选择“自励”励磁方式和“恒电压”运行方式。2） 起动机组，投入励磁。3） 满足条件后并网。4） 调整有功功率输出分别为 0、50% 100%的额定负载，用减小励磁电流按“减磁“按钮或上升系统电压的方法使发电机进相运行，直到欠励限制器动作欠励限制指示灯亮，登记此时的有功功率 P 和无功功率Q 填入表 2-12 中。5） 依据表试验数据作出欠励限制线P f Q，并计算出该直线的斜率和截距。发电机有功功率 P0 空载50%额定有功功率100%额定有功功率表 2-12 欠励限制试验数据欠励限制动作的 Q 值-2023var-1000var-500var思考题：用同步电机的功角特性曲线说明发电机励磁为何要设置欠励限制,且运行允许进相深度随着输出有功功率的增加而减小?凸极机功角特性曲线隐极机功角特性曲线发电机欠励运行期间，其定、转子间磁场联系减弱，发电机易失去静态稳定。为了确保肯定的静态稳定裕度，励磁掌握系统AVR在设计上均配置了欠励限制回路，即发电机输出肯定的有功功率时， 受到定子端部铁芯发热的限制，以及功角不能越过稳定极限的限制，为保证发电机设备的安全， 必需保证发电机运行在功率限制圆和热稳定限制线以内，具体设置以试验和机组供给的进相力量极限数据为参考，同时必需与发电机失磁保护协作。发电机端电压恒定时， 功率因数角与励磁电流之间的关系是： 功率因数角越大，励磁电 流越大。因而进相运行时，励磁电流要比一样负荷下迟相运行时小，且进相程度越深，电流越小。甚至会消灭零励磁现象， 此时如不加以掌握发电机将会从系统吸取有功， 方式转为电动机运行方式，这是很危急的。励磁由发电试验八调差试验1. 调差系数的测定在微机励磁调整器中使用的调差公式为按标幺值计算UB Ug KQQ，它是将无功功率的一局部叠加到电压给定值上模拟式励磁调整器通常是将无功电流的一局部叠加在 电压测量值上，效果等同。励磁调整器的给定电压按实际值计算公式如下：UUNQrefKgSQ* 于*UgN式中，Uref 为给定电压；Ug 为发电机实测电压；KQ 为调差系数；Qg 为实测无功功率；SN 为发电机视在功率。由公式推导出调差系数的计算公式。试验步骤:1） 励磁掌握方式承受“恒电压”。2） 起动机组，投入励磁。3） 满足条件后并网，稳定运行。4） 通过不断增加励磁电流，记录一系列数据于表2-12 中,5） 计算出调差值，检验是否与设置值全都。序给定电压 U发电机机端电压 U/ V发电机无功输出 Q/var表 2-12 调差系数的测定号efG1103101.51700k2104101.62700k3105101.73900k4106101.75400k2.零调差试验设置调差系数KQ0，试验步骤同上所述。3.正调差试验设置调差系数KQ4%，试验步骤同上所述。4.负调差试验设置调差系数KQ4%，试验步骤同上所述。思考题：1、一台调差系数为负数的机组直接与电网并联运行，当增大给定电压时，无功会如何 变化？机组能否正常运行？答：2、孤立带负荷运行的机组，假设投入调差单元，机端电压是否能稳定在给定电压的水 平上？为什么?答：可以，发电机的沟通励磁调整器一般设有调差系数环节，调差系数的值可以依据发电机参数及调差单元的参数计算并进展实测检验。其原理是接入测量回路中每相电阻上的电流所产生的压降形成调差，依据电流方向确定极性。与原测量电压相加为正调差，反之则为负。 发电机组的调差一般用于发电机组的多机同步中使用，单机运行无须启用。试验九 PSS 试验试验不做，但要答复思考PSS电力系统稳定器的主要作用是抑制电力系统的低频振荡。它的投入对提高电力 系统的动态稳定性有格外重要的意义。试验步骤：F1） 选择“微机自励”励磁方式，励磁掌握方式承受”恒 U“。2） 起动机组，投入励磁。3） 满足条件后并网，稳定运行。4） 在不投入 PSS 的条件下，增加发电机有功输出，直到系统开头震荡或失步，登记此 时的机端电压、有功输出和功率角由调速器的显示器读数5） 在投入 PSS 的条件下，增加发电机有功输出，直到系统开头震荡或失步，登记此时 的机端电压、有功输出和功率角。6） 比较 PSS 投和不投两种状况下的功率极限和功率角极限有何不同。思考题：1、你知道的 PSS 都有哪几种掌握模型，我国目前投入使用的主要有哪几种？答：PSS1A,PSS2B,PSS3B.PSS4B 我国目前投入使用的主要有 PSS1A,PSS2B,PSS3B试验九 双馈风力发电机沟通励磁生疏试验一、双馈机根本学问1. 双馈风力发电机实质上是一台异步化的同步发电机2. 励磁电源为三相沟通， 可通过转变沟通励磁电流的频率、相位、 幅值， 实现对电网电压的 频率、相位、幅值的跟踪，从而实现无冲击的柔性并网掌握。3. 并网后，通过掌握沟通励磁的相位和幅值实现有功和无功功率的解耦掌握。、试验内容通过掌握背靠背双向变流器，实现对电网电压、相位、频率的跟踪试验，测取电网电压 及发电机电压的波形，并对波形进展分析。思考题1 请从转子机械转速、转子旋转磁场转速及方向、电网电压频率三者之间的关系说明双馈风力发电机如何实现对电网频率的跟踪？答：发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以依据要求进展调节的变流器相连。变流器掌握电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。在超同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时变流器将直流侧能量馈送回电网。在亚同步发电时，通过定子向电网馈送能量、 转子吸取能量产生制动力矩使电机工作在发电状态， 变流系统双向馈电， 故称双馈技术。变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进展励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网一样并且可依据需要进展有功和 无功的独立掌握。三试验总结通过此次综合试验，让我们能够把这几年所学到的学问融会贯穿，丰富了大脑，同时在试验的过程中也了解了很多课外学问，开拓了视野。更深入理解了同步发电机准同期并列原理和准同期并列条件以及同步发电机励磁调整原理和励磁掌握系统的根本任务，把握了微机准同期掌握器及模拟式综合整步表的使用方法和励磁调整器的根本使用方法以及常用励磁限制器的作用， 我还了解了同步发电机准同期并列过程和自并励励磁方式和它励励磁方式 的特点、 微机励磁调整器的根本掌握方式以及电力系统稳定器的作用； 观看强励现象及其对 稳定的影响。此外，还得出一个结论：学问必需通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了， 但真正到用的时候才觉察是两回事， 所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 这 在我们做综合试验的过程中得到了表达。在此要感谢我们的指导教师们对我们悉心的指导， 感谢教师给我们的帮助。在试验过程中，通过与同学沟通阅历和自学，向教师请教等方式， 使自己学到了不少学问， 收获巨大。 在试验过程中所学到的东西是这次综合试验的最大收获 和财宝，使我终身受益。