发电机启动与并网实验报告Word文件下载.docx

1、实验报告应包括以下内容：1实验名称、专业、班级、学号、姓名、同组者姓名、实验日期、室温等。2实验目的、实验线路、实验内容。3实验设备、仪器、仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号。4实验数据的整理、列表、计算，并列出计算所用的计算公式。5画出与实验数据相对应的特性曲线及记录的波形。6用理论知识对实验结果进行分析总结，得出正确的结论。7对实验中出现的现象、遇到的问题进行分析讨论，写出心得体会，并对实验提出自己的建议和改进措施。8实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。9每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导老师批阅。电力系统自动化综合实验平台的组成THLZD-2型电力系统综合自动化实验

2、平台是一套集多种功能于一体的综合型实验装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。这套实验装置由THLZD-2电力系统综合自动化实验台（简称“实验台”）、THLZD-2电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。一、实验台1输电线路单元：采用双回路输电线路，每回输电线路分两段，并设置有中间开关站，可以构成四种不同的联络阻抗。输电线路的具体结构如下图所示：图1-3 单机无穷大系统电力网络结构图输电线路分“可控线路”和“不可控线路”，在线路XL4上可设置故障，该线路为“可控线路”，其他线路不能设置故障，为“不可控线路”。“不可控线路”的操作操作“不可

3、控线路”上的断路器的“合闸”或“分闸”按钮，可投入或切除线路。按下“合闸”按钮，红色按钮指示灯亮，表示线路接通；按下“分闸”按钮，绿色按钮指示灯亮，表示线路断开。 “可控线路”的操作在“可控线路”上预设有短路点，并在该线路上装有“微机线路保护装置”，可实现过流保护，并具备自动重合闸，通过控制QF4和QF6来实现。QF4和QF6上的两组指示灯亮或灭分别代表QF4和QF6的A相、B相和C相的三个单相开关的合或分状态。为了实现非全相运行和分相切除故障，QF4和QF6的分、合控制与“不可控线路”上断路器操作不同，区别如下：正常工作时，按下QF4合闸按钮，三个单相指示灯亮，而QF4红色合闸按钮灯不亮，手

4、动分闸或微机线路保护装置动作三相全跳时，绿色分闸指示灯亮，三个单相指示灯全灭；当保护装置跳开故障相时，故障相的指示灯灭。 中间开关站的操作中间开关站是为了提高暂态稳定性而设计的。不设中间开关站时，如果双回路中有一回路发生严重故障，则整条线路将被切除，线路的总阻抗将增大一倍，这对暂态稳定是很不利的。设置了中间开关站，即通过开关QF5的投入，在距离发电机侧线路全长的1/3处，将双回路并联起来，XL4上发生短路，保护将QF4和QF6切除，线路总阻抗也只增大2/3，与无中间开关站相比，这将提高暂态稳定性。中间开关站线路的操作同“不可控线路”。 短路故障的设置实验台面板右下方有短路类型设置模块，由短路类

5、型设置按钮，设置短路持续时间用的数显时间继电器（量程为099.99s）和短路投入按钮组成。可以设置单相对地、两相对地、相间短路和三相短路故障。同时，通过实验台面板左下方有两组波形观测孔，可以观测故障时的线路电压和电流波形。以下举例说明其使用。A相接地短路故障：按下Sba和Sbo，设置A相接地短路故障；在时间继电器（“短路持续时间设定”）上设置实验所需的短路持续时间；然后按下S1（即合上短路投入接触器），使短路故障投入运行，同时短路持续时间继电器开始计时，如果微机线路保护装置没有投入工作或保护动作的延时时间比短路持续时间长，则短路运行经过设定的短路持续时间后，短路投入接触器断开，使短路故障退出运

6、行。短路持续时间继电器下的清零按钮作用：短路持续时间继电器动作后，故障切除，如果此时按下此按钮，计时值清零，故障再次投入。S1弹起时，按下该按钮无效。2微机线路保护单元：采用TSL-300/01微机线路保护装置，主要实现线路保护和自动重合闸等功能，配合输电线路完成稳态非全相运行和暂态稳定等相关实验项目，使用说明见附录六。3控制方式选择单元：包括发电机组的运行方式、同期方式和励磁方式的选择，可通过调节实验台面板上的凸轮开关旋钮来实现不同的控制方式。4监测仪表单元：采用模拟式仪表，测量信号为交流信号。包括3只交流电压表、3只交流电流表、2只频率表、1只三相有功功率表、1只三相无功功率表、1只功率因

7、数表和1只同期表。同期表用于监测断路器QF0两侧的压差、频差和相差；除同期表外，其他仪表测量如下电量参数：发电机定子电压、电流和频率；输电线路发电机侧（送端）和无穷大系统侧（受端）的有功功率、无功功率和功率因数；开关站电压；无穷大系统侧电压和频率。调节电压表下方的凸轮开关，可实现线电压显示值和相电压显示值之间的切换；调节功率表下方凸轮开关，可实现送端显示值（包括有功功率、无功功率和功率因数）和受端显示值（包括有功功率、无功功率和功率因数）之间的切换。各测量仪表的量程和精度等级见表1-1。注：各仪表请不要超量程使用，以免损坏设备。5指示单元：包括光字牌指示和并网指示。 光字牌指示包括四种指示：原

8、动机启动、跳闸信号、合闸信号和备用。具体功能如下：“原动机启动”：打开控制柜上的“原动机电源”，“原动机启动”光字牌被点亮；“跳闸信号”：微机线路保护装置发出断路器跳闸命令，断路器跳闸成功后，“跳闸信号”光字牌被点亮；“合闸信号”：微机线路保护装置发出重合闸命令，断路器合闸成功后，“合闸信号”光字牌被点亮；“备用”：升级使用。 并网指示：当并网断路器QF0成功合闸后，发出声光指示。表1-1序号仪表名称量程精度1发电机电压表0450V（线电压）；0300V（线电压）1.52发电机频率表4555Hz2.53开关站电压表0450V4A相电流表05A5B相电流表6C相电流表7有功功率表04kW8无功功

9、率03.6kVar9功率因数超前0.5滞后0.510系统频率表11系统电压表12同期表频差：-3+3Hz；压差：-10+10V6设置单元：包括合闸时间设置、短路故障类型设置及短路时间设置。 合闸时间设置采用数显时间继电器延时来模拟断路器的合闸时间。延时时间范围：099.99s。配合微机准同期装置使用。 短路故障类型设置详见“1.输电线路单元”。 短路时间设置采用数显时间继电器延时来模拟短路故障持续时间。7外围设备接口单元：外设接口分布在实验台的两侧，共有15个接口，具体说明如下：1左侧圆孔：备用。2送端母线接口（左侧的黄、绿、红和黑色强电护套座）：分别对应发电机电压的A、B、C和N相，用于引出

10、发电机电压信号（仅做同步发电机特性实验时用）。3多机组网接口（左侧19芯航空插座）：用于和THLDK-2型电力系统监控实验平台的19芯航空插座的对接。4三芯插座：为其他设备提供单相电源AC220V。5小四芯插座（额定电流16A）：为其他设备提供三相电源AC380V。6发电机三相输入接口（左侧大四芯插座，额定电流25A）：用于接入发电机的输出电压信号。7右侧圆孔1：8右侧圆孔2：9受端母线接口（右侧的黄、绿、红和黑色强电护套座）：对应接入三相可调负载箱（做单机带负载实验时用）。10右侧19芯航空插座：用于和控制柜的19芯航空插座的对接。1142芯航空插座：用于和控制柜的42芯航空插座的对接。12

11、系统电源接入口（右侧大四芯插座1，额定电流25A）：用于接入自耦调压器的副边插头。13受端母线接口（右侧大四芯插座2，额定电流25A）：用于接入自耦调压器的原边插头（仅做单机带负载实验时，将自耦调压器作为感性负载用）。14RJ45口：发电机出口电量采集模块的通信输出口，用于和控制柜的左侧RJ45口对接。15DB9孔：8电源单元：包括手动励磁电源和实验台电源 手动励磁电源在实验台右下方有一个单相调压器，该调压器用于给发电机手动励磁提供电源，顺时针增大，逆时针减小。 实验台电源在实验台左侧有两个微型断路器：三相电源（额定电流16A）和单相电源（额定电流10A）。操作时，先合三相总电源，再合单相电源

12、。二、THLZD-2型电力系统综合自动化控制柜控制柜包括以下单元：1测量仪表单元：采用指针式测量仪表，包括2只直流电压表、2只直流电流表和1只交流电压表。可测量如下电量参数：原动机电枢电压，原动机电枢电流，发电机励磁电压，发电机励磁电流和单相电源电压（该电源为隔离电源）。各测量仪表的量程和精度等级见表1-2所示。2原动机控制单元：包括原动机电源，ZKS-15型调速器和THLWT-3型微机调速装置。 原动机电源：为ZKS-15型调速器提供电源。 ZKS-15型调速器：为原动机提供电枢电压和励磁电压，具有过流保护功能。 THLWT-3型微机调速装置：并网前，测量并调节原动机转速；并网后，调节原动机

13、的有功功率输出，同时测量功角。表1-2 原动机电枢电压表0500V原动机电枢电流表010A或015A发电机励磁电压表0150V发电机励磁电流表单相电源电压表（交流） 注：未标注的仪表，测量信号为直流信号。3发电机励磁单元：包括励磁电源、THLCL-1型常规励磁装置、THLWL-3型微机励磁装置和波形观测孔。 励磁电源：为THLCL-1型常规励磁装置和THLWL-3型微机励磁装置功率部分提供电源。 THLCL-1型常规励磁装置：采用PI调节；具有恒Ug（发电机电压），恒压精度为0.5%UgN（发电机额定电压）；具有最小、最大励磁电流值的限制。 THLWL-3型微机励磁装置：能够测量三相电压，电流

14、，有功功率，无功功率，频率，功率因数，励磁电压和励磁电流等电量参数；具有恒给定电压UR、恒励磁电流Ie、恒发电机电压Ug、恒无功Q 四种自动调节功能；具有定子过电压保护、过励限制、欠励限制、伏赫限制和强励功能；采用液晶中文菜单操作；具有在线修改控制参数的功能。 波形观测孔：用于观测发电机励磁回路同步信号波形、6路触发脉冲波形和整流输出波形。4准同期单元：包括THLWZ-2型微机准同期装置。该装置能实时显示发电机和系统的压差和频差；具有在线整定和修改频差、压差允许值和导前时间等参数的功能；具有波形观测孔，可观察合闸脉冲相对于三角波的位置、发电机电压波形、系统电压波形和矩形波波形等。5外围设备接口

15、单元：外设接口分布在控制柜的两侧，如图1-2所示，共有7个接口，具体如下：控制柜左侧 控制柜右侧图1-2 控制柜外设接口分布示意图119芯航空插座：用于和实验台的右侧19芯航空插座的对接。242芯航空插座：用于和实验台的42芯航空插座的对接。3、4大四芯插座1、2（额定电流25A）：用于接入自耦调压器的原边插头和实验台的电源插头，二者可通用。5转速信号接口（DB9孔）：接原动机的光电编码器的输出信号。6内部通信接口（左侧RJ45口）：用于和实验台的RJ45口对接。7、8右侧RJ45口1、2：其中一个用于和THLDK-2型电力系统监控实验平台上对应的通信口对接，另一个备用，二者可通用。6电源单元

16、：具有三个微型断路器： 总电源：三相电源（额定电流为40A），实验台的电源受其控制； 三相电源（额定电流为16A）； 单相电源（额定电流为10A）。操作顺序：首先控制柜上电，上电顺序：先总电源，之后三相电源，最后单相电源；其次实验台上电，上电顺序：先三相电源，再单相电源。三、无穷大系统所谓无穷大系统可以看作是内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不变的一台同步发电机。在本实验系统中，由于15kVA自耦调压器的容量远大于单台发电机组的容量，故由15kVA自耦调压器模拟无穷大系统。1无穷大系统的投入操作： 将控制柜“总电源”打到“OFF”位置。 将自耦调压器原边电缆插头插入控制柜大四芯插座上。 将自

17、耦调压器副边电缆插头插入实验台系统电源接入口（右侧大四芯插座1）上。 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 控制柜上电：先总电源，再三相电源，最后单相电源；其次实验台上电： 按下QF7“合闸”按钮，顺时针旋至实验的要求值后，切换显示系统电压，如果三相对称，即完成无穷大电源的投入工作，否则，按下QF7分闸按钮，检查自耦调压器原边和副边电压是否正常。2无穷大系统的切除操作： 检查系统与发电机组是否解列，未解列，禁止切除无穷大电源。 按下QF7分闸按钮 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。 拔下自耦调压器原边和副边插头。四、发电机组和三相可调负载箱1发电机组简介原动机有两种：一种为Z2系列电机，一种为Z

18、4系列电机，实验效果相同。Z2系列直流电动机：PN=2.2kW，UN=220V，nN=1500rpmZ4系列直流电动机：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm三相同步发电机：P N =2kW，COS=0.8，UN =400V，nN =1500rpm直流电动机和同步发电机经联轴器软联接后，固定在底盘上，机组的底盘装有四个轮子和四个螺旋式的支撑脚，构成可移动式机组，方便移动。同时，发电机组还装有光电编码器，功角测量装置和其它配套件。2三相可调负载箱简介采用柜式结构，配有脚轮可移动。包括阻性负载和感性负载。阻性负载包括一组31600/0.2A（0.1kW）板式电阻，两组3800/0.4A

19、（0.2kW）板式电阻，一组3320/1A（0.5kW）板式电阻和两组3160/2A 1kW板式电阻，通过开关投切可调节阻性负载的大小。感性负载由三个200mH的电感和自耦调压器构成感性负载，通过开关投切可调节感性负载的大小。发电机的启动与原理在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。图3-1-1为调速系统的原理结构示意图，图3-1-2为励磁系统的原理结构示意图。图3-1-1 调速系统原理结构示意图 装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-3型微机调速装置，该装置

20、将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置，采用双闭环来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。图3-1-2 励磁系统的原理结构示意图发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1，三相电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；发电机励磁交流电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2，信号被处理后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；微机励磁装置根据计算结果输出控制电压，来调节发电机励磁电流。三、实验内容与步骤1发电机组起励建压 先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座

21、（两个大四芯插座可通用）。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关；再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开机默认方式为“自动方式”。 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁，表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时，THLWT-3型微机调速装置面板上的增速灯熄灭，启动完成。 当发电机转速

22、接近或略超过1500rpm时，可手动调整使转速为1500rpm，即：按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“”键或“”键即可调整发电机转速。 发电机起励建压有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动起励建压；一是常规起励建压；一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置，此处设定为发电机额定电压400V，具体操作如下： 手动起励建压1） 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动调压”，“励磁电源”旋钮旋到 “他励”。2） 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电

23、源”打到“开”。3） 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达到设定的发电机电压。 常规励磁起励建压1） 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”，“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。2） 重复手动起励建压步骤3） 励磁电源为“自并励”时，需起励才能使发电机建压。先逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大到3.5V左右，按下THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开，可以看到控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动，逐渐增大给定，直

24、到发电机电压达到设定的发电机电压。4） 励磁电源为“他励”时，无需起励，直接建压。逐渐增大给定，可调节THLCL-2常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达到设定的发电机电压。 微机励磁起励建压将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机控制”，“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。2） 检查THLWL-3微机励磁装置显示菜单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下：“励磁调节方式”设置为实验要求的方式，此处为“恒Ug”。“恒Ug预定值”设置为设定的发电机电压，此处为发电机额定电压。“无功调差系数”设置为“+0”具体操作见THLWL-3微机励磁装置使用说明书。3） 按下

25、THLWL-3微机励磁装置面板上的“启动”键，发电机开始起励建压，直至THLWL-3微机励磁装置面板上的“增磁”指示灯熄灭，表示起励建压完成。2发电机组停机 减小发电机励磁至0。 按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。 当发电机转速减为0时，将THLZD-2电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。发电机组并网 首先投入无穷大系统，具体操作参见第一部分“无穷大系统”，将实验台上的“发电机运行方式”切至“并网”方式。打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关； 发电机与系统间的线路有“单回”和“双回”可选。根据实验要求选定一

26、种，此处选“单回”。单回：断路器QF1和QF3（或者QF2、QF4和QF6）处于“合闸”状态，其他处断路器处于“分闸”状态；双回：断路器QF1、QF2、QF3、QF4和QF6处于“合闸”状态，其他处断路器处于“分闸”状态。 合上断路器QF7，调节自耦调压器的手柄，逐渐增大输出电压，直到接近发电机电压。 投入同期表。将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。 发电机组并网有三种方式，可根据实验要求选定。一是手动并网；一是半自动并网；一是自动并网。为了保证发电机在并网后不进相运行，并网前应使发电机的频率和电压略大于系统的频率和电压。 手动并网所谓“手动并网”，就是手动调整频差和压差，满足条件后，手动操作并网断路器实现并网。1） 选定“同期方式”