电力系统分析实验教材.docx
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电力系统分析实验教材
实验1WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台的正确使用
(1)
一、试验台上电
在试验操作台的“操作面板”左下方有一个“电源开关”,此开关向整个台体提供操作电源和动力电源,以及四台微机装置的工作电源,并给信号灯用直流24V稳压电源供电。
因此,在下面叙述的各部分操作之前,都必须先投入“电源开关”(向上扳),此时反映各开关位置的绿色指示灯亮,同时四台微机装置上电、数码管均能正确显示;在结束试验时,其它操作都正确完成之后,同样必须断开操作“电源开关”(向下扳)。
二、无穷大电源系统的投入、切除操作
1.无穷大电源的投入操作
在投入“电源开关”之后,自耦调压器原方已接通了动力电源。
调整自耦调压器的把手,使其输出电压调至零。
按下无穷大系统的“系统开关”的“红色按钮”,“系统开关”合上后,其“红色按钮”的指示灯亮,“绿色按钮”指示灯灭,表示无穷大母线得电。
调整自耦调压器的把手,同时观察操作面板上“系统电压”表的指示,将其输出至无穷大母线上的电压,调整到试验的要求值(一般为380V),至此,完成无穷大电源的投入工作。
此时,可通过“系统电压”表下方对应的“电压切换”开关观测三相电压是否对称。
注意:
“电压切换”开关有三个线电压(VAB、VBC、VCA)和三个相电压(VAN、VBN、VCN)和关闭(OFF)共七个切换位置,监视电压表时一定要注意切换开关位置,清楚相电压或线电压额定值以免造成过电压,以下相同。
2.无穷大电源的切除操作
无穷大电源的切除操作大多数是在试验完成之后,发电机已与系统解列,所有线路均已退出工作之后进行。
按下“系统开关”的“绿色按钮”,其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”的指示灯灭,表示系统开关已断开,无穷大电源切除操作即告完成。
实验2WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台的正确使用
(2)
三、原动机调速系统的操作
作为发电机的原动机,是一台2.2kW直流电动机,其励磁为恒定方式,调节其电枢电压来改变电机出力。
电枢电压的供电电源是由市电380V交流电源通过整流变压器降压后,经可控硅整流再通过平波电抗器后供给的。
可控硅的控制是由“操作面板”左下部的“TGS-03B型微机调速装置”完成。
发电机(也是原动机)的调速方式有三种:
(1)模拟方式,它是通过调整指针电位器来改变可控硅输出电压;
(2)微机手动方式,它是通过“增速”、“减速”按钮来改变发电机的转速;
(3)微机自动方式,它是由微机自动将机组升到额定转速。
并列之后,通过“增速”、“减速”按钮来改发电机的频率及功率。
1.模拟方式下的开、停机操作
1.1模拟方式下的开机操作
将指针式电位器(旋钮)调整至零,微机调速装置输出为零,在“微机调速”面板上的“开机方式”选择区,按下“模拟方式”按钮,此时“模拟方式”指示灯亮,即选择的开机方式为“模拟方式”。
在“操作面板”上按下“原动机开关”的“红色按钮”,其“红色按钮”的指示灯亮,“绿色按钮”指示灯灭,表示可控硅整流装置上已有三相交流电源。
同时,可控硅冷却风扇运转,发电机测功角盘的频闪灯亮,为发电机开机作准备。
在“微机调速装置”面板上按下“开机/停机”按钮,对应开机灯亮。
在“模拟调节”区顺时针旋转指针电位器,增加输出量,加大可控硅导通角,可以观察“原动机电压”表有低电压指示。
继续旋转电位器,可以观察到发电机组开始顺时针启动加速,此时应观察机组稳定情况,监视发电机的频率。
然后缓慢加速直至到额定频率,即50HZ。
1.2模拟方式下的停机操作
逆时针旋转模拟调节指针电位器,使其输出为零,这时机组速度随惯性减为零,按下“开机/停机”按钮,对应停机灯亮。
按下“原动机开关”的“绿色按钮”,其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”的指示灯灭,表示原动机的动力电源已切断。
同时可控硅冷却风扇停止运转,发电机测功角盘的频闪灯灭。
在“开机方式”选择区松开“模拟方式”按钮,“模拟方式”指示灯灭,“微机自动”指示灯亮,即结束了模拟方式的开停机操作,为下一次试验作准备。
2.微机自动方式下的开、停机操作
2.1微机自动方式下的开机操作
当微机调速装置的按钮全松开时,则“开机方式”选择为“微机自动方式”,此时“微机自动”指示灯亮,数码管显示“发电机转速”为零。
合上“原动机开关”即给三相可控整流装置供电。
按下“停机/开机”按钮,此时“开机”指示灯亮,“原动机电压”表的电压值增大,发电机开始启动,然后逐渐逼近额定频率。
2.2微机自动方式下的停机操作
松开“停机/开机”按钮,此时“开机”指示灯灭,“停机”指示灯亮,控制量递减直至为零,发电机减速逐渐停止转动。
当发电机转速为零时,跳开“原动机开关”时,可控硅冷却,风扇停止运转,发电机测功角盘的频闪灯灭,即微机自动方式下的开停机操作结束。
3.微机手动方式下的开、停机操作
3.1微机手动方式下的开机操作
在“开机方式”选择区,按下“微机自动/手动方式”,则开机方式选择为“微机手动”方式,此时“微机手动”指示灯亮。
合上“原动机开关”即给三相可控整流装置供电。
按下“停机/开机”按钮,此时“开机”指示灯亮,“停机”指示灯灭。
调速器处于待命状态。
在“微机调节”区按下“增速”按钮,同时“增速”指示灯亮,则调速装置显示的“控制量”增加,原动机的电枢电压也增加,发电机开始缓慢启动,转速开始上升;松开“增速”按钮,对应指示灯灭,显示的“控制量”变化停止,由于惯性的影响,发电机转速将会继续增大,逐渐稳定在某一频率,转速相对稳定。
继续按“增速”按钮,转速也继续上升,同时调节发电机到额定频率。
3.2微机手动方式下的停机操作
按“减速”按钮,显示的“控制量”缓慢减小,发电机转速逐渐降低,当“控制量”递减直至为零时,发电机减速,逐渐停止转动。
松开“停机/开机”按钮,停机指示灯亮,松开“微机方式”按钮。
跳开“原动机开关”即完成了微机手动方式下的开、停机操作,为下一次试验作准备。
注意:
由于惯性影响,发电机转速会滞后控制量,操作时应予以注意。
实验3WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台的正确使用(3)
四、同步发电机励磁系统的操作
本套试验装置的同步发电机有三种励磁方式可供选择:
(1)手动励磁方式,它是市电交流220V通过变压器降压后,经自耦调压器调至需要电压,再通过三相整流桥整成直流向同步发电机励磁绕组供电,励磁调节由试验人员手动操作自耦调压器来实现。
(2)微机它励方式,它是市电交流380V通过变压器降压后,经可控硅整流向发电机励磁绕组供电,由“微机励磁调节器”将计算结果转换成触发可控硅的触发角度,形成六路双窄脉冲,经功率放大和脉冲变压器隔离后去触发可控硅,从而使可控硅整流桥输出可调的直流电流。
(3)微机自并励方式,它是发电机机端电压通过变压器降压后,经可控硅整流向发电机励磁绕组供电,由“微机励磁调节器”将计算结果转换成触发可控硅的触发角度,形成六路双窄脉冲,经功率放大和脉冲变压器隔离后去触发可控硅,从而使可控硅整流桥输出可调的直流电流。
在微机它励方式或微机自并励方式下,自动励磁调节任务由“WL-04B型微机励磁调节器”来承担
1.励磁调节器运行调整的操作方法
以励磁调节器选择“微机他励”方式为例,说明励磁调节器运行调整的操作方法。
(1)开启发电机组
按调速器使用说明启动同步发电机组,开机升速到额定转速后。
(2)建立发电机电压
在试验台的“操作面板”上,将“励磁方式”切换开关切向“微机他励”位置,选定为微机他励方式
选择控制方式(恒IL方式起励、恒方式起励(仅在它励方式下有效)、或恒UF方式起励)。
按下“灭磁开关”按钮。
松开“灭磁”按钮,“灭磁”指示灯熄灭,发电机开始建压。
若以恒UF方式运行,则自动建压到与母线电压一致(当母线电压在85%~115%范围内),或额定电压(当母线电压在85%~115%以外区域)。
若以恒IL方式运行,则自动建压到IL=15%ILN。
(3)发电机电压的调整
发电机建压后,可操作“增磁”、“减磁”按钮升高或降低发电机机端电压。
(4)灭磁方式
如果要励磁系统推出运行,则有三种灭磁方式。
手动逆变灭磁。
手动按下“微机励磁调节器”上的灭磁按钮,则可控硅工作在逆变状态,发电机转子实行逆变灭磁。
逆变灭磁完成后,然后按下“操作面板”上的“励磁开关”的“绿色按钮”,断开发电机的励磁回路,为下一次开机作准备。
自动低频逆变灭磁。
停机前不操作发电机励磁系统的任何按钮,当发电机频率降至43Hz以下时,“微机励磁调节器”会自动执行低频灭磁功能,实现自动逆变灭磁,此后可以跳开发电机的励磁开关。
手动跳励磁开关灭磁。
直接按“操作面板”上“励磁开关”的“绿色按钮”,此时其“绿色按钮”的指示灯亮,表示发电机的励磁开关已断开发电机的励磁绕组,通过灭磁电阻进行灭磁。
2.手动励磁方式的操作
当发电机启动成功后,在试验台的“操作面板”上,将“励磁方式”切换开关切向“手动励磁”方向,选定为手动励磁方式。
然后将“操作面板”上的“手动励磁”旋钮逆时针调到输出最小值。
按下发电机“励磁开关”的“红色按钮”,其“红色按钮”的指示灯亮,“绿色按钮”的指示灯灭,表示同步发电机励磁开关已投入,此时,可以从“励磁电流”表、“励磁电压”表和“发电机电压”表看到发电机励磁系统的工作状态。
顺时针调节“手动励磁”旋钮,则增加励磁,逆时针调节则减小励磁。
手动励磁方式的停运。
将“手动励磁”旋钮逆时针旋至最小,最后按下“励磁开关”的“绿色按钮”,此时,其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”的指示灯灭,表示发电机励磁投切开关已断开,发电机励磁绕组已停止供电,手动励磁方式的停止操作即告完成。
实验4WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台的正确使用(4)
五、同步发电机的准同期并列
发电机的并列操作是在原动机启动操作,发电机励磁启动操作、无穷大电源投入操作以及输电线路开关投入操作等完成之后进行的,也就是说,在“操作面板”上的“发电机开关”两侧均有电压的情况下,才能进行发电机的并列操作。
1.微机准同期控制器操作方法
1.1自动准同期并列操作
试验台的“操作面板”上的“同期方式”选择开关切换到“全自动”位置时,微机准同期装置按全自动方式工作。
按一下同期命令按钮,则均压、均频、合闸等操作全由准同期控制器完成。
1.2半自动准同期并列操作
试验台的“操作面板”上的“同期方式”选择开关切换到“半自动”位置时,微机准同期装置按半自动方式工作。
按准同期控制器的指示灯的亮熄指示进行均压均频操作,或根据显示器显示的发电机开关两侧频率和电压,或显示的频差、电压差的大小及其方向,进行均压均频操作。
当合闸条件满足时,准同期控制器发出合闸命令实现同步发电机同期并列操作。
2.手动准同期方式的操作
当“发电机频率”接近50Hz且发电机开关两侧电压接近相等的前提下,将“操作面板”上的“同期方式”选择开关切换到“手动”方式,此时“发电机开关”两侧的电压施加到“同期表”上。
若并列条件不完全满足时,“同期表”中反映两侧电压差的右侧电压表,反映两侧频率差的左侧频率表,便会有偏转,而正中位置反映两侧电压相角差瞬时值的转差值指针也会旋转起来。
在两侧电压相序相同的前提下,准同期并列的条件为并列开关两侧电压大小相等、频率相同、开关合闸瞬刻两侧电压相角差为零,通过调整发电机的电压和频率来满足准同期并列条件。
“同期表”中反映两侧电压差的电压表,若为“+”值,表示发电机电压高于系统电压;若为“-”值,则表示发电机电压低于系列电压。
可以调节发电机的励磁来改变发电机电压或者调整无穷大电源调压器来改变系统电压,使两侧电压差接近为零值。
“同期表”中反映两侧频率差的频率表,若为“+”值,此时,反映两侧电压相角差瞬时值的指针会作顺时针旋转,这表示发电机频率高于系统的频率;若频率表为“-”值,指针会逆时针旋转,则表示发电机的频率低于系统的频率,使两侧频率达到相同,只有调节原动机的转速来实现。
当满足准同期并列条件时,按下“发电机开关”的“红色按钮”其“红色按钮”的指示灯亮,“绿色按钮”的指示灯灭,表示同步发电机已并入系统。
应该特别指出,按下“发电机开关”的“红色按钮”(发出合闸命令)到发电机并列开关触头接通,有一个小的时间间隔(约30ms)。
当准同期并列要并列开关触头接通的瞬刻,两侧电压相角差的瞬时值为零(“同期表”的转差指针在中间位置),即合闸角为零。
因此,通常要使两侧电压的频率有很小的差,使转差指针缓慢转动(通常让发电机的频率略高,指针顺时针旋转)。
这样,必须在指针趋向零值而未到零值之前按下按钮,这个提前角度称为准同期并列“合闸导前角”。
合闸导前角与频率差大小有关,还与开关动作时间有关。
当“合闸导前角”在操作时掌握不好,合闸角将不为零,则并列时将会产生冲击(可以从发电机的有功、无功、电流、电压等表计摆动中看到)。
注意:
发电机同期并列成功后,“同期表”中的频率表、电压表均指示为零、转差指针也停在中间而不再转动。
但是,“同期表”上仍施加着发电机并列开关两侧的电压(虽然完全相同),同期表按规定不允许长期带电工作,为此,必须将“同期表”退出工作,即将“同期方式”开关切换到“OFF”位置即可。
六、同步发电机的解列与停机
1.同步发电机的解列操作
同步发电机的解列操作步骤与开机操作步骤是一个逆过程。
首先调节发电机的励磁和原动机的功率,使发电机输出的有功和无功功率为零(或电流表为零)。
然后按下“发电机开关”的“绿色按钮”,其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”的指示灯灭,表示发电机并列开关已断开,发电机已与系统解列。
2.同步发电机的灭磁操作
发电机与系统解列后,应检查发电机的励磁在此次试验中是采用哪种方式。
如果是采用的“手动励磁”方式,则应将“手动励磁”旋钮逆时针旋至最小,然后按下“励磁开关”的“绿色按钮”,此时其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”的指示灯灭,表示发电机励磁开关已断开,实现了发电机的灭励磁操作。
如果励磁是采用的“微机它励”或者“微机自并励”的微机自动励磁方式,则有三种灭磁方式。
手动逆变灭磁。
手动按下“微机励磁调节器”上的灭磁按钮,则可控硅工作在逆变状态,发电机转子实行逆变灭磁。
逆变灭磁完成后。
按下“操作面板”上的“励磁开关”的“绿色按钮”,断开发电机的励磁回路,为下一次开机作准备。
自动低频逆变灭磁。
停机前不操作发电机励磁系统的任何按钮,当发电机频率降至43Hz以下时,“微机励磁调节器”会自动执行低频灭磁功能,实现自动逆变灭磁,此时可以跳开发电机的励磁开关。
手动跳励磁开关灭磁。
直接按“操作面板”上“励磁开关”的“绿色按钮”,此时其“绿色按钮”的指示灯亮,表示发电机的励磁开关已断开发电机的励磁绕组,通过灭磁电阻进行灭磁。
3.同步发电机组的停机操作
发电机组在停机前,应检查“微机调速装置”在此次试验中发电机组是采用哪种开机方式。
开机方式共有“模拟方式”、“微机手动方式”、“微机自动方式”三种方式供选择。
模拟方式。
在“模拟方式”开机情况下,则应在“模拟调节”单元逆时针缓慢旋转指针电位器,使其指针为零,同时可观测到“原动机电压”表的直流电压下降直至为零。
待机组停止以后,按下“操作面板”上“原动机开关”的“绿色按钮”,此时其“绿色按钮”的指示灯亮,“红色按钮”指示灯灭,表示原动机的动力开关已断开,同时“冷却风扇”停止工作,功率角指示器频闪灯灭。
微机方式。
在“微机手动方式”或者“微机自动方式”下,松开“停机/开机”按钮即为停机状态。
此时,“开机”指示灯灭,“停机”指示灯亮,发电机减速,逐渐停止转动。
然后跳开“原动机开关”以及“冷却风扇”和“功率角指示器频闪灯”电源开关,为下一次开机作准备。
WL-04B微机励磁调节器的显示量共有19个:
1.发电机机端电压给定值UG
2.发电机机端电压基准值UB
3.发电机机端电压励磁专用电压互感器测量值U1
4.发电机机端电压仪表用电压互感器测量值U2
5.发电机端电压
6.发电机并列母线电压US
7.发电机励磁电流给定值ILG
8.发电机励磁电流IL
9.发电机励磁电压UL
10.发电机频率F
11.发电机输出有功功率P
12.发电机无功功率给定值QG
13.发电机输出无功功率Q
14.发电机低励限制
15.全控桥控制角
16.发电机A相电流IA
17.发电机B相电流IB
18.发电机C相电流IC
19.发电机出口对无穷大系统功率角
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