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发电机启动与并网实验报告.doc
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发电机启动与并网实验报告.doc
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目录
目录 1
实验要求 2
一、实验前的准备 2
二、实验的进行 2
三、实验总结 3
电力系统自动化综合实验平台的组成 3
一、实验台 4
二、THLZD-2 型电力系统综合自动化控制柜 7
三、无穷大系统 9
四、发电机组和三相可调负载箱 9
发电机的启动与原理 10
三、实验内容与步骤 11
发电机组并网 13
发电机组发出有功和无功功率 14
发电机组解列 15
发电机组组网运行 15
发电机的分类 15
风力发电机 15
小型风力发电机:16
水力发电机 18
同步发电机 18
高速同步发电机:18
低速同步发电机:19
永磁同步风力发电机:20
交流发电机 20
异步发电机 21
测速发电机 21
电力系统 22
组成环节及作用 22
关键技术 23
发展情况 23
心得体会 24
实验要求
THLZD-2 型电力系统综合自动化实验平台的实验的目的在于使学生掌握系
统运行的原理及特性,学会通过故障运行现象及相关数据分析故障原因,并排除故
.
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障。通过实验使学生能够根据实验目的,实验内容及测取的数据,进行分析研究,得
出必要结论,从而完成实验报告。在整个实验过程中,必须集中精力,及时认真做好
实验。现按实验过程提出下列具体要求。
一、实验前的准备
实验准备即为实验的预习阶段,是保证实验能否顺利进行的必要步骤。每次
实验前都应做好预习,才能对实验目的、步骤、结论和注意事项等做到心中有数,
从而提高实验质量和效率。预习应做到:
1.复习教科书有关章节内容,熟悉与本次实验相关的理论知识。
2.认真学习实验指导书,了解本次实验目的和内容,掌握实验工作原理和方法,
仔细阅读实验安全操作说明,明确实验过程中应注意的问题〔有些内容可到实验
室对照实验设备进行预习,熟悉组件的编号,使用及其规定值等。
3.实验前应写好预习报告,其中应包括实验系统的详细接线图、实验步骤、
数据记录表格等,经教师检查认为确实做好了实验前的准备,方可开始实验。
5.认真做好实验前的准备工作,对于培养学生独立工作能力,提高实验质量和
保护实验设备、人身的安全等都具有相当重要的作用。
二、实验的进行
在完成理论学习、实验预习等环节后,就可进入实验实施阶段。实验时要做
到以下几点:
1.预习报告完整,熟悉设备
实验开始前,指导老师要对学生的预习报告做检查,要求学生了解本次实验的
目的、内容和方法,只有满足此要求后,方能允许实验。
指导老师要对实验装置作详细介绍,学生必须熟悉该次实验所用的各种设备,
明确这些设备的功能与使用方法。
2.建立小组,合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由 5~10 人组成。实验进行中,机组的运
行控制、电力系统的监控调度、记录数据等工作都应有明确的分工,以保证实验
操作的协调,数据准确可靠。
3.试运行
在正式实验开始之前,先熟悉仪表的操作,然后按一定规范通电接通电力网络,
观察所有仪表是否正常。如果出现异常,应立即切断电源,并排除故障;如果一切
正常,即可正式开始实验。
4.测取数据
预习时应对所测数据的范围做到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次
测取数据。
5.认真负责,实验有始有终
实验完毕后,应请指导老师检查实验数据、记录的波形。经指导老师认可后,
.
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关闭所有电源,并把实验中所用的物品整理好,放至原位。
三、实验总结
这是实验的最后阶段,应对实验数据进行整理、绘制波形和图表、分析实验
现象并撰写实验报告。每位实验参与者要独立完成一份实验报告,实验报告的编
写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时,不得
随意修改实验数据和结果,而应用理论知识来分析实验数据和结果,解释实验现象,
找出引起较大误差的原因。
实验报告是根据实测数据和在实验中观察发现的问题,经过自己分析研究或
分析讨论后写出的实验总结和心得体会,应简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结
论明确。
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"。
⑴"不可控线路"的操作
.
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操作"不可控线路"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。
⑵"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。
⑶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"。
⑷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 0~99.99s 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 S
1
〔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。S
1
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、
.
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1 只功率因数表和 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。
⑴光字牌指示
包括四种指示:原动机启动、跳闸信号、合闸信号和备用。具体功能如下:
①"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;
②"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;
③"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;
④"备用":升级使用。
⑵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
0~450V〔线电压;0~300V〔线电
压
1.5
2
发电机频率表
45~55Hz
2.5
3
开关站电压表
0~450V
1.5
4
A 相电流表
0~5A
1.5
5
B 相电流表
0~5A
1.5
6
C 相电流表
0~5A
1.5
7
有功功率表
0~4kW
2.5
8
无功功率
0~3.6kVar
2.5
9
功率因数
超前 0.5~滞后 0.5
2.5
10
系统频率表
45~55Hz
2.5
11
系统电压表
0~450V〔线电压;0~300V〔线电
压
1.5
12
同期表
频差:-3~+3Hz;压差:-10~+10V
2.5
6.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。
⑴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:0~
99.99s。配合微机准同期装置使用。
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