同步发电机准同期并列实验报告

电力系统自动装置原理实验报告班级：姓名：学号：指导老师：实验一发电机自动准同期装置实验一、实验目的1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2、掌握微机准同期控制装置及模拟式综合整步表的基本使用方法；3、熟悉同步发电机准同期并列过程；4、学会观察、分析有关实验波形。

二、实验基本原理（一）控制发电机运行的三个主要自动装置同步发电机从静止过渡到并网发电状态，一般要经历以下几个主要阶段：（1）起动机组，使机组转速从零上升到额定转速；（2）起励建压，使机端电压从残压升到额定电压；（3）合出口断路器，将同步发电机无扰地投入电力系统并列运行；（4）输出功率，将有功功率和无功功率输出增加到预定值。

上述过程的控制，至少涉及3个自动装置，即调速器、励磁调节器和准同期控制器。

它们分别用于调节机组转速/功率、控制同步发电机机端电压/无功功率和实现无扰动合闸并网。

（二）准同期并列的基本原理将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。

准同期并列要满足以下四个条件：（1）发电机电压相序与系统电压相序相同；（2）发电机电压与并列点系统电压相等；（3）发电机的频率与系统的频率基本相等；（4）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。

具体的准同期并列的过程如下：先将待并发电机组先后升至额定转速和额定电压，然后通过调整待并机组的电压和转速，使电压幅值和频率条件满足，再根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，使出口断路器合上的时候相位差尽可能小。

这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。

准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压、均频控制脉冲。

当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。

自动准同期装置及自动并列实验2016
地点：教一楼135
（电力系统自动化课程实验）
1、实验目的与要求
（1）增强对自动准同期装置工作原理与作用的认识。

（2）观察测量并记录实验装置滑差电压波形、线形整步电压波形。

（3）利用实验装置与设备完成“发电机自动准同期并列实验”。

2、实验过程与内容：（实验指导书第16、17、18、30、31、32页）
（1）实验指导书第16、17、18页“2.1 利用滑差电压观察准同期条件实验”；观察记录滑差电压波形，分析体会频差f s、压差△U对滑差电压Us包络线波形的影响，Us包络线波形中包含哪些准同期并列所需要的信息。

（2）实验指导书第30-32页“3.1 基于发电机同期仿真测试仪的自动准同期并列实验”，断电状态下完成实验接线，装置投运，完成“假”并列实验及自动准同期并列实验，了解自动准同期并列条件及并列操作过程。

3、注意事项及实验报告要求
（1）对实验中的现象要细心观察、认真记录实验数据与波形。

（2）遵守实验纪律，爱护仪器设备，断电接线，规范操作，注意人身安全及设备安全。

（3）认真撰写实验报告。

报告内容应包括实验名称、实验项目、所用仪器设备、实验步骤、实验数据与波形、实验分析与问题讨论等内容。

4、思考问题
（1）同步发电机并列有哪些要求？
（2）准同期并列的理想条件是什么？
（3）什么是“恒定越前时间”？
（4）滑差电压（正弦脉动电压）包含两个待并系统哪些信息？线形整步电压（三角波）反映两个待并系统哪些信息？。

实验报告课程名称：__电力系统综合分析使实验__ 指导老师：_ ___成绩：__________________实验名称：____同步发电机准同期并列实验___实验类型：_______同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一．实验目的1、加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2、掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；3、熟悉同步发电机准同期并列过程；4、观察、分析有关波形（*）。

专业：电气工程及其自动化姓名：二．原理与说明将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。

准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

根据并列操作自动化程度的不同，又分为：手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。

正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。

它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。

线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。

它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。

手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点（同相点）时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应时间或角度。

自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。

准同期控制器根据给定的允许压差和频差，不断检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均匀均频控制脉冲。

第1讲实践教学目标1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；3．熟悉同步发电机准同期并列过程；4．观察、分析有关波形。

实践教学内容同步发电机准同期并列实验[实践项目1] 手动准同期实验1．按准同期并列条件合闸将“同期方式”转换开关置“手动”位置。

在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，手动操作合闸按钮进行合闸。

观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速，直至“增速减速”灯熄灭。

此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至0º位置前某一合适时刻时，即可合闸。

观察并记录合闸时的冲击电流。

2．偏离准同期并列条件合闸实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况：（1）电压差相角差条件满足，频率差不满足，在fF>fX和fF<fX 时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，分别填入表1；注意：频率差不要大于0.5HZ。

（2）频率差相角差条件满足，电压差不满足，VF>VX和VF<VX时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，分别填入表1；注意：电压差不要大于额定电压的10%。

（3）频率差电压差条件满足，相角差不满足，顺时针旋转和逆时针旋转时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小，分别填入表1-1。

注意：相角差不要大于30度。

表1-1[实践项目2] 半自动准同期将“同期方式”转换开关置“半自动”位置，微机正常灯闪烁。

准同期控制器将给出相应操作指示信息，运行人员可以按这个指示进行相应操作。

调速调压方法同手动准同期。

当压差、频差条件满足时，整步表上旋转灯光旋转至接近0º位置时，整步表圆盘中心灯亮，表示全部条件满足，手动按下发电机开关，并网。

实验1 手动准同期并网实验、实验目的1．加深理解同步发电机准同期并列运行原理，掌握准同期并列条件。

2．掌握手动准同期的概念及并网操作方法，准同期并列装置的分类和功能。

3．熟悉同步发电机手动准同期并列过程二、原理说明在满足并列条件的情况下，只要控制得当，采用准同期并列方法可使冲击电流很小且对电网扰动甚微，故准同期并列方式是电力系统运行中的主要并列方式。

准同期并列要求在合闸前通过调整待并发电机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理” ，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

依并列操作的自动化程度，又可分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。

正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。

它能反映发电机组与系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。

线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。

它能反映电机组与系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。

手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点（相同点）时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。

自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。

准同期控制装置根据给定的允许压差和允许频差，不断地检测准同期条件是否满足，在不满足要求时，闭锁合闸并且发出均压、均频控制脉冲。

当所有条件均满足时，在整定的越前时间送出合闸脉冲。

三、实验内容与步骤选定实验台面板上的旋钮开关的位置：将“励磁方式” 旋钮开关打到“微机励磁” 位置；将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“手动”位置。

微机励磁装置设置为“恒U g ”控制方式。

1. 发电机组起励建压，使n=1485 rpm ; U g= 390V。

实验二发电机同期并网实验（一）实验内容和步骤1．发电机为他励方式，将发电机组起动并起励建压至额定值，调频率为50HZ。

2．启动发电机，用相序表在2KM两侧分别测量发电机和电网电压的相序是否相同并为正相序，测量时要特别小心以免发生短路。

3．合1SA(同期方式切换旋钮)至手动位置投入同期表S，三只同期指示灯应同时亮暗，根据同期表的压差频差指示和指针旋转情况，利用调压调速按钮精细调节发电机电压和频率。

在指针缓慢旋转时，用万用表交流500V档测量2KM 两侧同一相的滑差电压，指示值最小时，同期表S应在零位附近，指示值最大时，同期表S应在180º附近。

4．当同期表指针顺时针(发电机频率比系统稍高)均匀缓慢旋转并距零位6°左右时，立即按下按钮使2KM合闸并网，并网时冲击电流应不大，记录下发电机机端的瞬时电流，电流表指针应很快回复至零位附近，有功和无功功率接近零，如表计指示不正常要立即解列发电机。

注意：同期表S不要长期通电，不并网或并网完成后都要断开1SA。

电流：_________。

5．按下发电机组增减速按钮，有功功率和定子电流应能变化；按下发电机组增减压按钮，励磁电流、无功功率和定子电流应能变化。

6．发电机解列：按调速接钮调有功功率表为零，再按调压接钮调定子电流表为零（无功功率为零），跳开发电机出口接触器1KM将发电机解列。

7．自动同期实验：熟悉同期装置的使用和接线后，将发电机解列，调发电机的电压和频率略低于系统参数，将1SA扳向自动同期位置，同期装置面板应有显示，按下按钮可以切换观察有关参数，同期装置会自动向励磁调节器和调速器发出调压调频指令，当符合同期系件时自动合上1KM并网。

（注：试验时励磁方式为他励半控，当自励方式时，由于发电机定子电压波形畸变，励磁谐波大，同期装置测频不正常）8．发电机解列灭磁后，将发电机定子的三根相线顺序调相(即A→B→C→A)但相序不变，再将发电机起励建压并调节至与电网的电压和频率相同，观察同期表和同期灯的情况，分析是否能够并网。

实验三同步发电机并网实验实验三同步发电机并网运行及V形曲线的测定一、实验目的1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。

2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。

3. 掌握同步发电机V形曲线测定方法。

二、实验内容1．利用微机准同期控制装置和同期表，用手动方式将三相同步发电机投入电网并联运行。

2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。

三、实验步骤和方法1．起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。

2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。

3、当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，利用准同期装置及同期表选择恰当时机并网。

说明：以上详细步骤1-3请参考实验指导书4．操作原动机调速装置上的旋钮，逐渐增加原动机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。

5.操作励磁调节器上的励磁调节旋钮，逐渐增大发电机励磁电流，观察发电机输出无功功率的变化。

6.测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的V形曲线。

（1）发电机并网后，调节原动机输入旋钮和励磁调节旋钮，使发电机输出的有功和无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机空载时的正常励磁电流。

逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中。

（2）发电机并网后，保持发电机输出的有功功率为N P P 3/12=不变，调节励磁电流，使发电机输出的无功功率均为0，记录此时的励磁电流值，即为发电机带三分之一负载时的正常励磁电流。

逐步增大发电机励磁电流（过励），观察发电机定子电流、无功功率和有功功率、功角的变化情况，并将数据记入表中；减小发电机励磁电流（小于正常励磁电流，欠励），观察发电机定子电流、无功功率和7．实验完毕，按照实验指导书中的方法进行发电机解列、灭磁、停机。

实验五三相同步发电机的并联运行一、实验目的：1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。

2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。

图 5-1（图中发电机、电动机以及电源说明见图4－1）二、实验内容：1．采用暗灯法，灯光旋转法及整步表，将三相同步发电机投入电网并联运行。

2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的U形曲线。

三、实验说明：1．按图5-1接线。

起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。

2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的U行曲线。

4．当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，对于按暗灯法接线，三相灯光就会缓慢地同时发亮，对于灯光旋转法接线，各相灯光缓慢地轮流旋转发亮。

5．对于暗灯法，当三相灯光同时熄灭时，果断地将K 2合上，对于灯光旋转法，当未交叉接线的一相灯光熄灭而交叉接线的两相灯光亮度相同时，合上K 2，发电机即投入是并网。

6．整步表并网：当相序正确，整步表中电压差指针、频率差指针在零位，相位指针S 顺钟向缓慢地转到中间位置“▼”时，即可并网。

整步表介绍见本节实验附录。

7．按可控硅调速装置上的“电枢电压”的触摸键↑，逐渐增加发电机输入转距，即增加发电机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。

8．保持发电机输出有功功率不变，在空载（2P ＝0）及三分之一负载（N P P 3/12=）情况下调节三相同步发电机的励磁电流，观察发电机定子电流的变化，并将励磁电流f I 和定子电流三相电流的测量数据记入表中，记录表格自行设计。

9．实验完毕，在发电机与电网解列之前，应按可控硅调速装置上“电枢电压”的触摸键↓，减少发电机的输入功率，当功率减至接近于零时，将2K 接开，发电机与电网解列。

四、实验报告要求：1．通过分析三相同步发电机几种投入电网并联运行的基本操作方法。

同步发电机并车实验一、实验目的1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；3．熟悉同步发电机准同期并列过程；4．观察、分析有关波形。

二、原理与说明将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。

准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。

正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。

它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。

线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。

它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。

手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。

自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闸时间整定。

准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。

当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。

三、实验项目和方法（一）机组启动与建压1．检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置；2．合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。

调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量（右），在并网后显示控制量（左）和功率角（右）。

调速器上“并网”灯和“微机故障”灯均为熄灭状态，“输出零”灯亮；3．按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮；4．励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上励磁开关；5．把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置；6．合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值380V；7．合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机到额定转速；8．当机组转速升到95%以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压到与系统电压相等。