同步发电机投入并联的条件和方法
第三组
一、无穷大电网
无穷大电网：1）S→∞
2）Zs→0
3）Us= C
4）fs= C
二、同步发电机并联运行的优点
?电能的供应可以互相调剂，合理使用。
?增加供电的可靠性。
?提高供电质量，电网的电压和频率能保持在要求的恒定范围内。?系统愈大，负载就愈趋均匀，提高运行效率。
?减少容量储备，联成大电力系统，使发电厂的布局更加合理。(经济性)
三、同步发电机的并联运行
?通常是指同步发电机与无穷大电网并联运行。
6.4.1 投入并联的条件和方法
①波形相同
②频率相同
③幅值相同
④相位相同
⑤相序相同(相序一致是绝对条件)
条件：发电机端各相电动势的瞬时值要与电网端对应相电压的瞬时值完全一致。即
条件不满足时对电机的影响
1.幅值或相位不同：电机和电网间有环流，定子绕组端部
受力变形。
2.频率不等：产生差频环流，引起电机内功率振荡。
3.波形不同：电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，
温度升高，效率降低。
4.相序不同：电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无
法消除的环流和机械冲击，危害电机安全运行。
准确同步法
方法
自同步法
1. 准确同步法：
将同步发电机调整到符合并联条件后进行并网操作，最简单的同步指示器，分为直接接法（暗灯法）和交叉接法（灯光旋转法）两种。
电网与同步发电机之间的三相并联开关两侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同
暗，说明相序正确；当三组
相灯同时熄灭时，表示电压
差，即可并网合闸。
(1) 暗灯法（直接接法）：
0=?=?=?C
B A U U U 暗灯法接线和向量图
当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象
a.频率不等：相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象，说明发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而改变发电机频率。
b.电压不等：三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在最亮和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发电机的端电压。
c.相序不等：三个相灯明暗呈交替变化状态，说明发电机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接线。
d. 相位不等：三组相灯不同时熄灭，不能合闸并网，需微调节转速。
(2) 灯光旋转法（交叉接法）
此方法比暗灯法容
易实现并网操作，一
组相灯熄灭，另两组
相灯等亮时迅速合闸，
完成并网操作；另外
可根据灯光旋转方向
判断频率大小。
灯光旋转法接线和向量图
旋转法并网方法
A 、通过调节发电机励磁电流的大小使得端电压与电网电压相等；
B、电压调整好后，如相序一致，灯光旋转，否则说明相序不一致，应调整发电机出线相序或电网引线相序，保证相序一致；
C、调节发电机的转速改变频率，直到灯光旋转十分缓慢，频率
f2 f1，灯I完全熄灭，另两组灯等亮度时迅速合闸并网。并联后最终由自整步作用牵入同步运行。
2.自同步法
当电网出现故障，一般要求迅速将发电机投入，因电网电压和频率出现不稳定，准确同步法很难操作，往往用自同步法实现并联运行。
（1）自同步法操作过程
在相序一致的情况下将励磁绕组通过适当的电阻短接，再用原动机把发电机拖动到接近同步转速(相差小于2~5％)，在没有接通励磁电流的情况下合闸将发电机接入电网，并立即加入励磁，依靠定子磁场和转子磁场之间形成的引力（电磁转矩）将转子拉入同步转速，并网过程即告结束。
（2）注意事项
励磁绕组必须通过一限流电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的高压；直接短路，将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。
（3）自同步法的优点
操作简单，方便快捷；
（4）自同步法的缺点
合闸时有冲击电流。
同步发电机试验方法
同步发电机试验方法 1 基本概念 同步发电机指发电机发出的电压频率f 与发电机的转速n 与发电机的磁极对数有着如下固定的关系： p f 60n （转/分） （1.1） 同步发电机按其磁极的结构又可分为隐极式和凸极式。此外，还可按其冷却方式进行分类， 常见的有全空冷、双水内冷、半水内冷、水氢氢（定子水内冷、转子氢内冷、铁心氢冷）等。 2 发电机的绝缘 2.1 定子绝缘 对于用户来说，主要关心其主绝缘即对地及相间绝缘。发电机的主绝缘又大致可分为槽绝缘、端部绝缘及引线绝缘。我国高压电机的主绝缘目前主要是环氧粉云母绝缘，按其含胶量又可分为多胶体系和少胶体系。定子线圈导线与定子铁芯以及槽绝缘在结构上类似一个电容器，在电气试验中完全可以把它当作一个电容器对待。 为了防止定子线棒表面电位过高在槽中产生放电，环氧粉云母绝缘的定子线棒表面涂有一层低电阻的防晕漆，或在外层包一层半导体防晕带。端部绝缘表面从槽口开始依次涂有低阻、中阻、高阻绝缘漆，防止端部电位变化梯度过大而产生电晕。 2.2 转子绝缘 转子绝缘包括对地绝缘和绕组的匝间绝缘。 3 发电机的绝缘试验项目 3.1 发电机常规试验项目(电气部分) 1）定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数测量 2）定子绕组的直流电阻测量 3）定子绕组泄漏电流测量和直流耐压试验 4）定子绕组交流耐压试验 5）转子绕组绝缘电阻测量 6）转子绕组直流电阻测量 7）转子绕组交流耐压试验 8）发电机和励磁机的励磁回路所连接的设备(不包括发电机转子和励磁机电枢)的绝缘电阻测量 9）发电机和励磁机的励磁回路所连接的设备(不包括发电机转子和励磁机电枢)的交流耐压试验 10）发电机组和励磁机轴承的绝缘电阻
实验报告四 实验名称：三相同步发电机的并联运行实验 实验目的：1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的 调节。 实验项目：1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。 →测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。（一）填写实验设备表
（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节 填写实验数据表格 表4-1 U=220V （Y ） f f0I =I = 0.85 A
cos （三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 填写实验数据表格 表4-2 n=1500r/min U=220V 2P 0 W
（四）问题讨论 1.三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？ 答： 1.发电机的频率和电网的频率相同。 2.发电机和电网的电压大小相等，相位相同。 3.发电机和电网的相序相同。
不满足这些条件将产生：1.频率不同，引起系统功率下降，进而导致系统解列。2.电压不同，引起系统损耗加大。相位不同不但会使有功和无功的冲击外，还会有一个电磁力矩冲击，会导致传动部分冲击。 3.相序不同.将会发生短路，造成人身伤亡和损坏设备事故。 2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？ 答： 1.直接并网，2.有电动机带动至电网电压和频率时并网。3.发电机先做电动机，再转向发电机状态。 3. 实验的体会和建议 答：熟悉了三相同步发电机并网运行的条件与操作方法，知道了如何对三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节，明白了三相同步发电机投入电网并联条件的重要性。
同步发电机准同期并列实验 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．观察相关参数。 二、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显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”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。 （二）手动准同期 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电压和系统电压，相应操作微机励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压，直至“压差闭锁”灯熄灭。 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“频差闭锁”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。 具体实验步骤如下： （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显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮； （3）按调速器上的“模拟方式”按钮按下，使“模拟方式”灯亮。合上原动机开关，按下“停机/开机”按钮，开机指示灯亮；
发电机标准精选（最新） G2820.1《GB/T 2820.1-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:用途、定额和性能》 G2820.2《GB/T 2820.2-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:发动机》 G2820.3《GB/T 2820.3-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:发电机组用交流发电机》 G2820.4《GB/T 2820.4-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:控制装置和开关装置》 G2820.5《GB/T 2820.5-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:发电机组》 G2820.6《GB/T 2820.6-2009 往复式内燃机驱动的交流发电机组:试验方法》 G2820.7《GB/T2820.7-2002 往复式内燃机驱动的交流发电机组：技术说明》 G2820.8《GB/T2820.8-2002 往复式内燃机驱动的交流发电机组：小功率发电机组》 G2820.9《GB/T2820.9-2002 往复式内燃机驱动的交流发电机组：机械振动的测量和评价》 G2820.10《GB/T2820.10-2002 往复式内燃机驱动的交流发电机组：噪声的测量》G2820.12《GB/T2820.12-2002 往复式内燃机驱动的交流发电机组：对安全装置的应急用电》 G2900.50《GB/T 2900.50-2008 电工术语 发电、输电及配电 通用术语》 G2900.52《GB/T 2900.52-2008 电工术语 发电、输电及配电 发电》 G2900.57《GB/T 2900.57-2008 电工术语 发电、输电及配电 运行》 G2900.58《GB/T 2900.58-2008 电工术语 发电、输电及配电 电力系统规划和管理》 G2900.59《GB/T 2900.59-2008 电工术语 发电、输电及配电 变电站》 G4712《GB/T 4712-2008 自动化柴油发电机组分级要求》 G7064《GB/T 7064-2008 隐极同步发电机技术要求》3 G12145《GB/T12145-1999 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》 G12786《GB/T 12786-2006 自动化内燃机电站通用技术条件》 G12975《GB/T 12975-2008 船用同步发电机通用技术条件》 G13032《GB/T 13032-2010 船用柴油发电机组》 G15548《GB/T 15548-2008 往复式内燃机驱动的三相同步发电机通用技术条件》G18929《GB/T18929-2002 联合循环发电装置验收试验》 G19962《GB/T 19962-2005 地热电站接入电力系统的技术规定》 G20136《GB/T 20136-2006 内燃机电站通用试验方法》 G20140《GB/T 20140-2006 透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》 G21193.1《GB/Z 21193.1-2007 矿物燃烧蒸汽发电站 第1部分:限幅控制》 G21193.2《GB/Z 21193.2-2008 矿物燃烧蒸汽发电站 第2部分:汽包水位控制》G21193.3《GB/Z 21193.3-2007 矿物燃烧蒸汽发电站 第3部分:蒸汽温度控制》G21425《GB/T 21425-2008 低噪声内燃机电站噪声指标要求及测量方法》 G21426《GB/T 21426-2008 特殊环境条件 高原对内燃机电站的要求》 G21427《GB/T 21427-2008 特殊环境条件 干热沙漠对内燃机电站系统的技术要求及试验方法》 G21428《GB/T 21428-2008 往复式内燃机驱动的发电机组 安全性》
三相同步发电机的运行特性 一、实验目的 1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二、预习要点 1、同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？ 2、这些基本特性各在什么情况下测得？ 3、怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三、实验项目 1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2、空载实验：在n=n N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f(I f)。 3、三相短路实验：在n=n N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I K=f(I f)。 4、纯电感负载特性：在n=n N、I=I N、cosφ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。 5、外特性：在n=n N、I f=常数、cosφ=1和cosφ=(滞后)的条件下，测取外特性曲线U=f(I)。 6、调节特性：在n=n N、U=U N、cosφ=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f(I)。 四、实验方法 2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D52、D51 3、测定电枢绕组实际冷态直流电阻 被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。
图5-1 三相同步发电机实验接线图 4、空载实验 (1) 按图5-1接线，校正直流测功机ＭＧ按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机ＧＳ旋转，ＧＳ的定子绕组为Y形接法(U N=220V)。R f2用R4组件上的90Ω与90Ω串联加R6上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值，R st用R2上的180Ω电阻值，R f1用R1上的1800Ω电阻值。开关S1，S2选用D51挂箱。 (2) 调节D52上的24V励磁电源串接的R f2至最大位置。调节MG的电枢串联电阻R st至最大值，MG的励磁调节电阻R f1至最小值。开关S1、S2均断开。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，作好实验开机准备。 (3) 接通控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮,接通励磁电源开关，看到电流表A2有励磁电流指示后，再接通控制屏上的电枢电源开关,起动MG。MG起动运行正常后, 把R st调至最小，调节R f1使MG转速达到同步发电机的额定转速1500 r/min并保持恒定。 (4) 接通GS励磁电源，调节GS励磁电流(必须单方向调节)，使I f单方向递增至GS输出电压U0≈为止。 (5) 单方向减小GS励磁电流，使I f单方向减至零值为止，读取励磁电流I f和相应的空载电压U0。 (6) 共取数据7～9组并记录于表5-2中。 在用实验方法测定同步发电机的空载特性时，由于转子磁路中剩磁情况的不同，当单方向改变励磁电流I f从零到某一最大值，再反过来由此最大值减小到零时将得到上升和下降的二条不同曲线,如图5-2。二条曲线的出现，反映铁磁材料中的磁滞现象。测定参数时使用下降曲线，其最高点取U0≈，如剩磁电压较高，可延伸曲线的直线部分使与横轴相交，则交点的横座标绝对值Δi f0应作为校正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上此值，即得通过原点之校正曲线，如图5-3所示。 注意事项： (1)转速要保持恒定。 (2)在额定电压附近测量点相应多些。 图5-2上升和下降二条空载特性图5-3校正过的下降空载特性 5、三相短路试验 (1) 调节ＧＳ的励磁电源串接的R f2至最大值。调节电机转速为额定转速1500r/min，且保持恒定。 (2) 接通GS的24V励磁电源，调节R f2使GS输出的三相线电压(即三只电压表V的读数)最小，然后把GS输出三端点短接，即把三只电流表输出端短接。 (3) 调节GS的励磁电流I f使其定子电流I K=，读取GS的励磁电流值I f和相应的定子电流值I K。 (4) 减小GS的励磁电流使定子电流减小，直至励磁电流为零，读取励磁电流I f和相应的定子电流I K。 (5) 共取数据5～6组并记录于表5-3中。
发电机试验报告 设备名称：#1发电机试验性质：检修试验日期：2009年08月22日铭牌：气温：29 （单位：） （单位：卩A） 转子绕组直流电阻；
、直流电阻；（单位（回装后） （单位：卩A） 备注；#1发电机因端部连线进水故障所以进行上述试验。结论：合格
审批: 审核: 整理：刘霞 试验人员：刘霞、李爱云、薛峰端、 发电机试验报告 设备名称：#4发电机试验性质：预试试验日期：2008年08月19日铭牌：气温：29 （单位：G （单位：卩A） 结论：合格
审批: 审核: 整理：张伟宜 试验人员：郝敏容、张伟宜、张绍峰、吴福恒 发电机试验报告 设备名称：#1发电机试验性质：大修试验日期：2007年09月28日 温度：17C 、绝缘电阻：（单位：使用仪器：型摇表 、交流耐压：使用仪器：JDB（ JZ）3KVA高压试验变压器
结论：合格 审批：审核：整理：张伟宜 试验人：尹尧邦、张绍峰、刘霞、盛坤、薛远忠、张伟宜等试验人员：张绍峰、刘霞、 发电机试验报告 设备名称：#1发电机试验性质：大修试验日期：2007年09月16日铭牌：气温：24 C 一、大修前定子绕组绝缘试验：2007年09月16日气温：24E 、绝缘电阻：（单位：使用仪器；绝缘电阻测试仪 、交流耐压：使用仪器：—配型补偿电容器 4、定子绕组直流电阻：（单位：m） 试验日期：2007年09月20日气温：16绕组温度：18
二；转子绕组绝缘试验：试验日期：2007年09月24日绕组温度24.5C 1、绝缘电阻：（单位：G 三、大修后定子绕组绝缘试验：2007年10月06日温度：17C 1、绝缘电阻：（单位：G Q）使用仪器：M E G G E R S150C绝缘电阻测试 仪 四、励磁回路绝缘电阻：（单位：M Q）2007年10月06日温度17C
1．同步发电机运行实验指导书2．发电机励磁调节装置实验指导书3．静态稳定实验(提纲，供参考) 4．发电机保护实验提示 5． 广西大学电气工程学院
同步发电机运行实验指导书 目录 一、实验目的 二、实验装置及接线 三、实验内容 实验一发电机组的起动和同步电抗Xd测定 实验二发电机同期并网实验 实验三发电机的正常运行 实验四发电机的特殊运行方式 实验五发电机的起励实验 四、实验报告 五、参考资料 六、附录 1．不饱和Xd的求法 2．用简化矢量图求Eq和δ 3．同期表及同期电压矢量分析
一、实验目的 同步发电机是电力系统最重要又最复杂的电气设备，在电力系统运行中起着十分重要的作用。通过实验，使学生掌握和巩固同步发电机及其运行的基本概念和基本原理，培养学生的实践能力、分析能力和创新能力，加强工程实线训练，提高学生的综合素质。 二、实验装置及接线 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以4KW直流电动机与同轴的1.5KW同步发电机为被控对象，配置常规仪表测量控制屏（常规控制）和自动控制屏（微机监控）。可实现对发电机组的测量、控制、信号、保护、调节、并列等功能，本次同步发电机运行实验，仅采用常规控制方式。 直流电动机-同步发电机组的参数如下： 直流电动机： 型号Z2-42，凸极机 额定功率4KW 额定电压DC220V 额定电流22A 额定转速1500r/min 额定励磁电压DC220V 额定励磁电流0.81A 同步发电机 型号STC-1.5 额定功率 1.5KW 额定电压AC400V(星接) 额定电流 2.7A 额定功率因数0.8 空载励磁电流1A 额定励磁电流2A 同步发电机接线如图电-01所示。发电机通过接触器1KM、转换开关1QS、
一、发电机并列运行的条件 1.待并发电机的电压有效值Uf与电网的电压有效值U相等或接近相等，允许相差±5%的额定电压值。待并发电机的电压有效值Uf，与电网的电压有效值U 之间的压差ΔU，若在允许范围内，所引起的无功冲击电流是允许的。否则ΔU 越大，冲击电流越大，这个过程相当于发电机的突然短路。因此，必须调整两者间的电压，使其接近相等后才可并列。 2.待并发电机的周波ff应与电网的周波f相等，但允许相差±0.05～0.1周/秒以内。若两者周波不等，则会产生有功冲击电流，其结果使发电机转速增加或减小，导致发电机轴产生振动。如果周波相差超出允许值而且较大，将导致转子磁极和定子磁极间的相对速度过大，相互之间不易拉住，容易失步。因此，在待并发电机并列时，必须调整周波至允许范围内。通常是将待并发电机的周波略调高于电网的周波，这样发电机容易拉入同步，并列后可立即带上部分负荷。 3.待并发电机电压的相位与电网电压的相位相同，即相角相同。在发电机并列时，如果两个电压的相位不一致，由此而产生的冲击电流可能达到额定电流的20～30倍，所以是非常危险的。冲击电流可分解为有功分量和无功分量，有功电流的冲击不仅要加重汽轮机的负担，还有可能使汽轮机受到很大的机械应力，这样非但不能把待并发电机拉入同步，而且可能使其它并列运行的发电机失去同步。 在采用准同期并列时，发电机的冲击电流很小。所以，一般应将相角差控制在10o以内，此时的冲击电流约为发电机额定电流的0.5倍。 4.待并发电机电压的相序必须与电网电压的相序一致。 5.待并发电机电压的波形应与电网电压的波形一致。 以上条件中第4项关于相序的问题，要求在安装发电机的时候，根据发电机规定的转向，确定好发电机的相序而得到满足。所以在以后的并列过程中，相序问题就不必考虑了。第5项关于电压波形的问题，应在发电机生产制造过程中得以保证。 综上所述，在发电机并列时，主要满足1～3项的条件，否则将会造成严重事故。在并列合闸过程中，发电机与电网的电压、周波、相位角接近但并不相等时，由此而产生的较小冲击电流还是允许的。合闸后，在“自整步作用”下，能够将发电机拉入同步。 二、发电机并列时的操作 电机并列的方法有两种，即：准同期并列法和自同期并列法。目前广泛采用准同期并列法。准同期并列法分为手动、半自动及自动三种。一般采用手动或半自动这两种操作方法。目前，我们采用的的是手动准同期并列法，具体操作程序如下： 1.发电机升压操作正常后，需要根据发电机及电力系统具体运行状况，将待并同期点的同期开关(控制屏5KP的“联络线同期开关”TK/或者是6KP的“发电机同期开关”TK)右转至“投”的位置，使同期母线带电。
三相同步发电机的运行特性 学院: 电气信息学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 2011级 姓名:
一、实验目的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳态参数 二、实验参数 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以直流电动机作为原动机，带动同步电动机转动，配置常规仪表进行实验参数进行测量，本次同步发电机运行试验，仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流 3.6A 额定功率因素0.8 接法Y 三、实验原理 工作原理 ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。
◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值：每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即 ◆交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有： ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。运行方式 ◆同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还
电力系统自动装置原理 级: 名: 号: 指导老师:
实验一 发电机自动准同期装置实验 、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； 输出功率，将有功功率和无功功率输出增加到预定值。 （4） 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： 发电机电压相序与系统电压相序相同； 发电机电压与并列点系统电压相等； 发电机的频率与系统的频率基本相等； 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。 1） 2） 3） （4） 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
课程名称：电力系统分析综合实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：同步发电机励磁控制实验实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法； 6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图如图l所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控
桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F(保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90?；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90?，实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)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； (2)励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器 面板“它励”指示灯亮； (3)励磁调节器选择恒α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面 板上的“恒α”指示灯亮； (4)合上励磁开关，合上原动机开关； (5)在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意：微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需
福建省雁石发电有限公司 #6机组发电机组 定子绕组冷却水流量试验报告 生产策划部 二0一二年三月 第0 页共5 页
一、试验目的： 鉴于300MW发电机定子绕组出现过因内冷水系统发生堵塞而引发事故，并根据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中第十一项防止发电机损坏事故，防止发电机定、转子水路堵塞、漏水的要求，根据龙岩坑口电厂#6机组A级检修计划安排，于2012年03月日对#6机组发电机定子冷却水系统通流性试验，以判断有无堵塞等异常情况，试验采用超声波探测法。 二、发电机： 型号：QFSN-300-2 额定容量：353MVA/300MW 额定电压：20000V 额定电流：10189A 联接方式：YY 冷却方式：水氢氢 功率因数：0.85 制造厂家：上海发电机厂 三、试验仪器： 多谱勒超声波流量计型号，制造厂家，精度为全量程的± %。 四、试验条件： 发电机两端端盖打开。发电机内冷水系统正常运行，要求进水压力保持正常运行值并压力稳定(0.15MPa），实际 MPa 。 五、试验项目： 1.汽、励两端各支管流量的测量 2.励端出线套管及中性点各支管流量的测量 六、汇水管编号： 在励端以时钟点位置顺时针查的第一根管为#1管，顺时针依次编号，汽端的编号与励端相对应。 七、试验方法及评定标准：
1.用超声波流量计对发电机汽端和励端的所有绝缘引水管的水流量进行测量， 每一根支路复测两次，取平均值作为该支路流量值。 2.以各支路的流量与该端各支路流量的平均值的偏差作为判定该支路流通性的 依据，偏差的计算方法为： K=（Q 支/Q 平均 —1）×100% Q 支 ：支路流量值（L/min） Q 平均 ：汽、励端支路流量的平均值（L/min） 3.评定标准 按照JB/T 6228—2005《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》中5.2 超声波流量法测定子内冷水系统流量部分进行评定 八、试验结果： 1.汽端测量结果： 汽端平均支路水流量： L/min 汽端支路水流量总和： m3/h
一、实验目的 1. 测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。 二、实验内容 1. 掌握永磁同步电机dq坐标系下的电气数学模型以及机械模型。 2. 了解三相永磁同步电机内部结构。 3. 确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。 三、拟需实验器件 1. 待测永磁同步电机1台； 2. 示波器1台； 3. 西门子变频器一台； 4. 测功机一台及导线若干； 5. 电压表、电流表各一件； 四、实验原理 1. 定子电阻的测量 U(例采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量i UUU 的幅值,直到定子电流,,同时记录电机的定子相电流缓慢增加电压矢量如)和零矢量i01U为经过斩波后的等效为三相定子绕组,B、C1达到额定值。如图所示为实验的等效图,A、d I为母线电流采 样结果。当通入直流时，低压直流电压。电机状态稳定以后，电机转子定位，d记录此时的稳态 相电流。因此，定子电阻值的计算公式为： 1I?I,I?I??I (1) dcdba2U2d?R (2) s I3d I d AO U dBC 图1 电路等效模型2．直轴电感的测量 在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合 的位置,也即此时的d轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如Uω=0),d轴定子电流将建立起来，则d轴电压方程可以简化为：),此时电机轴不会旋转(1didi ?dd L??LiLRi?uRiu??(3) ddddqqdd dtdt轴电压输入时的电流响应为：对于d R U t?L)et()?(1?i(4) d R(4)利用式以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应 曲线可以计算得到直轴电感值。RU为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的其 中为稳态时的电流反应，/R R1???t倍时，，电感与电阻的关系式可以写成：L d R?L?t (5)0.632d其中为电流上升至稳态值倍时所需的时间.
实验九三相同步发电机的并联运行 一．实验目的 1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。 二．预习要点 1.三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？ 2.三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？ 三．实验项目 1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。 (1)测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。 (2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。 四．实验设备及仪器 1．MEL系列电机教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。 3．三相可变电阻器90Ω（MEL-04）。 4．波形测试及开关板（MEL-05）。 5．旋转指示灯、整步表（MEL-07）。 6．同步电机励磁电源（位于主控制屏右下部）。 7．功率、功率因数表（或在主控制屏上，或在单独的组件MEL-20、MEL-24）。 五．实验方法及步骤 1．用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 实验接线如图4-4。
原动机选用直流并励电动机M03（作他励接法）。 mA、A1、V1选用直流电源自带毫安表、电流表、电压表（在主控制屏下部）。 R st选用MEL-04中的两只90Ω电阻相串联（最大值为180Ω）。 R f选用MEL-03中两只900Ω电阻相串联（最大值为1800Ω）。 R选用MEL-04中的90Ω电阻。 开关S1、S2选用MEL-05。 交流电压表、电流表、功率表的选择同实验3.1（异步电动机的工作特性）。 同步电机励磁电源固定在控制屏的右下部。 工作原理：三相同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条件。 （1）发电机的频率和电网频率要相同，即f II=f I； （2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即E oII=U I; （3）发电机和电网的相序要相同； 为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。
同步发电机 交接试验项目，应包括下列内容： 1 测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比或极化指数； 2测量定子绕组的直流电阻； 3定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量； 4 定子绕组交流耐压试验； 5 测量转子绕组的绝缘电阻； 6 测量转子绕组的直流电阻； 7转子绕组交流耐压试验； 8测量发电机或励磁机的励磁回路连同所连接设备的绝缘电阻，不包括发电机转子和励磁机电枢； 9发电机或励磁机的励磁回路连同所连接设备的交流耐压试验，不包括发电机转子和励磁机电枢； 10测量发电机、励磁机的绝缘轴承和转子进水支座的绝缘电阻； 11埋入式测温计的检查； 12测量灭磁电阻器、自同步电阻器的直流电阻； 13测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗（无刷励磁机组，无测量条件时，可以不测量）； 14测录三相短路特性曲线； 15测录空载特性曲线； 16测量发电机定子开路时的灭磁时间常数和转子过电压倍
数；
17测量发电机自动灭磁装置分闸后的定子残压； 18 测量相序； 19测量轴电压； 20定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析； 21定子绕组端部现包绝缘施加直流电压测量。 一、测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比或极化指数，应符合下列规定： 1各相绝缘电阻的不平衡系数不应大于 2； 2吸收比：对沥青浸胶及烘卷云母绝缘不应小于1.3；对环氧粉云母绝缘不应小于1.6。对于容量200MW及以上机组应测量极化指数，极化指数不应小于2.0。 二、测量定子绕组的直流电阻，应符合下列规定： 1直流电阻应在冷状态下测量，测量时绕组表面温度与周围空气温度之差应在±3℃的范围内； 2各相或各分支绕组的直流电阻，在校正了由于引线长度不同而引起的误差后，相互间差别不应超过其最小值的2%；与产品出厂时测得的数值换算至同温度下的数值比较，其相对变化也不应大于2%。 三、定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量，应符合下列规定： 1试验电压为电机额定电压的3 倍；
永磁同步电机参数测量实验 一、实验目的 1. 测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。 二、实验内容 1. 掌握永磁同步电机dq 坐标系下的电气数学模型以及机械模型。 2. 了解三相永磁同步电机内部结构。 3. 确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。 三、拟需实验器件 1. 待测永磁同步电机1台； 2. 示波器1台； 3. 西门子变频器一台； 4. 测功机一台及导线若干； 5. 电压表、电流表各一件； 四、实验原理 1. 定子电阻的测量 采用直流实验的方法检测定子电阻。通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量U i (例如U 1)和零矢量U 0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量U i 的幅值,直到定子电流达到额定值。如图1所示为实验的等效图,A 、B 、C 为三相定子绕组,U d 为经过斩波后的等效低压直流电压。I d 为母线电流采样结果。当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。因此，定子电阻值的计算公式为： 1 ,2 a d b c d I I I I I ===- (1) 23d s d U R I = (2) 图1 电路等效模型 2． 直轴电感的测量 在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d 轴位置。测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状
态。向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如U 1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d 轴定子电流将建立起来，则d 轴电压方程可以简化为： d d d q q d di u Ri L i L dt ω=-+d d d d di u Ri L dt =+ (3) 对于d 轴电压输入时的电流响应为： ()(1)d R t L U i t e R -=- (4) 利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。 其中U /R 为稳态时的电流反应，R 为测得的电机定子电阻。由上式可知电流上升至稳态值的0.632倍时，1d R t L - =-，电感与电阻的关系式可以写成： 0.632d L t R =? (5) 其中t 0.632为电流上升至稳态值0.632倍时所需的时间. 3． 交轴电感的测量 测出L d 之后,在q 轴方向(d 轴加90°)施加一脉冲电压矢量。电压矢量的作用时间一般选取的很短,小于电机的机械时间常数,保证电机轴在电压矢量作用期间不会转动。则q 轴电压方程可以简化为： q q q d d q di u Ri L i L dt ωωψ=+++ q q q q di u Ri L dt =+ (6) q 轴电流将按如下的指数形式建立: ()(1)q R t L U i t e R -=- (7) 利用测量直轴电感的方法同样可以测量交轴电感。 此外，由于没有正好超前d 轴90°的电压矢量，需要施加一个60°和120°合成矢量来完成等效q 轴电压矢量的施加过程。并且在进行脉冲电压实验的过程中,电压幅值和作用时间 应选择适当。电压幅值选择太小,影响检测精度,过大可能使电流超过系统限幅值影响系统安全。作用时间过短,采样点少,获取的电流信息少,也会影响检测精度,作用时间过长,电流同样可能过大影响系统安全，并且电机容易发生转动。 4． 反电势系数的测量 采用空载实验法，即用测功机带动被测永磁同步电机以一定的转速旋转，同时保持被测电机负载开路，测试此时的电机空载相电压，即为反电势电压。结合转速、反电势可以计算得出相应的反电势系数，计算公式如下： 1000e E K n = ? (8) 式中：E 为反电势，n 为转速。电机的反电势系数，其定义为每1000PRM 时电机每相绕组上的反电势电压的有效值（请注意不是线线电压，是线到中性线的电压，单位为：V/KRPM/相） 这种方法需要将被测电机运行至发电状态，并且需要负载开路手动测试反电势。
发电机试验报告
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发电机试验报告 设备名称：#1发电机 试验性质：检 修 试验日期：2009年08月22日 铭牌： 气温：29 ℃ 型 号 WX21Z-073L LT 额定功率 135MW 额定电压 13800V 额定电流 6645A 转子电流 1408A 转子电压 233V 功率因数 0.85 额定转速 3000转/分 接线方式 Ｙ 相 数 3相 出厂编号 135005 出厂时间 2006.09 绝缘等级 F 产品技术条件 制造厂家 济南发电设备厂 1、绝缘电阻及吸收比测量：（单位：G Ω） 相 别 耐压前 耐压后 使用仪器 R 60 R 60 A 1.8 TE3672绝缘电阻测试仪 B 1.8 C 1.8 2、直流电阻；（单位；ｍΩ） 相别 阻值 相见误差 使用仪器 A 1.049 0.57% TEZC40变压器直 流电阻测试仪 B 1.052 C 1.055 3、直流耐压及泄漏电流：（单位：μA ） 相 别 10kv （60S ） 14kv （60S ） 20kv （60S ） 27 kv （60S ） 使用仪器 A 5 8 17 48 TEZC40变压器直流电阻测试仪 B 5 7 12 41 C 6 7 12 48 4、交流耐压： 相 别 试验电压 （KV ） 持续时间（S ） 低压电流（A ） 电感电流（m A ） 高压电流（m A ） 结 论 使 用 仪 器 A 20 60 合格 B 20 60 合格 C 20 60 合格 5、转子绕组绝缘电阻； 测量部位 绝缘电阻值 使用仪器 绕组----轴 500M Ω DY30--1绝缘电阻测试仪 6、转子绕组直流电阻；（ｍΩ）
三相同步发电机的运行特性实验报告
一、实验目的 1. 掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因数负载特性的实验求取法。 2.学会用实验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳太参数。 二、实验内容： 1.空载实验：在n=nN，I=0的条件下，测取同步发电机的空载特性曲线Uo=f(If)。 2.三相短路实验：在n=n N，U=0的条件下，测取同步发电机的三相短路特性曲线I k=f(I f). 3..求取零功率因数负载特性曲线上的一点，在n=nN；U=UN；cos?≈0的条件下，测取当I=IN 时的If值。 三、实验仪器及其接线 1.实验仪器如下图所示：
2.实验室实际接线图如下图所示： 图1 实验室实际接线图 四、实验线路及操作步骤： 1. 空载实验 实验接线图如图2所示 图2 实验接线图 实验时启动原动机（直流电动机），将发电机拖到额定转速，电枢绕组开路，调节励磁电流使电枢空载电压达到120%U N值左右，读取三相线电压和励磁电流，作为空载特性的第一点。然后单方向逐渐减小励磁电流，较均匀地测取8到9组数据，最后读取励磁电流为零时的剩磁电压，将测量数据记录于表1中。
表1 空载实验数据记录 n=no=1500转/分 I=0 （1）表1中 U 0=3 AC BC AB U U U ++ U 0*=N U U 0 I f =I ′f +ΔI f0 I I fo f I f = * I f0为U 0= U N 时的I f 值，在本实验室中取U N =400V,I N =3.6A 。 （2）若空载特性剩磁较高，则空载特性应予以修正，即将特曲线的的直线部分延长与横轴相交，交点的横坐标绝对植ΔI f0即为修正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上ΔI f0，即得通过坐标原点之空载校正曲线。如图3所示。 图3 空载特性曲线校正 2.短路实验 实验线路图如图2所示。在直流电动机不停机状态下，并且，发电机励磁电流等于零的情况下，这时合上短路开关K 2，将电枢三相绕组短路，将机组转速调到额定值并保持不变，逐步增加发电机的励磁电流I f ，使电枢电流达到（1.1-1.2）倍额定值，同时量取电枢电流和励磁电流，然后逐步减小励磁电流直到降为0为止。其间共同读取5-6组数据，记于表2中。