160122_E1实验一报告.doc

《电力系统动态模拟综合实验》 实 验 报 告 实验名称 发电机及系统短路故障影响实验 姓名 学号 日期 2015.5.19 地点 动力楼118 成绩 教师 电 气 工 程 学 院 东 南 大 学 1.实验目的： （1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。 （2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。 （3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。 2.实验内容： 在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。 3.实验原理（实验的理论基础）： 根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量 图1.发电机短路电流波形图 iw(∞)为强制分量，不衰减 ?iw为按此时励磁绕组的时间常数Td’衰减的分量 ?iw2为按直轴阻尼绕组的时间常数Td’’衰减的分量 iα和i2w为按定子绕组的时间常数Ta衰减的分量 根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。包络线中分线即直流分量。将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。根据发电机参数，Td’和Td’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值iw(∞)。在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组： 由此可以求出?iw，?iw2。方程中iw(∞)，I1，I2皆为减去对应时刻直流分量后的值。 实验时，对短路电流波形进行录波，再通过作图求取相关电流分量值及短路初始相角，可分析短路故障时对发电机运行状态的影响。 本实验的一次主接线示意图如下所示： 图2.实验系统一次主接线图 在本次实验中，其主接线如图1所示，短路点有D11，D12，D13三个可选，其中D12短路点相当于03G发电机出口短路。在线路发生三相短路故障时，发电机定子绕组的极品周期电流将随时间发生变化，最终变为稳态短路电流。 5.实验方法及数据处理（实验步骤及数据处理方法，包括原始数据，图表等）： 实验步骤： （1）无穷大系统启动： 所谓无穷大电源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，在动模试验系统中是将交流市电经感应调压器和升压变压器升压至1000V后作为试验用无穷大电源。部分无穷大电源还包含移相变压器，具有调相功能。对无穷大电源的操作主要在操作试验台上进行，其控制台操作按钮示意图如下图所示。 图3.无穷大电源控制台操作按钮示意图 在操作控制台上找到无穷大电源监控单元，在按下【合】红色按钮之后，红色按钮的指示灯亮红色，【跳】按钮绿色按钮指示灯灭，同时感应调压器原方已接通了动力电源，调压变压器带电。按下【升压】黄色按钮，可以提高无穷大电源母线电线电压，同时观察上方仪表中电压的值是否为试验要求值（线电压UL为1000V）。先观测三相电压是否对称，最后按下【合闸】钮，投入无穷大电源使无穷大母线带电。 （2）发电机启动： 发电机启动与无穷大系统类似，只不过要复杂一些；图4为同步发电机03G相关控制台操作按钮示意图。启动时，先弹出【开/关机】按钮(白色方形“开机令”按钮)，合【调速】电源开关（红色圆形按钮），同时观察发电机转速。当发电机转速接近额定转速时，弹出【启励/灭磁】按钮 (白色方形“启励”按钮)，合【励磁】电源开关（红色圆形按钮），此时发电机机端电压建立。 图4.同步发电机03G控制台操作按钮图 （3）线路送电： 线路送电操作就是在无穷大系统启动后，按照主接线的连接（如图2），将线路开关QF51\QF52\QF53\QF54合闸。合闸时，在操作控制台上找到相关开关的操作按钮，按下【红色】操作按钮为合闸，【绿色】操作按钮为分闸，同时观察监控界面。 （4）发电机同期并列： 实验系统的同期方式为自动准同期方式，发电机的同期点是发电机升压变高压侧的03QF开关；操作时，首先要保证03QF开关两侧已带电，在同期选择面板上操作【旋转按钮】选择同期对象03G，按下【同期】开关。观察同期控制器面板中的数显和指示灯（如图5），其中LED旋转灯显示发电机端电压和系统电压相位差，当两者相位基本相同时，并且系统侧与发电机测的电压幅值与频率接近时，按下【同期命令】操作按钮，进行发电器并网操作，当满足同期的三个条件时，同期装臵将自动合闸【03QF】开关，则表示并网成功。 图5.