为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划三相同步发电机的并网运行实验报告三相同步发电机的并网运行一、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、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。3、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。4、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倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。四、实验方法2、屏上挂件排列顺序D52、D53、D34-23、用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行三相同步发电机与电网并联运行必须满足下列条件：(1)发电机的频率和电网频率要相同，即f=f；(2)发电机和电网电压大小、相位要相同，即E0=U；(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。4、旋转灯光法(1)按图5-4接线。三相同步发电机选用DJ18，的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。Rst选用R2上180电阻，Rf1选用R1上1800阻值，Rf2选用R3上900与900并联加R4上90与90并联共495阻值,R选用R6上90固定电阻。开关S1选用D52挂箱，S2选用D53挂箱。并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端。(2)三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“启动”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。图5-4三相同步发电机的并联运行(3)按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机电枢串联起动电阻Rst，并调至最大位置。励磁调节电阻Rf1调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源)，起动并使电机转速达到同步转速1500r/min。将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端(图示右端)，调节Rf2以改变的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。(4)观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停止”按钮)，并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动MG。(5)当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网(电源)电压相同。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，此时接通D53整步表上琴键开关，观察D53上V表和HZ表上指针在中间位置，S表指针缓慢旋转。待A相灯熄灭时合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行。(6）停机时应先断开D53整步表上琴键开关，然后按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。5、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。(1)在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端(图示右端)，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。(2)按他励电动机的起动步骤起动MG，并使MG升速到接近同步转速(14851515r/min之间。(3)调节同步电机励磁电源调压旋钮或Rf2，以调节If使发电机电压约等于电网电压220伏。(4)将开关S2闭合到R端。R用90固定阻值(约为三相同步发电机励磁绕组电阻的10倍)。(5)合上并网开关S1，再把开关S2闭合到励磁端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速被牵入同步，再接通D53上整步表开关。6、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节(1)按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。(2)并网以后，调节校正直流测功机MG的励磁电阻Rf1和发电机的励磁电流If使同步发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励磁电流If=If0。(3)保持这一励磁电流If0不变,调节直流电机的励磁调节电阻Rf1，使其阻值增加，这时同步发电机输出功率P2增大。(4)在同步机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数共取数据67组记录于表5-8中。7、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节(1)测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。1)按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。2)保持同步发电机的输出功率P20。3)先调节Rf2使同步发电机励磁电流If上升(调节应先调节900并联900部分，调至零位后用导线短接，再调节90并联90部分)，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。4)减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。5)继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增大。6)在这过励和欠励情况下读取数据9-10组记录于表5-9中。/3表中：I?(2)测取当输出功率等于倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。1)按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。2)保持同步发电机的输出功率P2等于倍额定功率。3)增加同步发电机励磁电流If，使同步发电机定子电流上升到额定电流，记录此点同步发电机励磁电流If，定子电流I。4)减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。5)继续减小同步电机励磁电流If，这时定子电流又将增大至额定电流。6)在这过励和欠励情况下共取数据910组并记录于表5-10中。表中：I?/3五、实验报告1、评述准确同步法和自同步法的优缺点。2、试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果？3、试述三相同步发电机和电网并联运行时有功功率和无功功率的调节方法。4、画出P20和P2倍额定功率时同步发电机的V形曲线，并加以说明。三相同步发电机并网运行一.实验目的1.学习三相同步发电机投入并网运行的方法。2.测试三相同步发电机并网运行条件不满足时的冲击电流。3.研究三相同步发电机并网运行时的静态稳定性。4.测试三相同步发电机突然短路时的短路电流。二.实验原理1.同步发电机的并网运行把同步发电机并联至电网的手续称为整步亦称为并列或并车。在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步电机损坏，避免电力系统受到严重的干扰。双方应有相同的相序，相同的电压，相同的或接近相同的频率，相同的电压初相位。2.同步发电机的静态稳定性所谓同步发电机的静态稳定性是指发电机在某个运行下，突然受到任意的小干扰后，能恢复到原来的运行状态的能力。同步发电机在并网运行中受到较小的扰动后，若能自动保持同步运行，则该机就具有静态稳定的能力。发电机输出的电磁功率与功角的关系为：发电机的功角特性曲线如图所示PE?Usin?PX0smaxsin?假定在某一正常运行情况下，发动机向无限大系统输送的功率为P0,由于忽略了发动机内部损耗及机组的摩擦、风阻等损耗假定在某一正常运行情况下，风阻等损耗，P0即等于原动机输出的机械功率Pr.。由图可见，当输送P0时有两个运行点a和b。考虑到系统经常不断受到各种小的扰动，从下面的分析可以看到，只有a点是能保持静态稳定的实际运行点，而b点是不可能维持稳定运行的。先分析a点的运行情况。如果系统中楚湘某种顺势的微小扰动，使功角增加了一个微小增量，则发呆年技术处的电磁功率达到与图中a相对应的值。这是，由于原动机的机械功率Pr保持不，仍为Po因此，发电机输出的电磁功率大于原动机的机械功率。即转子过剩转矩为负值，因而，由转子运动方程可知，发电机转子将减速，由于在运动过程中存在阻尼作用，经过一洗了微小振荡后运行点又回到a点。同样，如果小扰动使功角减小了，则发电机输出的电磁功率为点的对应值，这时输出的功率小于输入的机械功率，转子过剩转矩为正，转子将加速，同样经过一系列振荡后又回到了运行点a。由上可见，在运行带你a，当系统受到小扰动后能够自动恢复到原先的平衡状态，因此时静态稳定的。B点的情况完全不同，如果小扰动使功角有个增量，则发电机输出的电磁功率将减少到与b点对应的值，小于机械功率。过剩的转矩为正，功角将进一步增大。而功角增大时，与之相应的电磁功率又将进一步减小。这样继续下去，功角不断增大，运行点不再返回到b点，的不断增大标志着发电机与无限大系统失去同步，系统中电流电压和功率的大幅度的波动，系统无法正常运行。故b点是不稳定的，即发电机没有能力维持在b点运行。由上面的分析可知，发电机能否保持同步运行的能力，决定于发电机离开同步速度时，由于的变化所引起的电磁功率增量对转子的作用。当外界扰动造成发电机的功角增大时，电磁功率增量大于零，功角减小时，电磁功率增量小于零。这样，一旦扰动消失，发电机就恢复同步运行。所以，凡处于功角特性曲线上升部分的工作点，都是静态稳定的，下降部分的工作点是静态不稳定的。或者说功角特性曲线上功角和电磁功率同时增大。或者同时减少的那部分是静态稳定的。静态稳定的条件用数学表达为d?M?0，我们称M为比整补功率，又称为d?整补功率系数，其大小可以说明发电机维护同步运行的能力，即说明静态稳定的程度，用Pss表示：Pss?dpd?m?U0xcos?s?角越小，Pss数值越大，发电机越稳定。由E和PE可知，当?小于90d?时，d?E为正值，在这个范围内发电机的运行是稳定的，但当?愈接近90，其值愈小，稳定的程度愈低。当?等于90时，是稳定和不稳定的分界点，称为静态稳定极限。Pem与Pen之比称为静态过载能力Km，即K?PmemenU0U0?/sin?XdXd1sin?一般要求Km，也可以说发电机带额定有功负载运行时静态稳定储备有功在70%以上，因此额定功角?N一般应该是30左右3.同步发电机的突然短路如图为一恒定电势源供电的简单三相电路短路前电路处于稳态，每相的电阻和电感分别为R?R?和L?L?。由于电路对称，只sin?t?E写出一相的电势和电流如下：式i?Isin?t?e?mm式中，Im?R?R?L?L?22m