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 QF, QF,检查系统电压接近额定值380V7 •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；&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）观察与分析1 •操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显示的发电机和系统频率观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及旋转速度与频差方向及频差大小的对应关系；观察并记录不同频差方向，不同频差大小时的模拟式整步表的指针旋转方向及旋转速度、 频率平衡表指针的偏转方向及偏转角度的大小的对应关系；2. 操作励磁调节器上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察并记录不同电压差方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和偏转角度的大小的对应关系；3•调节转速和电压，观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭锁、相差闭锁灯亮熄规律；4 •将示波器跨接在“发电机电压”测孔与“系统电压”测孔间，观察正弦整步电压（即脉动电压）波形，观察并记录整步表旋转速度与正弦整步电压的周期的关系； 观察并记录电压幅值差大小与正弦整步电压最小幅值间的关系；观察并记录正弦整步电压幅值达到最小值得时刻所对应的整步表指针位置和灯光位置；图1正弦整步电压波形图2三角波波形5 •用示波器跨接到“三角波”测孔与“参考地”测孔之间，观察线性整步电压（即三角波）的波形，观察并记录整步表旋转速度与线性整步电压的周期的关系； 观察并记录电压幅值差大小与线性整步电压最小幅值间的 关系；观察并记录线性整步电压幅值达到最小值得时刻所对应的整步表指针位置和灯光位置。
cc fj&aF 匕■*图3灯光位置和脉冲宽度对比 a图4灯光位置和脉冲宽度对比 b(三) 手动准同期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 Oo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本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！ ！ ！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
2) 频率差相角差条件满足，电压差不满足， Vf>VX和VffXf FV<顺时针逆时针P (kW正偏反偏反偏反偏正偏正偏Q (kVAR)不变反偏正偏反偏正偏正偏注：有功功率P和无功功率 Q也可以通过微机励磁调节器的显示观察四） 半自动准同期将“同期方式”转换开关置“半自动”位置，按下准同期控制器上的“同期”按钮即向准同期控制器发出 同期并列命令，此时，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快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 Oo位置时，整步表圆盘中心灯亮，表示全部条件满足，准同期控制器会自动发出合闸命令， “合闸出口”灯亮，随后 DL灯亮，表示已经合闸。
同期命令指示灯 熄，微机正常灯恢复正常闪烁，进入待命状态五） 全自动准同期将“同期方式”转换开关置“全自动”位置；按下准同期控制器的“同期”按钮，同期命令指示灯亮，微 机正常灯闪烁加快，此时，微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即 发出合闸命令在全自动过程中，观察当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，调速器上有什么反应；当“升压”或“降 压”命令指示灯亮时，微机励磁调节器上有什么反应当一次合闸过程完毕，控制器会自动解除合闸命令，避免 二次合闸；此时同期命令指示灯熄，微机正常灯恢复正常闪烁六） 停机当同步发电机与系统解列之后，按调速器的“停机 /开机”按钮使“停机”灯亮，即可自动停机，当机组转速降到85鳩下时，微机励磁调节器自动逆变灭磁待机组停稳后断开原动机开关，跳开励磁开关以及线路和无 穷大电源开关切断操作电源开关四、实验过程分析1 •比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程；答：1）手动准同期并列过程：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、频率差在允许的范围内，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宣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 0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）自动准同期并列合闸过程：将“同期方式”转换开关置“全自动”位置，按下准同期控制器的“同期按钮”，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快，此时，微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即发出合闸命令 当一次合闸过程完毕， 控制器会自动解除合闸命令， 避免二次合闸;此时同期命令指示灯熄灭，微机正常灯恢复正常闪烁手动并列过程基本上是由人工操作和调整相关仪器来完成整个合闸工作，操作繁琐，精度与个人操作有关，自动准同期合闸的过程基本上都是由计算机来完成，操作方便，精度高2 •分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关；答：1）电压幅值影响，冲击电流主要为无功分量；2） 合闸相角差的影响，该值较小时，冲击电流主要是有功分量。
3） 频率不相等时，如果合闸时间不恰当，可能在较大相角差时合闸，弓I起较大冲击电流；如果合闸信号时间恰当，可能在两电压重合的时间合闸，从而使冲击电流等于零3 •分析正弦整步电压波形的变化规律；? ?答：由图1可以看出，正弦整步电压波形的包络是正弦型的，即 Ug和Ux之差幅值是的包络是正弦变化答：最大允许滑差角频率 sy ey. | tc4 .滑差频率f s，开关时间tyq的整定原则tQF其中ey决定于发电机的允许冲击电流最大值， tQF、 tc分别是断路器动作误差时间、自动装置动作误差时间 fs可以由此求出越前时间 tyq tc tQF , tc是自动装置合闸信号输出回路的动作时间， tQF是并列断路器合闸时间注意事项：1 .手动合闸时，仔细观察整步表上的旋转灯，在旋转灯接近 0O位置之前某一时刻合闸2. 当面板上的指示灯、数码管显示都停滞不动时，此时微机准同期控制器处于“死机”状态，按一下“复位”按钮可使微机准同期控制器恢复正常3. 微机自动励磁调节器上的增减磁按钮按键只持续 5秒内有效，过了 5秒后如还需调节则松开按钮，重新按下4•在做三种同期切换方式时，做完一项后，需做另一项时，断开断路器开关，然后选择“同期方式”转换开关。
五、思考题1 •相序不对（如系统侧相序为 A、B、C、为发电机侧相序为 A C、B），能否并列为什么答：不能并列相序不同相当于短路，会形成很大的环流，进而损坏设备2•电压互感器的极性如果有一侧（系统侧或发电机侧）接反，会有何结果? ?答：会使得Ug和Ux相角相差180如果仍以相同条件进行同期合闸，合闸时候的压差是最大的，合闸将引起很大的冲击电流3 •准同期并列与自同期并列，在本质上有何差别如果在这套机组上实验自同期并列，应如何操作答：本质区别是 是否检测同期自同期是系统将电机拉入同步，因此不需检测同期准同期是发电机与电网相序相同、电压相等、频率相等、相位相同才能合闸4•合闸冲击电流的大小与哪些因素有关频率差变化或电压差变化时，正弦整步电压的变化规律如何答：这是存在合闸相角差 e 的现象，应该采取恒定越前相角或者恒定越前时间方法进行合闸操作5 •当两侧频率几乎相等， 电压差也在允许范围内， 但合闸命令迟迟不能发出， 这是一种什么现象应采取什么措施解决答：初相位差别大了在要同步的系统相和发电机相之间接一只零值电压表（量值为二倍相电压） ，细调发电机的转速使频率与系统频率接近， 当零值电压表指示为零时，表明二者相位一致了。
但是这个时机是很短促的。