调差单元是并列运行各同步发电机之间合理分配无功功率的关键环节。所谓合理分配无功功率，就是指负荷总无功功率按机组容量百分比（即标么值）相等的原则分配给各并列机组。调差系数的计算：AU /U×100%8(%) = -(3-1)AQ/ON分析可知：负荷无功功率增量在并列运行机组之间分配时，调差系数较大的机组分得的无功功率增量的标么值较小，调差系数较小的机组，分得的无功功率增量的标么值较大：因此为了按机组容量标幺值相等的原则合理分配负荷无功功率增量，必须要求并列运行机组的调差系数均相等。5.励磁系统稳定器励磁系统稳定器又称阻尼器。从原理上讲，它是一个转子电压微分负反馈环节，常用在三机励磁系统中，起抑制机端电压超调和阻尼励磁系统振荡的作用。6.电力系统稳定器电力系统稳定器对大容量发电机组、远距离、重负荷输电场合必不可少。大容量发电机和远距离输电线路使电抗增加，重负荷使功率角加大，导致稳定性减弱。电力系统稳定器引入有功功率和/或转速信号，参与励磁调节进行补偿，增加阻尼、抑制振荡，可提高输送线路功率和运行稳定性。7.励磁限制器为保证同步发电机组安全可靠稳定运行，有必要设置完善的励磁限制与保护措施。（五）励磁控制系统实验原理实验用的励磁控制系统示意图如图3-1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（保持机端电压稳定）、恒I（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。15
15 调差单元是并列运行各同步发电机之间合理分配无功功率的关键环节。所谓合理分配 无功功率，就是指负荷总无功功率按机组容量百分比（即标幺值）相等的原则分配给各并 列机组。 调差系数的计算： 100% / / (%) N N × Δ Δ = − Q Q U U δ (3-1) 分析可知：负荷无功功率增量在并列运行机组之间分配时，调差系数较大的机组分 得的无功功率增量的标幺值较小，调差系数较小的机组，分得的无功功率增量的标幺值 较大；因此为了按机组容量标幺值相等的原则合理分配负荷无功功率增量，必须要求并 列运行机组的调差系数均相等。 5．励磁系统稳定器 励磁系统稳定器又称阻尼器。从原理上讲，它是一个转子电压微分负反馈环节，常 用在三机励磁系统中，起抑制机端电压超调和阻尼励磁系统振荡的作用。 6．电力系统稳定器 电力系统稳定器对大容量发电机组、远距离、重负荷输电场合必不可少。大容量发 电机和远距离输电线路使电抗增加，重负荷使功率角加大，导致稳定性减弱。电力系统 稳定器引入有功功率和/或转速信号，参与励磁调节进行补偿，增加阻尼、抑制振荡，可 提高输送线路功率和运行稳定性。 7．励磁限制器 为保证同步发电机组安全可靠稳定运行，有必要设置完善的励磁限制与保护措施。 （五）励磁控制系统实验原理 实验用的励磁控制系统示意图如图 3-1 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 UF（保持机端电压稳定）、恒 IL（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
老互发电机机WL-04B型做机励雄制节器PA4白开励KM2KM4AJfTC2KM6同步发电机7KM2本?FU5~7f2PV4RMAKM5它动KM3,F手动磁TSL至XMITCL#~220V注：SAV为切换开关图3-1励磁控制系统示意图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。六、实验预习1.预习同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务；2.预习励磁系统的励磁方式及特点：3.预习三相全控桥整流的工作原理、逆变的工作波形：七、实验步骤和数据记录3.1不同控制角（α）对应的励磁电压波形的观察（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：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16
16 图 3-1 励磁控制系统示意图 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。 六、 实验预习 1．预习同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2．预习励磁系统的励磁方式及特点； 3．预习三相全控桥整流的工作原理、逆变的工作波形； 七、 实验步骤和数据记录 3.1 不同控制角（α ）对应的励磁电压波形的观察 （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
需要调节，则松开按钮，重新按下。实验时，调节励磁电流为表3-1规定的若于值，记下对应的α角（调节器对应的显示参数为“CC”，同时通过接在Ud+、Ud-之间的示波器观测全控桥输出电压波形，并由电压波形估算出a角，另外利用数字万用表测出电压Ufd和Uac将以上数据记入下表，通过Ufd，Uac和数学公式也可计算出一个α角来；完成此表后，比较三种途径得出1的α角有无不同，分析其原因。表3-1励磁电流Ifd0. 0A0.5A1.5A2.5A显示控制角a励磁电压Ufd交流输入电压Uac由公式计算的α示波器读出的1（6）调节控制角大于90度但小于120度，观察全控桥输出电压波形，与课本所画波形有何不同？为什么？（7）调节控制角大于120度，观察全控桥输出电压波形，与课本所画波形有何不同？为什么？3.2同步发电机起励和灭磁实验同步发电机的起励有三种：恒U方式起励，恒α方式起励和恒I方式起励。其中，除了恒α方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在它励和自并励两种励磁方式下进行。恒U方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励”的两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上：跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为85%115%额定电压：“跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，而“设定电压起励”方式通常用手励磁系统的调试试验。恒I方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为20%额定电压左右：恒α方式起励只适用于它励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节逐渐增加励磁，完成起励建压任务。1.恒U方式起励步骤及数据分析（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒U”按钮选择恒U控制方式，此时恒U指示灯亮：（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组；17
17 需要调节，则松开按钮，重新按下。 实验时，调节励磁电流为表 3-1 规定的若干值，记下对应的 α 角（调节器对应的 显示参数为“CC”），同时通过接在 Ud+、Ud-之间的示波器观测全控桥输出电压波形，并 由电压波形估算出 α 角，另外利用数字万用表测出电压 Ufd 和 UAC，将以上数据记入下 表，通过 Ufd，UAC和数学公式也可计算出一个 α 角来；完成此表后，比较三种途径得出 的 α 角有无不同，分析其原因。 表 3-1 励磁电流 Ifd 0.0A 0.5A 1.5A 2.5A 显示控制角 α 励磁电压 Ufd 交流输入电压 UAC 由公式计算的 α 示波器读出的 α （6）调节控制角大于 90 度但小于 120 度，观察全控桥输出电压波形，与课本所画 波形有何不同？为什么？ （7）调节控制角大于 120 度，观察全控桥输出电压波形，与课本所画波形有何不 同？为什么？ 3.2 同步发电机起励和灭磁实验 同步发电机的起励有三种：恒 UF方式起励，恒 α 方式起励和恒 IL方式起励。其 中，除了恒 α 方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励都可以分别在它励 和自并励两种励磁方式下进行。 恒 UF方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统电压起励” 的两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手动设定，起励后的发电 机电压稳定在手动设定的电压水平上；跟踪系统电压起励，是指电压设定值自动跟踪系 统电压，人工不能干预，起励后的发电机电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有 效跟踪范围为 85%～115%额定电压；“跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默 认的起励方式，而“设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。 恒 IL方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设定，人工不 能干预，起励后的发电机电压一般为 20%额定电压左右；恒 α 方式起励只适用于它励励 磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节逐渐增加励磁，完成起励建压任务。 1．恒 UF方式起励步骤及数据分析 （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”； （2）按下“恒 UF”按钮选择恒 UF控制方式，此时恒 UF指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭 磁位置； （4）启动机组；
（5）当转速接近额定时，（频率≥47Hz），将“灭磁”按钮松开，发电机起励建压。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。录波，观察起励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数，稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可以让发电机自动完成起励，其操作步骤如下：（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒Ur”按钮选择恒Ur控制方式，此时恒Ur指示灯亮：（3）使调节器操作面板上的“灭磁”按钮为弹起松开状态（注意，此时灭磁指示灯仍然是亮的）；（4）启动机组；（5）注意观察，当发电机转速接近额定时（频率≥47Hz），灭磁灯自动熄灭，机组自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预，这就是发电厂机组的正常起励方式。同理，发电机停机时，也可由转速控制逆变灭磁。改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁），观察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。按下灭磁按钮并断开励磁开关，将“励磁方式开关”改切到“微机它励”位置，恢复投入“励磁开关”（注意：若改换励磁方式时，必须首先按下灭磁按钮并断开励磁开关！否则将可能引起转子过电压，危及励磁系统安全。）本励磁调节器将它励恒U运行方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式（这里只是为了试验方便，实际励磁调节器不论何种励磁方式均可有两种恒U起励方式），起励前充许运行人员手动借助增减磁按钮设定电压给定值，选择范围为0～110%额定电压。用灭磁和解除灭磁的方法，重复进行不同设定值的起励试验，观察起励过程，记录设定值和起励后的稳定值。（6）选择它励恒U#方式，开机建压不并网，改变机组转速45HZ～55HZ，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角α的关系数据：（此操作必须在开机方式为微机手动条件下进行）表3-2发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压控制45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz18
18 （5）当转速接近额定时，（频率≥47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机起励建压。 注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和电压表）。录波，观察起 励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数，稳定时间等指标，记录起励后的 稳态电压和系统电压。 上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可以让发电 机自动完成起励，其操作步骤如下： （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关”； （2）按下“恒 UF”按钮选择恒 UF控制方式，此时恒 UF指示灯亮； （3）使调节器操作面板上的“灭磁”按钮为弹起松开状态（注意，此时灭磁指示 灯仍然是亮的）； （4）启动机组； （5）注意观察，当发电机转速接近额定时（频率≥47Hz），灭磁灯自动熄灭，机组 自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预，这就是发电厂机组的正 常起励方式。同理，发电机停机时，也可由转速控制逆变灭磁。 改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁），观察记录发 电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的稳定电压。 按下灭磁按钮并断开励磁开关，将“励磁方式开关”改切到“微机它励”位置，恢 复投入“励磁开关”（注意：若改换励磁方式时，必须首先按下灭磁按钮并断开励磁开 关！否则将可能引起转子过电压，危及励磁系统安全。）本励磁调节器将它励恒 UF 运行 方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式（这里只是为了试验方便，实际励磁调 节器不论何种励磁方式均可有两种恒 UF 起励方式），起励前允许运行人员手动借助增减 磁按钮设定电压給定值，选择范围为 0～110%额定电压。用灭磁和解除灭磁的方法，重 复进行不同设定值的起励试验，观察起励过程，记录设定值和起励后的稳定值。 （6）选择它励恒 UF方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ～55HZ，记录频 率与发电机电压、励磁电流、控制角 α 的关系数据；（此操作必须在开机方式为微机手 动条件下进行） 表 3-2 发电机频率 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角 45Hz 46Hz 47Hz 48Hz 49Hz 50Hz 51Hz 52Hz
53Hz54Hz55Hz2.恒I方式起励步骤（1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式或者“微机它励”方式，投入“励磁开关”；（2）按下“恒I”按钮选择恒I控制方式，此时恒I指示灯亮：（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组：（5）当转速接近额定时（频率>=47Hz），将“灭磁”按钮松开，发电机自动起励建压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以自由调整发电机电压。（6）选择它励恒I方式，开机建压不并网，改变机组转速45HZ55HZ，记录频率与发电机电压、励磁电流、控制角的关系数据：（此操作必须在开机方式为微机手动条件下进行）表3-3发电机频率发电机电压励磁电流励磁电压控制45Hz46Hz47Hz48Hz49Hz50Hz51Hz52Hz53Hz54Hz55Hz3.恒α方式起励步骤（1）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关”（2）按下恒α按钮选择恒α控制方式，此时恒α指示灯亮；（3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭磁位置；（4）启动机组：（5）当转速接近额定时（频率》=47Hz），将“灭磁”按钮松开，然后手动增磁，直19
19 53Hz 54Hz 55Hz 2．恒 IL方式起励步骤 （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式或者“微机它励”方式，投入“励 磁开关”； （2）按下“恒 IL”按钮选择恒 IL控制方式，此时恒 IL指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭 磁位置； （4）启动机组； （5）当转速接近额定时（频率>=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机自动起励建 压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以自由调整发电机电压。 （6）选择它励恒 IL方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ～55HZ，记录频率 与发电机电压、励磁电流、控制角 α 的关系数据；（此操作必须在开机方式为微机手动 条件下进行） 表 3-3 发电机频率 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角 45Hz 46Hz 47Hz 48Hz 49Hz 50Hz 51Hz 52Hz 53Hz 54Hz 55Hz 3．恒 α 方式起励步骤 （1）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关”； （2）按下恒 α 按钮选择恒 α 控制方式，此时恒 α 指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表示处于灭 磁位置； （4）启动机组； （5）当转速接近额定时（频率>=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，然后手动增磁，直