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实验二、同步发电机综合实验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、同步发电机并网运行a、双方应有相同的相序b、双方应有相同的电压c、双方应有相同的或接近的频率d、双方应有相同的电压初相位所以，在并网之前用电压表来测得汇流排的电压和正待并列的发电机的端电压的差值，其值大小反应了两端的电压差。调节发电机的励磁电流，使双方的电压相等。其次，调节原动机的输入的机械功率的大小，就可使发电机的频率和电网的频率达到一致。相序的统一，一号发电机可以用调整电网的相角来完成，二号的相序通过调节发电机原动机的机械功率来一致。2、同步电机的静态稳定性所谓同步发电机的静态稳定性指发电机在某个运行下，突然受到小干扰，能恢复原来的运行状态。发电机能否保持同步运行的能力（静态稳定性），决定于发电机离开同步速度时，功角的变化所引起的电磁功率增量对转子的作用。当功角增大时，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，就可以保持其以同步转速运行。3、同步电机突然短路短路前电路处于稳态，当在某点发生三相短路，整个电路将分成两个独立的回路，与电源连接的回路会达到新的稳态值，另一部分电流将会逐步衰减到零。即为突然短路。4、短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值称为冲击电流，主要用来校验电气设备的电动力稳定度。三、实验线路四、实验结果及分析1、在短路器断开的情况下，测出电网和发电机的电压波形并找到并网条件满足的点，确定并网的时间，进行并网实验，测试并网时的冲击电流原动机的输入参数并网时的波形及冲击电流的波形分析：由实验结果可以得到，满足并联条件的点为（0，0.083）（0,0.93）；并网的时间为t=5.14s;并网试验后的最大冲击电流约为6000A.平稳后的电流仅为650A左右。1、调整发电机的运行条件，分别在初相位不同时和电压幅值不同时，进行并网实验，测试并网时的冲击电流。实验参数（1）幅值相同，相位不同时并网参数结果分析：t=3.895s时冲击电流最大值大于150000A，平稳时也在正负3000左右，由于相位差和幅值差导致压差，当相位差为180度时冲击电流达到最大。（2）相位相同但幅值不同时并网结果分析：t=0.22s时，幅值不同。冲击电流达到3000A以上，品稳时也在2000A左右，此时的压差只由幅值差引起，故冲击电流小于实验（1）的。在实验时，在并网点找出初相位不同时，电压幅值不同时的相应时间，再把此时间设置为并网时间，并得到相应的冲击电流图像，读出相应的冲击电流值。3、对并网运行的发电机进行有功功率和无功功率的调整，测试功角随之变化的过程。实验参数及实验结果(1)改变有功功率时,无功功率不变分析：其中蓝色线段表示功角；红色线段表示有功输出；黄色线段表示有功输入；紫色线段表示励磁电流；绿色线段表示无功输出。实验中，改变有功功率时，即改变原动机的输入机械功率，因没有相应的改变励磁电流，仍为time(s)[0],Amplitude[0.93]，所以其无功功率也相应的改变，将原动机输入设置为time(s)[068101214]，Amplitude[0.0830.20.50.70.81.0]得到了如图中所示的各曲线，可以容易的看出励磁线不变，因没有改变励磁电流，其功角随着有功功率的增大而逐渐增大，输入与输出都相应的增大，不过因为损耗，输出曲线有波动而且一直都低于输入曲线，然而无功相应减小。(2)有功功率不变，改变无功功率时分析：其中蓝色线段表示功角；红色线段表示有功输出；黄色线段表示有功输入；紫色线段表示励磁电流；绿色线段表示无功输出。改变无功功率时，即仅改变励磁电流的输入，根据的输入数据设置（time：[068101214]Amplitude：[0.10.40.60.80.91.0]），且原动机输入仍为time[0],Amplitude[0.083]得到如上图所示。从图中可以看出功角随着励磁电流的增加减小，有功输入与输出，无功输出都相应的增加。总结：功角随着原动机的输入机械功率增加而增加，随着励磁的增大而减小。即随着有功功率的增加，功角增大；随着无功功率的增大，功角减小。四、测出发电机失步后的各物理量变化过程实验参数和实验结果结果分析：发电机失步，即是使电流标幺值的跨度增大。由上面图一可知，发电机失步后，对各个参数都会有影响，但是最明显的是对功角的影响，可以由图看出，当电流标幺值增长的跨度增大时，功角明显增大；在图二中，因其实励磁电流标幺值增大的跨度增大，由实验三可知，功角下降得很明显。所以，当发电机失步后，功角将会随不同的失步而又不同的变化。5、断开并网开关，设置发电机三相突然短路，分别测试最大短路电流和最小短路电流实验参数和实验结果结果分析：最大短路电流为175000A,最小短路电流为18000A左右。