专业综合实验实验报告
实验报告
《专业综合实验》
专业: 电气工程
姓名: 朱泽慧
学号: [1**********]
长沙理工大学,电气与信息工程学院 2013年11月
实验一:分布式发电实验室情况介绍及整体演示实验
§1 实验目的
1、了解分布式发电综合实验室的模拟电力系统的总体结构,了解模拟电力系统中各变电站、配电站的屏柜分配及布置情况,熟悉模拟电力系统中的各个电气设备及其作用。
2、了解电气二次设备的配置情况及特点,熟悉分层分布式监控系统的监控方式及特点。 3、了解新型分布式发电电源的工作原理,了解分布式发电电源带负荷及并网的操作过程。 §2 实验内容与步骤
§2-1 分布式发电综合实验室情况介绍 §2-2 分布式发电电源投入及并网操作演示
图2-1 风力发电及光伏发电基本电路流程图
§2-2-1 风力发电并网演示 *投入步骤
(1)确认电网接入端母线有电压(即实验室配电7#屏母线有电压); (2)将配电箱左侧空开QF1(风电并网器的电网接入端开关)合上;
(3)合上配电箱中间空开QF2(风电并网器的风机输入端开关),断开配电箱右侧空开QF3(风电单独带负载开关);
(4)打开手动刹车开关(风电并网器底部); (5)按下风电并网器底部的绿色开关按钮;
(6)若自然风力不够,则合上动力屏上的轴流风机空开。
*退出步骤:
(1)按风电并网器底部的绿色开关按钮(按钮抬起则退出)
(2)将配电箱左侧空开QF1(风电并网器的电网接入端开关)断开; (3)断开动力屏上的轴流风机空开。 §2-2-2 光伏发电并网演示 *投入步骤:
(1)确认电网接入端母线有电压(即实验室配电7#屏母线有电压); (2)确认光伏控制逆变器背板内侧的双投刀闸投到并网位置(向下打); (3)合上光伏并网器的电网空开; (4)合上光伏并网器的光伏输入空开。 *退出步骤:
(1)断开光伏并网器的电网空开; (2)断开光伏并网器的光伏输入空开。 §3 思考题
1、 分布式发电综合实验室中的光伏发电接入配站4的7#、8#屏母线时,当母线上有电源时,
光伏发电应通过“光伏并网器”还是“光伏控制逆变器”接入;当母线上仅有负荷而无电源时,又应该经哪个接入?为什么?
答:有电源的时候,直接用光伏并网器,因为,母线上的电源对于光伏电源相当于无穷大电源,可以把光伏电源的频率和大小拉到和母线上电源一样,如果母线没有电源,则电能不稳定,需要将光伏电源进行整流逆变。
2、 负荷按大类来分,分为哪两种负荷?旋转负荷在不采取任何措施的情况下,启动时的电流
大于还是小于稳定运行时的电流?大型的转子为绕组式的异步电机有哪几种启动方式? 答:静止负荷和旋转负荷,启动电流大于运行电流,定子串电抗降压启动, Y-△启动器启动,用自藕变压器启动。
3、 分层分布式监控系统结构,在厂站端(即发电厂、变电站内部)分为哪三层?我国的五级
调度制分为哪五级?
答:国调,网调,省调,地调,县调。
4、 调压器一般分为自耦式和感应式,当容量超过30kVA 时,应采用哪种调压器?
答:感应式的,因为自藕变压器是输入和输出共用一组线圈的变压器,容量变大时会出现很多问题。
5、 本实验室中模拟线路用的电抗,为什么要采用无铁芯且无铁磁固定材料的空心线圈?空间
上相邻的两个电抗为什么要垂直布置?
答:无铁芯且无铁磁固定材料的空心线圈是因为防止模拟更长线路时,发生磁饱和现象,电抗值不随频率的增大成线性增加
两个电抗垂直布置是减少电感应现象的影响、
6、三相合为一体的三相式电压互感器,为什么要采用三相五柱式而不能采用三相三柱式? 答:三相三柱的电压互感器不能给 提供主磁通路线,只有少量的漏磁通。三相五柱的电压互感器最旁边两个能充分给提供磁通路,反正电压互感器
实验二:变电站运行方式及倒闸操作实验
§1 实验目的
1、了解变电站运行方式及特点。
2、了解变电站中倒闸操作要求,熟悉倒闸操作票。 3、掌握倒闸操作过程。 §2 实验内容与步骤
§2-1 实验室无穷大电源及系统中电气设备的投入及潮流情况观察 §2-1-1 各站的电压监视投入 §2-1-2 将A 站高压侧各支路投入: §2-1-3 将A 站低压侧各支路投入: §2-1-4 将B 、C 站各支路投入: §2-1-5 将配电站(5个)各支路投入: §2-1-6 观察并记录各母线电压及各支路潮流
(1) 按上述步骤投入无穷大电源及系统中电气设备后填写如下表格: 各母线(节点)电压:
A 站各支路潮流: 以分布式发电综合实验室中A 站电气主接线中的电气设备为倒闸操作对象,根据给出的条件及要求,预先编制倒闸操作票,并在实验室实际设备上完成倒闸操作。
图2-1 A 站电气主接线图
§2-2-1 出线断路器检修的停、送电操作
出线断路器需检修,为保证出线不停电,用旁路断路器来代替出线断路器。
设A 变电站高压侧的初始运行方式为:双母线分开运行的方式,501(无穷大系统)、503(变压器T2)、505(线路1)接于母线I ;502(变压器T1)、504(负荷)、506(线路3)接于母线II ;母线联络断路器500断开。
自行编写检修出线断路器504的倒闸操作票及检修完毕恢复运行的倒闸操作票,并执行相应的倒闸操作。
操 作 票(实际系统) 编号 1
月日; 开始时分; 结束时分 操作任务: A 站断路器504检修,线路不停电,用旁母代路操作票
发令时间 时 分
操 作 票(实际系统) 编号 2
月日; 开始时分; 结束时分 操作任务: A 站断路器504检修完毕,恢复原运行状态操作票
发令时间 时 分
§2-2-2 倒母线操作
设A
变电站高压侧的初始运行方式为:双母线并联运行的方式:501(无穷大系统)、503(变压器T2)、505(线路1)接于母线I ;502(变压器T1)、504(负荷)、506(线路3)接于母线II ;母线联络断路器500合上。
现要检修工作母线II ,需进行倒母线操作(原来在II 母上的支路都要倒到I 母上运行),自行编写相应倒母线操作的倒闸操作票并执行相应的倒闸操作。
操 作 票(实际系统) 编号 3
月日; 开始时分; 结束时分 操作任务: A 变电站110kV 工作母线II 停电检修,将电源和负荷倒至工作母线I
发令时间 时 分
§2-2-3 变压器的停、送电操作
变压器因计划检修,或变压器本身及变压器回路发生故障,需要从运行转为检修。当检修工作结束后,需由检修状态转入运行。
设A 变电站高压侧的初始运行方式为:II 母工作,I 母热备用。现变压器T2需停电检修,请自行编写变压器T2停、送电操作的倒闸操作票并执行相应的倒闸操作。
操 作 票(实际系统) 编号 4
月日; 开始时分; 结束时分 操作任务: A 变电站变压器T2停电检修
发令时间 时 分
操 作 票(实际系统)
编号 5
月日; 开始时分; 结束时分 操作任务: A 变电站变压器T2送电
发令时间 时 分
§3 思考题
1、 在合隔离开关时应先合母线侧隔离开关还是先合出线侧隔离开关?在断隔离开关时应先
断母线侧隔离开关还是先断出线侧隔离开关?为什么?
答:(1)如果断路器已经在合闸位置,在合两侧隔离开关时,会造成带负荷合隔离开关。如果先合负荷侧隔离开关,后合电源侧隔离开关,将造成断路器电源侧事故,使上一级断路器跳闸而扩大事故停电范围。
(2) 如果先合电源侧隔离开关,后合负荷侧隔离开关,若误带负荷时本级断路器保护装置可使断路器跳闸,缩小停电范围。
2、 现场开关站中,电气设备一般是按间隔布置,一般包含哪两种间隔,每种间隔中主要有几
个什么设备?
答:一种是,断路器和电流互感器,第二种是,电压互感器和避雷器。
3、 现场开关站中,110kV 及以上的断路器,两侧都有隔离开关,且一般两侧还装设接地刀闸;
而在10kV 户内布置在开关柜内的断路器为什么一般两侧都没有隔离开关,且两侧没有接地刀闸或接地刀闸仅设在电缆出线侧?
答:柜中安装的真空断路器为移开式也叫手车式,它的隔离功能由手车式真空断路器实现(把断路器分闸后抽出来就可以实现隔离),所以没有专门的隔离开关。
接地刀闸要防带电合接地刀闸,但是进线端的断路器再上一级的变电站,所以很容易发生带电合接地刀闸。
4、 实际现场在220kV 以上的导线或设备的连接点、转折点一般都装设有弧形的金具,其作用
是什么?高压避雷器的上部一般都设有一个金属环,这个环叫什么?起什么作用?
答:因为导线和设备的连接点、转折点容易发生工频续流烧断导线,或者烧坏设备,装设有弧形的金具,工频短路电流电弧的弧根将固定在防弧金具上燃烧,从而保护导线免于烧伤。
5、220kV 变压器的中性点一般是否经隔离开关接地?500kV 及以上变压器的中性点能否经隔离开关接地?
答:一般都有中性点接地刀闸的,因为一个变电站有多台主变的话,只能有一台主变中性点接地,那么当某台主变检修时就需要切换接地中性点,直接接地的话就没有办法切换了
实验三:发电机组的启动与运转实验
§1 实验目的
1.了解调速装置以及励磁调节的基本工作原理并掌握其操作方法。 2.熟悉发电机组中原动机(直流电动机)的基本特性。 3.掌握发电机组起励建压,并网,解列和停机的操作
§2 实验内容与步骤
§2-1 发电机组手动方式与实验室系统的并网、功率调整及解列停机操作 §2-1-1 手动方式开机启动
§2-1-2 手动准同期并网(手动方式开机启动后进行) §2-1-3 功率调整(手动并网后进行)
§2-1-4 解列与停机(手动并网及功率调整后进行)
§2-2 发电机组微机自动方式与实验室系统的并网、功率调整及解列停机操作 §2-2-1 微机自动方式开机启动
§2-2-2 微机自动准同期并网(微机自动方式开机启动后进行) §2-2-3 功率调整(自动并网后进行) §2-2-4 解列与停机(自动并网后进行)
§3 思考题
1、 发电机并网前,调节转子励磁电流则调节了发电机定子侧的什么电气参数?调节原动机作
用力(例如调节汽轮机的汽门或水轮机的导水叶)则调节了发电机定子侧的什么电气参数? 答:调节转子励磁电流则调节了发电机定子侧的感应电压,调节气门,则调节了发电机转子的速度,则调节频率的大小。
2、 发电机并网后,调节励磁电流则调节的是发电机的什么参数?调节原动机作用力则调节的
是发电机的什么参数?
答:调节励磁电流则调节的是发电机的无功功率,调节原动机作用力则调节的是发电机的有功输出。
3、系统额定频率为50Hz ,对于只有一对磁极的汽轮机,其额定转速为每分钟多少转?本实验室发电机额定转速为1500转/分钟,则其转子有几对磁极?
答:3000转 两对
3、 发电机自动准同期并网时,待并发电机的哪三个电气参数必须保证与系统侧的基本相同? 答:相位角,频率,电压。
4、 发电机正常并网运行时:是发出有功还是吸收有功?是发出无功(感性)还是吸收无功(感
性)?发电机调相运行时:是发出有功还是吸收有功?是发出无功(感性)还是吸收无功(感性)?发电机进相是什么意思?
答:发电机并网时:发出有功和无功;调相时:吸收有功,发出无功,进相时:发出有功,吸
收无功。
发电机近相:电力系统在运行过程中,如果无功功率过剩,系统的电压就会升高,影响系统的正常运行,此时需要将发电机调整到进相运行状态,发出有功功率吸收无功功率。起到降低系统电压的作用。
实验四:电气屏柜中电气回路识图及查线实验
§1 实验目的
1.熟悉电流互感器及电压互感器的配置原则及其二次回路。
2.学会阅读电气回路原理图及电气工程安装图,并熟悉断路器控制回路。 3.学会对照电气回路原理图及安装图查找屏柜中的实际电气回路
§2 实验内容与步骤
§2-1 对照A 站1#屏断路器控制回路图,在A 站1#屏上进行电气二次回路查线。
具体内容:
在端子排上找到直流正电源端子701,并查找701端子去往屏内哪些设备的哪些端子及各端子上的号码筒编号;
在端子排上找到直流负电源端子702,并查找702端子去往屏内哪些设备的哪些端子及这些设备端子上的号码筒编号。
§2-2 对照A 站2#屏的原理图,读懂相应的安装图(见A 站2#屏参考图)
§3 思考题
1、35kV 及以下电压互感器的一次侧一般装设熔断器作为一次侧短路的保护,为什么110kV 及以上电压互感器的一次侧不装设熔断器?
答:由于电压等级高,熔断器不易制造,且TV 皆为三个单相TV 组成,一次侧间距大,短路几率极小,万一TV 一次侧短路,则由主设备的保护来切除。
2、电压互感器TV 的二次侧必须还是不准装设自动空气开关(或熔断器)?电流互感器TA 的二次侧必须还是不准装设自动空气开关(或熔断器)?为什么?
答:电压互感器TV 的二次侧不准装设自动空气开关(或熔断器),因为TA 二次开路使铁芯高度饱和,产生峰值达数千伏的尖顶波电势,危及设备及人身,电流互感器TA 的二次侧必须装设自动空气开关(或熔断器),作为二次保护。
3、TV 一次绕组Y 形中性点接地是属于“工作”接地还是“安全”接地?TV 二次绕组Y 形中性点接地是属于“工作”接地还是“安全”接地? 答:一次侧工作接地,二次侧工作接地。
4、TA 二次绕组Y 形中性点接地是属于“工作”接地还是“安全”接地?该接地可否多点重复设置?
答:用于零序保护,是安全接地,不能 5、35kV 及以下中性点不直接接地系统中的TV 的开口三角形侧,每相绕组的额定电压是100V 还是100/3V?110kV 及以上的TV 情况又如何? 答:100/3V 100V
5、 本实验室的断路器控制回路中,合闸方式除了就地手动合闸以外,还有哪两种合闸方式?
分闸方式除了就地手动分闸以外,还有哪两种分闸方式?
答:合闸方式还有:自动重合闸,遥控合闸;分闸方式还有:保护分闸和遥控分闸。
7、断路器的控制回路中,合闸线圈(或合闸小继电器)与分闸线圈(或分闸小继电器)是短时带电工作还是长期带电工作?
答:合闸线圈(或合闸小继电器)是断时带电,分闸线圈(或分闸小继电器)是长期带电工作。
8、在屏柜设备安装时,一个端子上最多允许压几根线?电流互感器TA 二次回路进入屏柜时应经过端子排上的什么端子?
答:两根,接在端子上按A 、B 、C 、N 相序及数字由小到大排列
9、电气安装图中在表示两个设备的端子之间的连接时,是用连线画出,还是用“相对编号法”
标注?
答:相对编号法,因为这样能清晰显示两个设备的端子之间的关系,又不显示得很杂乱。
实验五:实验室电气系统中故障设置及保护动作测试实验
§1 实验目的
1.了解线路电流保护及变压器差动保护整定计算方法。 2.掌握微机线路电流保护及变压器差动保护定值设置过程。
3.通过对线路及变压器的故障设置及相应保护动作情况测试,了解相应保护的特点及保护范围。
§2 实验内容与步骤 §2-1 运行方式设定
针对实验室中的典型系统结构,将无穷大电源投入,A 站主变压器T2、线路5、线路6投入,其他支路全部断开。该运行方式下的系统接线图如下:
图5-1 故障设置及保护动作测试系统接线图
§2-2 变压器差动保护动作情况测试
§2-2-1 主变T2差动保护整定(T2容量:5kVA )
对A 站3#屏上主变T2的差动保护测控箱进行保护定值设置,将设置值填入下表: (1) 投退软压板表:
针对主变T2内部d1点(A 站11#屏302断路器支路出口)及外部d2点(A 站11#屏304断路器支路出口)分别设置三相及两相短路点进行短路模拟,观察主变T2的微机差动保护动作情况,将动作情况填入下表(保护动作则打√),并说明动作结果是否正确。 (1)按首次设置定值时的动作结果表:
(2)按最终设置定值时的动作结果表:
§2-3 线路电流保护定值设定及动作情况测试
§2-3-1 采用测试法确定相应短路点的短路电流值
以A 站11#屏线路5出口速断保护为对象,在线路5末端d3点(配站7#屏310断路器支路出口)、线路6末端d5点(线路屏2背面A 、B 、C 三组端子排中最右侧的A(Load6)、B(Load6)、C(Load6)三个端子的插孔,或静止负荷箱6的进线端子排上的1、3、6端子分别为线路6末端的A 、B 、C 三相)分别设置三相短路,通过调整线路5速断保护定值找到使线路5速断保护刚好动作的动作电流(即此时的短路电流),并填入下表:
(1) 线路6保护设置 ①
投退压板设置表
① 投退压板设置表
针对线路5首端d2(A 站11#屏304断路器支路出口)、末端d3(配站7#屏310断路器支路出口),线路6首端d4(配站8#屏311断路器支路出口)分别设置三相及两相短路点进行短路模拟,观察线路5及线路6电流保护动作情况,将保护动作情况填入下表(相应段保护动作则打√),并说明动作结果是否正确。
§3 思考题
1、 在本实验室变压器差动保护中,为什么当比例制动系数按经验公式取0.4时,在外部故障
时将出现误动;而比例制动系数取0.8时就不会误动了?
答:因为在实验室中,测量和保护都是用的同一个互感器,测量精度不高,所以差动电流不像理想中的那么小,当发生外部故障时,制动电流也有可能比差动电流要大,发生制动,所以要把比例制动系数按经验公式取大一点。
2、 变压器差动保护中的二次谐波制动功能,是为了防止在什么情况下保护可能出现的误动?
答:因为二次谐波是变压器空载投入时的励磁涌流所具有的特征之一。
当变压器空载投入时,只有原边有很大的励磁涌流,这样将导致纵差保护的误动。而此时并不是变压器故障,变压器差动保护不应动作。故为防止变压器空载投入时差动保护误动,设置二次谐波制动特性。
3、 电流保护中的速断保护的动作电流是按什么来确定的?速断保护能否保护本线路全长?
答:躲过本段线路末端短路电流整定,保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护
线路的全长的85%。
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