電力系統(tǒng)自動裝置原理思考題及答案.doc

1 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 思思 考考 題題 第二章第二章 同步發(fā)電機的自動并列同步發(fā)電機的自動并列 一 基本概念一 基本概念 1 1 并列操作 并列操作 電力系統(tǒng)中的負(fù)荷隨機變化 為保證電能質(zhì)量 并滿足安全和經(jīng)濟運行 的要求 需經(jīng)常將發(fā)電機投入和退出運行 把一臺待投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機經(jīng)過必要的調(diào) 節(jié) 在滿足并列運行的條件下經(jīng)開關(guān)操作與系統(tǒng)并列 這樣的操作過程稱為并列操作 2 2 準(zhǔn)同期并列 準(zhǔn)同期并列 發(fā)電機在并列合閘前已加勵磁 當(dāng)發(fā)電機電壓的幅值 頻率 相位分 別與并列點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值 頻率 相位接近相等時 將發(fā)電機斷路器合閘 完成并列 操作 3 3 自同期并列 自同期并列 將未加勵磁 接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機投入系統(tǒng) 隨后給發(fā)電機加上勵 磁 在原動轉(zhuǎn)矩 同步力矩作用下將發(fā)電機拉人同步 完成并列操作 4 4 并列同期點 并列同期點 是發(fā)電機發(fā)電并網(wǎng)的條件 同期并列點是表示相序相同 電源頻率同 步 電壓相同 5 5 滑差 滑差頻率 滑差周期 滑差 滑差頻率 滑差周期 滑差 并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓電角速度與系統(tǒng)電 壓電角速度之差 滑差頻率 并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓頻率與系統(tǒng)電壓頻率之差 用 fs 表示 滑差周期 并列斷路器兩側(cè)發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓之間相角差變化 360 所用的時 間 6 6 恒定越前相角準(zhǔn)同期并列 恒定越前相角準(zhǔn)同期并列 在 Ug 和 Ux 兩個相量重合之前恒定角度發(fā)出合閘信號的 叫恒定越前相角并列裝置 7 7 恒定越前時間準(zhǔn)同期并列 恒定越前時間準(zhǔn)同期并列 在 Ug 和 Ux 兩個相量重合之前恒定時間發(fā)出合閘信號的 叫恒定越前時間并列裝置 8 8 整步電壓 正弦整步電壓 線性整步電壓 整步電壓 正弦整步電壓 線性整步電壓 包含同步條件信息的電壓 正弦整步電 壓 與時間具有正弦函數(shù)關(guān)系的整步電壓 線性整步電壓 與時間具有線性函數(shù)關(guān)系的整 步電壓 二 思考題二 思考題 1 同步發(fā)電機并列操作應(yīng)滿足什么要求 為什么 答 同步發(fā)電機并列操作應(yīng)滿足的要求 1 并列斷路器合閘時 沖擊電流應(yīng)盡可能 小 其瞬時最大值一般不超過 1 2 倍的額定電流 2 發(fā)電機并網(wǎng)后 應(yīng)能迅速進入同步 運行狀態(tài) 其暫態(tài)過程要短 以減少對電力系統(tǒng)的擾動 因為 1 并列瞬間 如果發(fā)電機 的沖擊電流大 甚至超過允許值 所產(chǎn)生的電動力可能損壞發(fā)電機 并且 沖擊電流通過 其他電氣設(shè)備 還合使其他電氣設(shè)備受損 2 并列后 當(dāng)發(fā)電機在非同步的暫態(tài)過程時 發(fā)電機處于振蕩狀態(tài) 遭受振蕩沖擊 如果發(fā)電機長時間不能進入同步運行 可能導(dǎo)致失 步 并列不成功 2 同步發(fā)電機并列操可以采用什么方法 答 可分為準(zhǔn)同期并列和自同期并列 3 什么是同步發(fā)電機自動準(zhǔn)同期并列 有什么特點 適用什么場合 為什么 答 調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓 Ug 使 Ug 與母線電壓 Ux 相等 滿足條件后進行合閘的過程 特點 并列時沖擊電流小 不會引起系統(tǒng)電壓降低 但并列操作過程中需要對發(fā)電機電壓 頻率進行調(diào)整 并列時間較長且操作復(fù)雜 適用場合 由于準(zhǔn)同步并列沖擊電流小 不會引起系統(tǒng)電壓降低 所以適用于正常情 況下發(fā)電機的并列 是發(fā)電機的主要并列方式 但因為并列時間較長且操作復(fù)雜 故不適 用緊急情況的發(fā)電機并列 4 為什么準(zhǔn)同期并列產(chǎn)生的沖擊電流小 答 當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)一定時 沖擊電流決定于相量差 Us 由于準(zhǔn)同期并列操作是并列斷路 器 QF 在滿足頻率相等幅值相等相角差為零的理想條件下合閘的 雖然不能達(dá)到理想的條件 但是實際合閘時相量差 Us 的值很小 因此計算出的沖擊電流很小 5 什么是同步發(fā)電機自同期并列 有什么特點 適用什么場合 為什么 答 是將一臺未加勵磁電流的發(fā)電機組升速到接近電網(wǎng)頻率 滑差角頻率不超過允許 值 且在機組的加速度小于某一給定值的條件下 首先合上斷路器 QF 接著合上勵磁開關(guān) 開關(guān) SE 給轉(zhuǎn)子加勵磁電流 在發(fā)電機電動勢逐漸增長的過程中 又電力系統(tǒng)將并列的發(fā) 電機組拉入同步運行 特點 并列過程中不存在調(diào)整發(fā)電機電壓 頻率問題 并列時間短且操作簡單 在系 統(tǒng)頻率和電壓降低的情況下 仍有可能實現(xiàn)發(fā)電機的并列 容易實現(xiàn)自動化 但并列發(fā)電 機未經(jīng)勵磁 并列時會從系統(tǒng)吸收無功 造成系統(tǒng)電壓下降 同時產(chǎn)生很大的沖擊電流 適用場合 由于自同步并列的并列時間短且操作簡單 在系統(tǒng)頻率和電壓降低的情況 下 仍有可能實現(xiàn)發(fā)電機的并列 并容易實現(xiàn)自動化 所以適用于在電力系統(tǒng)故障情況下 有些發(fā)電機的緊急并列 2 6 為什么自同期并列產(chǎn)生很大的沖擊電流 答 自同步并列 在發(fā)電機斷路器合閘前 發(fā)電機未加勵磁 因此合閘瞬間相當(dāng)于系 統(tǒng)電壓經(jīng)發(fā)電機次暫態(tài)電抗短路 必然產(chǎn)生很大的沖擊電流 此沖擊電流隨著發(fā)電機加上 勵磁 在發(fā)電機電壓建立以后消失 7 滑差 滑差頻率 滑差周期有什么關(guān)系 答 滑差角頻率與滑差頻率的關(guān)系 s s f2 ss f 滑差頻率與滑差周期的關(guān)系 s f s T1 2 sss Tf 8 同步發(fā)電機自動準(zhǔn)同期并列的理想條件是什么 實際條件是什么 答 理想條件 頻率相等 電壓幅值相等 相角差為零 實際條件 電壓差不應(yīng)超過額定電壓的 5 10 頻率差不應(yīng)超過額定頻率的 0 2 0 5 在斷路器合閘瞬間 待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓的相位差應(yīng)接近零 誤 差不應(yīng)大于 5 9 同步發(fā)電機自動準(zhǔn)同期并列時 不滿足并列條件會產(chǎn)生什么后果 為什么 答 發(fā)電機準(zhǔn)同步并列 如果不滿足并列條件 將產(chǎn)生沖擊電流 并引起發(fā)電機振蕩 嚴(yán)重時 沖擊電流產(chǎn)生的電動力會損壞發(fā)電機 振蕩使發(fā)電機失步 甚至并列失敗 原因 通過相量圖分析可知 并列瞬間存在電壓差 將產(chǎn)生無功沖擊電流 引起發(fā)電 機定子繞組發(fā)熱 或定子繞組端部在電動力作用下受損 并列瞬間存在相位差 將產(chǎn)生有 功沖擊電流 在發(fā)電機軸上產(chǎn)生沖擊力矩 嚴(yán)重時損壞發(fā)電機 并列瞬間存在頻率差 將 產(chǎn)生振蕩的沖擊電流 使發(fā)電機產(chǎn)生振動 嚴(yán)重時導(dǎo)致發(fā)電機失步 造成并列不成功 10 說明同步發(fā)電機采用自動準(zhǔn)同期方式并列時 產(chǎn)生沖擊電流的原因 為什么要檢 查并列合閘時的滑差 答 答 產(chǎn)生沖擊電流的原因 并列瞬間存在電壓差 頻率差 相位差 檢查滑差的 原因 如果發(fā)電機在滑差不為 0 的情況下并入系統(tǒng) 立即周期性地帶上正的 負(fù)的有功功 率 對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動 加速的力矩 使發(fā)電機產(chǎn)生振動 遭受振蕩沖擊 如果滑差較大 則振蕩周期較短 振蕩強烈 嚴(yán)重時導(dǎo)致發(fā)電機失步 造成并列不成功 同時 如果斷路 器合閘存在動作時間誤差 較大的滑差還會造成較大的合閘相角誤差 相應(yīng)產(chǎn)生沖擊電流 11 為什么頻率差過大時發(fā)電機可能并列不成功 答 發(fā)電機并列合閘時存在頻率差 將產(chǎn)生振蕩的沖擊電流 振蕩周期就是滑差周期 即頻率差的大小 決定著沖擊電流的振蕩周期 如果頻率差較小 滑差周期長 則經(jīng)過一 定的振蕩過程 發(fā)電機進入同步運行 并列成功 如果頻差過大 滑差周期短 可能導(dǎo)致 發(fā)電機失步 造成并列失敗 12 合閘脈沖為什么需要導(dǎo)前時間 答 發(fā)電機準(zhǔn)同步并列要求 并列合閘瞬間發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓之間的相位差 應(yīng)等于零 考慮到并列斷路器都有一個合閘時間 所以自動準(zhǔn)同步裝置發(fā)出合閘脈沖命令 應(yīng)該相對于 0 有一個提前量 即合閘脈沖需要導(dǎo)前時間 13 斷路器合閘脈沖的導(dǎo)前時間應(yīng)怎么考慮 為什么是恒定導(dǎo)前時間 答 斷路器合閘脈沖的導(dǎo)前時間是為了使斷路器主觸頭閉合瞬間 發(fā)電機電壓和系統(tǒng) 電壓之間的相位差 0 所以合閘脈沖的導(dǎo)前時間應(yīng)等于從發(fā)出合閘脈沖命令起到合閘 斷路器主觸頭閉合止 中間所有元件動作時間之和 其中主要為斷路器的合閘時間 由于 斷路器的合閘時間是本身固有的 固定不變的 所以導(dǎo)前時間也不應(yīng)隨頻差 壓差變化 應(yīng)也是一個固定值 即恒定導(dǎo)前時間 14 利用正弦整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準(zhǔn)同期并列條件 答 正弦整步電壓含有電壓差 頻率差 相位差的信息 正弦整步電壓的最小值是電 壓差 正弦整步電壓的周期是滑差周期 能夠反映頻差的大小 正弦整步電壓隨時間變化 過程對應(yīng)相位差的變化過程 所以 利用正弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差條件 利用正弦整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件 利用正弦整步電壓隨時間變化過程 確定合閘時刻 使相位差滿足條件 15 利用線性整步電壓如何檢測發(fā)電機是否滿足準(zhǔn)同期并列條件 答 線性整步電壓含有頻率差 相位差的信息 但不還有電壓差的信息 線性整步電 壓的周期是滑差周期 能夠反映頻率的大小 線性整步電壓隨時間變化過程對應(yīng)相位差的 變化過程 所以利用其周期可以檢測是否滿足頻率差的調(diào)節(jié) 利用電壓隨時間變化過程確 定合閘時刻使相位差滿足條件 但需利用其他方法檢測電壓差是否滿足 3 16 如何利用線性整步電壓來實現(xiàn)對頻差大小的檢查 說明工作原理 答 壓差檢查方法 直接比較發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓幅值 原理 將發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓分別通過整流 濾波電路變換成直流 即對應(yīng)發(fā)電機 電壓和系統(tǒng)電壓幅值 再通過比較電路得到兩者差值 即幅值差 與允許壓差整定值比較 判斷是否滿足并列條件 17 為什么說實際線性整步電壓的最大值 最小值不與相角的零度 180 度對應(yīng) 答 實際中 濾波器的時間常數(shù)將會影響其相移 滑差角頻率的變化也會對其產(chǎn)生 s 影響 使實際情況偏離理想化直線 18 在數(shù)字式自動并列裝置中 可采用哪幾種方法檢測頻率差 說明各種檢測方法的 工作原理 答 1 頻率差檢測在恒定越前時間之前完成檢測 在數(shù)字式自動并列裝置中 相角差的軌跡中含有滑差角頻率的信息可以利用 e t s 19 在數(shù)字式自動并列裝置中 可采用哪幾種方法檢測電壓差 說明各種檢測方法的 工作原理 答 直接讀入 UG和 UX值 然后作計算比較 采用傳感器把交流電壓方均根值轉(zhuǎn)換成低 電平直流電壓 然后計算兩電壓間的差值 判斷其是否超過該定限值 并獲得待并發(fā)電機 組電壓高于或低于電網(wǎng)電壓的信息 直接比較 UG和 UX的幅值大小 然后讀入比較結(jié)果 待并發(fā)電機電壓 UG和電網(wǎng)電壓 UX 分別經(jīng)變壓器和整流橋后 在兩電阻上得到與 UG UX幅值成比例的電壓值 U G和 U X 取 UAB U X U G 用整流橋得檢測電壓差的絕對值 UAB 電壓差測量輸出端的電位為 UD UAB Uset 其中 Uset為允許電壓差的整定電壓值 當(dāng) UD為正時 表明電壓差超過 并列條件的允許值 20 在數(shù)字式自動并列裝置中 如何進行相角差的實時檢測 說明其工作原理 答 把電壓互感器二次側(cè) UX UG的交流電壓信號轉(zhuǎn)換成同頻 同相的兩個方波 把這 兩個方波信號接到異或門 當(dāng)兩個方波輸入電平不同時 異或門的輸出為高電平 用于控 制可編程定時計數(shù)器的計數(shù)時間 其計數(shù)值 N 即與兩波形間的相角差相對應(yīng) CPU 可讀 e 取矩形波的寬度 N 值 求得兩電壓間相角差的變化軌跡 0 52 1 e Rcbabc t RUUUUs 21 在自動準(zhǔn)同期并列的過程中 1 滑差角頻率為常數(shù) 2 滑差角頻率等速變化 3 滑差角頻率的一階導(dǎo)數(shù)等加速變化 分別代表并列過程中的什么現(xiàn)象 實時相角差又 分別如何計算 寫出其各種情況下的計算公式 答 滑差角頻率為常數(shù) 表示電網(wǎng)和待并機組的頻率穩(wěn)定 滑差角頻率等速變化 表示待并機組按恒定加速度升速 發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率逐漸 接近 滑差角頻率的一階導(dǎo)數(shù)等加速變化 說明待并機組的轉(zhuǎn)速尚未穩(wěn)定 還在升速 或 減速 之中 22 在數(shù)字式自動并列裝置中 如何通過比較本計算點的相角與最佳導(dǎo)前合閘相角的 關(guān)系 尋找發(fā)出合閘脈沖的時機 三 綜合分析題 1 用相量圖分析不滿足理想準(zhǔn)同期條件時沖擊電流的性質(zhì)和產(chǎn)生的后果 答 分三種情況分析不滿足理想準(zhǔn)同步條件時沖擊電流的性質(zhì)和產(chǎn)生的后果 1 當(dāng)只存在電壓差 不存在頻率差和相位差時 相量圖如課本中圖所示 可見 發(fā)電 機電壓高于系統(tǒng)電壓或低于系統(tǒng)電壓 沖擊電流落后或超前發(fā)電機電壓相位 90 即沖擊 電流是無功性質(zhì)的 后果是引起發(fā)電機定子繞組發(fā)熱 在定子端部產(chǎn)生電動力 嚴(yán)重時損 壞發(fā)電機 2 當(dāng)只存在相位差 不存在電壓差和頻率羔時 相量圖可見 發(fā)電機電壓超前系統(tǒng) 電壓或滯后系統(tǒng)電壓 沖擊電流與發(fā)電機電壓接近同相或反相 合閘時相位差很小 即沖 擊電流是有功性質(zhì)的 后果是在發(fā)電機的機鈾產(chǎn)少沖擊力矩 嚴(yán)重時損壞發(fā)電機 3 當(dāng)只存在頻率差 不存在電壓差時 相量圖可見 頻率差造成發(fā)電機電壓與系統(tǒng) 電壓之間相位差從 0 到 360 周期變化 沖擊電流也將從 0 到最大再到 0 周期變化 即沖 擊電流是振蕩性質(zhì)的 后果是影響發(fā)電機進入同步的暫態(tài)過程 振蕩嚴(yán)重時 可能造成發(fā) 電機失步 并列不成功 2 已知發(fā)電機準(zhǔn)同期并列允許壓差為額定電壓的 5 允許頻差為額定頻率的 0 2 并列斷路器的合閘時間為 0 2s 問如圖所示正弦整步電壓是否滿足壓差和頻差條件 答 壓差判斷 波形圖可見 正弦整步電壓最小值為 0 表示實際電壓差為 0 所以 滿足壓差允許值條件 頻差判斷 由題意可知頻差允許值為 50Hz 0 2 0 1Hz 對應(yīng)滑 差周期為 10 s 由波形圖可見 正弦整步電壓周期 11s 即實際滑差周期為 11s 所以滿 足頻差允許值條件 3 根據(jù)實時相角差的求取方法 推導(dǎo)實時相角差的計算公式 2 22 4 第三章第三章 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng) 一 基本概念一 基本概念 1 1 勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng) 供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng) 2 2 發(fā)電機外特性 發(fā)電機外特性 一般指在內(nèi)電勢不變的情況下 負(fù)載電流變化時 發(fā)電機機端電壓 變化的曲線 主要是測試發(fā)電機的縱軸同步電抗 也就是發(fā)電機的內(nèi)阻抗 是同步發(fā)電機 帶負(fù)載能力的重要指標(biāo) 3 3 勵磁方式 勵磁方式 供給同步發(fā)電機勵磁電源的方式 4 4 勵磁調(diào)節(jié)方式 勵磁調(diào)節(jié)方式 調(diào)節(jié)同步發(fā)電機勵磁電流的方式 5 5 自并勵勵磁方式 自并勵勵磁方式 勵磁電源直接取自于發(fā)電機端電壓的勵磁方式 6 6 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性 勵磁調(diào)節(jié)器輸出的勵磁電流 電壓 與發(fā)電機端電壓 之間的關(guān)系特性 7 7 發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性 發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性 發(fā)電機在不同電壓值時 發(fā)電機勵磁電流 IE 與無功負(fù)荷 IQ 的 關(guān)系特性 8 8 調(diào)差系數(shù) 調(diào)差系數(shù) 表示無功負(fù)荷電流從零變至額定值時 發(fā)電機端電壓的相對變化 9 9 強勵 強勵 電力系統(tǒng)短路故障母線電壓降低時 為提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 迅速將發(fā)電 機勵磁增加到最大值 1010 強勵倍數(shù) 強勵倍數(shù) 強行勵磁電壓與勵磁機額定電壓 Ue 之比 1111 勵磁電壓響應(yīng)比 勵磁電壓響應(yīng)比 由勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)曲線確定的勵磁系統(tǒng)輸出電壓增長率與額 定勵磁電壓的比值 1212 滅磁 滅磁 就是將發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組的磁場盡快地減弱到最小程度 1313 同步發(fā)電機的進相運行 同步發(fā)電機的進相運行 同步發(fā)電機欠勵磁運行時 由滯后功率因數(shù)變?yōu)槌肮?率因數(shù) 發(fā)電機從系統(tǒng)吸收無功功率 這種運行方式稱為同步發(fā)電機的進相運行 1414 移相觸發(fā)單元的同步信號 移相觸發(fā)單元的同步信號 由同步變壓器從主回路電源中取得 當(dāng)晶閘管承受正 向電壓的某一刻 向它的門極送出觸發(fā)脈沖使其導(dǎo)通的信號為移相觸發(fā)單元的同步信號 1515 發(fā)電機失磁 發(fā)電機失磁 指發(fā)電機在運行中全部或部分失去勵磁電流 使轉(zhuǎn)子磁場減弱或消 失 勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元 勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元 設(shè)定不同調(diào)差系數(shù)的單元 1616 逆變滅磁逆變滅磁 利用三相全控橋的逆變工作狀態(tài) 控制角 由小于 90 的整流運行狀態(tài) 突然后退到 大于 90 的某一適當(dāng)角度 此時勵磁電源改變極性 以反電勢形式加于勵磁 繞組 使轉(zhuǎn)子電流迅速衰減到零的滅磁過程稱為逆變滅磁 1717 磁通限制器 磁通限制器 二 思考題二 思考題 1 同步發(fā)電機勵磁自動調(diào)節(jié)的作用是什么 答 答 電力系統(tǒng)正常運行時 維持發(fā)電機或系統(tǒng)某點電壓水平 在并列運行發(fā) 電機之間 合理分配機組間的無功負(fù)荷 提高發(fā)電機穩(wěn)定極限 加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù) 改善電動機的自起動條件 發(fā)電機故障或發(fā)電機一變壓器組單元接線的變壓器故障時 對發(fā)電機實行快速滅磁 以降低故障 的損壞程度 2 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)通常包括哪兩部分 答 由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成 3 對同步發(fā)電機勵磁自動調(diào)節(jié)的基本要求是什么 答 有足夠的調(diào)整容量 有很快的響應(yīng)速度和足夠大的強勵頂值電壓 有很高的運行 可靠性 4 同步發(fā)電機的勵磁方式有哪幾種 各有何特點 答 同步發(fā)電機的勵磁方式有直流勵磁機勵磁 交流勵磁機勵磁 靜止勵磁方式 同步發(fā)電機的勵磁方式各有何特點 直流勵磁機供電勵磁方式的特點 系統(tǒng)簡單 運 行維護復(fù)雜 可靠性低 容量不能過大 不能應(yīng)用于大型同步發(fā)電機組上 交流勵磁機 經(jīng)靜止二極管整流勵磁方式的特點 不受電力系統(tǒng)的干擾 可靠性高 響應(yīng)速度較慢 造 價高 需要一定的維護量 交流勵磁機經(jīng)靜止晶閘管整流勵磁方式 的特點 有較快的勵磁 響應(yīng)速度 需要較大的勵磁容量 可以實現(xiàn)對發(fā)電機的逆變滅磁 交流勵磁機經(jīng)旋轉(zhuǎn)二極 管整流勵磁方式的特點 制造 使用和維護簡單 工作較可靠 電機絕緣的壽命較長 適 用于較惡劣的工作環(huán)境 交流勵磁機經(jīng)旋轉(zhuǎn)晶閘管整流供電勵磁方式的特點 勵磁響應(yīng)速 度快 具有無刷勵磁的特點 存在勵磁 電流 勵磁電壓難以檢測等問題 靜止勵磁方式 的特點 接線簡單 無轉(zhuǎn)動部分 維護費用省 可靠性高 不需要同軸勵磁機 節(jié)省基建 投資 維護簡單 有很快的勵磁電壓響應(yīng)速度 在發(fā)電機甩負(fù)荷時 機組的過電壓相對較 低些 5 何謂起勵 通常有哪幾種起勵方式 答 供給發(fā)電機初始勵磁 使其逐步建立其電壓 稱為起勵 起勵一般有兩種方 式 他勵起勵和殘壓起勵 5 6 同步發(fā)電機有哪幾種勵磁調(diào)節(jié)方式 有何根本區(qū)別 答 按電壓偏差的比例型調(diào)節(jié)和按定子 電流 功率因數(shù)的補償型調(diào)節(jié)兩種 兩種 勵磁調(diào)節(jié)方式的根本區(qū)別是 按電壓偏差的比例調(diào)節(jié)是一個負(fù)反饋調(diào)節(jié) 將被調(diào)量與給定 值比較得到的偏差電壓放大后 作用于調(diào)節(jié)對象 力求使偏差值趨于零 所以是一種 無 差 調(diào)節(jié)方式 而補償型勵磁調(diào)節(jié) 輸入量并非是被調(diào)量 它只補償定子電流和功率因數(shù) 引起端電壓的變 化 僅起到補償作用 調(diào)節(jié)的結(jié)果是有差的 所以 在運行中還必須采用 電壓校正器 才能滿足要求 7 何謂復(fù)式勵磁和相位復(fù)式勵磁 有何區(qū)別 答 1 復(fù)式勵磁調(diào)節(jié) 若將發(fā)電機定子電流整流后供給發(fā)電機勵磁 以補償定子電流對 端電壓的影響 僅補償定子電流對端電壓的影響 2 相位復(fù)式勵磁調(diào)節(jié) 將發(fā)電機端電壓和定子電流的相量和整流后供給發(fā)電機勵磁 則 可以補償定子電流和功率因數(shù) 無功電流 對端電壓的影響 即補償定子電流又補償 功率因數(shù)對端電壓的影響 相位復(fù)式勵磁的補償效果好于復(fù)式勵磁 8 勵磁系統(tǒng)中可控硅整流電路的作用是什么 答 控制角 90 將帶感 性負(fù)載的直流逆變?yōu)榻涣?進行滅磁 9 在三相半控橋式整流電路中 對晶閘管的觸發(fā)脈沖有何要求 答 任一相晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)在滯后本相相電壓 30 相角的 180 區(qū)間內(nèi)發(fā)出 晶 閘管的觸發(fā)脈沖 應(yīng)按電源電壓的相序 每隔 120 的電角度依次發(fā)出 觸發(fā)脈沖應(yīng)與晶 閘管的交流電源電壓保持同步 10 在三相全控橋式整流電路中 對晶閘管的觸發(fā)脈沖有何要求 答 晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)順序發(fā)出 且依次間隔 60 的電角度 晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)采 用雙脈沖或?qū)捗}沖 觸發(fā)脈沖應(yīng)與相應(yīng)交流側(cè)電壓保持同步 11 三相全控橋式整流電路 可以工作在哪幾個工作狀態(tài) 各對控制角有何要求 各 起何作用 答 90 時 輸出平均電壓 Ud為正值 三相全控橋工作在整流狀態(tài) 將交 流轉(zhuǎn)為直流 90 90 時 將負(fù)載電感 L 中儲存的能且反饋給交流電源 使負(fù)載電感 L 中的磁場能量很快釋 放掉 逆變的條件 負(fù)載必須是電感性負(fù)載 且原來儲存能量 即三相全控橋原來工作 在整流工作狀態(tài) 控制角 應(yīng)大于 90 小于 180 三相全控橋的輸出電壓平均值為負(fù) 值 逆變時 交流側(cè)電源不能消失 13 半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器有哪些主要單元 各單元有何作用 答 調(diào)差單元正調(diào)差特性發(fā)電機可維持無功電流的穩(wěn)定分配 能穩(wěn)定電力系統(tǒng)運行 并保持并聯(lián)點母線電壓在整定水平 負(fù)調(diào)差特性發(fā)電機的經(jīng)變壓器后 能夠補償變壓器阻 抗上的壓降 測量比較單元 測量發(fā)電機電壓并變換為直流電壓 再與給定的基準(zhǔn)電壓相比較 得 出發(fā)電機電壓差信號 綜合放大單元 將電壓偏差信號 UG和其他輔助信號 勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器 及提高電力 系統(tǒng)穩(wěn)定的穩(wěn)定信號 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 等進行綜合放大 提高調(diào)節(jié)裝置的靈敏度 以滿 足勵磁調(diào)節(jié)的需求 移相觸發(fā)單元 將控制信號 UG按照勵磁調(diào)節(jié)的要求轉(zhuǎn)換成移相觸發(fā)脈沖 使控制角 隨 UG的大小而變 并觸發(fā)晶閘管元件 從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流的目的 可控整流 控制角 90 將帶感性負(fù)載的直流逆變?yōu)榻涣?進行滅磁 14 在半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器中 對測量比較單元有何要求 相應(yīng)的測量比較單元主要由 幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成 15 移相觸發(fā)單元中同步環(huán)節(jié)的主要作用是什么 答 保持供給晶閘管導(dǎo)通的觸發(fā)脈沖與主電路電源間有一定的相位關(guān)系 6 16 根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性 分析勵磁調(diào)節(jié)器是如何具有維持機端電壓保持 不變的能力 答 由勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性可知 在勵磁調(diào)節(jié)器的工作區(qū)內(nèi) 當(dāng) UG 升高 IAER 就急劇減小 當(dāng) UG 降低 IAER 就急劇增加 使發(fā)電機端電壓趨近于額定電壓 在工作區(qū) 內(nèi)發(fā)電機電壓變化極小 所以勵磁調(diào)節(jié)器有維持機端電壓保持不變的能力 另外 當(dāng)電力 系統(tǒng)發(fā)生短路故障時 機端電壓極度降低 此時 IAER 迅速增大 起到強勵作用 17 何謂自然調(diào)差系數(shù) 有何特點 答 對于按電壓偏差進行比例調(diào)節(jié)的勵磁調(diào)節(jié)器 當(dāng)調(diào)差單元退出工作時 發(fā)電機 外特性的調(diào)差系數(shù) 自然調(diào)差系數(shù)是不可調(diào)節(jié)的固定值 不能滿足發(fā)電機的運行要求 18 勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的內(nèi)容有哪些 如何實現(xiàn) 答 勵磁調(diào)節(jié)器靜特性調(diào)整包括調(diào)差系數(shù)的調(diào)整和外特性的平移 利用勵磁調(diào)節(jié) 器中的調(diào)差單元進行發(fā)電機外特性的調(diào)差系數(shù)的調(diào)整 調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器中發(fā)電機基準(zhǔn)電壓 值的大小 以平移發(fā)電機的外特性 19 在勵磁調(diào)節(jié)器中為何要設(shè)置調(diào)差單元 答 實現(xiàn)發(fā)電機外特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整 以滿足并聯(lián)運行對發(fā)電機外特性的要求 20 平移發(fā)電機的外特性有何作用 答 保證發(fā)電機在投入或退出電網(wǎng)運行時 能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移無功負(fù)荷 不致發(fā)生對電網(wǎng) 的沖擊 21 為何負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機在機端不能直接并聯(lián)運行而經(jīng)變壓器后允許并聯(lián)呢 答 根據(jù)機端直接并聯(lián)運行的發(fā)電機組對外特性的要求可知 負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機不 能參與并聯(lián)運行 正調(diào)差特性的發(fā)電機可以穩(wěn)定運行 但是 負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機經(jīng)變壓 器后 補償變壓器阻抗上的壓降 所以在并聯(lián)點仍具有正調(diào)差特性 因此 能夠穩(wěn)定運行 且提高并聯(lián)點的電壓水平 22 何謂強勵 強勵的基本作用是什么 衡量強勵性能的指標(biāo)是什么 答 強勵 電力系統(tǒng)短路故障母線電壓降低時 為提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 迅速將發(fā) 電機勵磁增加到最大值 強勵的基本作用是 有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 有助于繼電保 護的正確動作 有助于縮短電力系統(tǒng)短路故障切除后母線電壓的恢復(fù)時間 并有助于用戶 電動機的自起動過程 衡量強勵性能的指標(biāo)是強勵倍數(shù) KHSE 勵磁電壓響應(yīng)比 23 何謂滅磁 常見的滅磁方法有哪幾種 答 滅磁 使發(fā)電機勵磁繞組的磁場盡快地減弱到最低程度 常見的滅磁方法有勵磁 繞 組對常數(shù)電阻放電滅磁 勵磁繞組對非線性電阻 滅弧柵 放電滅磁 全控整流橋逆 變滅磁 24 微機型勵磁調(diào)節(jié)器主要由哪幾個部分構(gòu)成 各部分有何作用 答 1 硬件電路 1 主機 根據(jù)輸入通道采集來的發(fā)電機運行狀態(tài)變量的數(shù)值進行 調(diào)節(jié)計算和邏輯判斷 按照預(yù)定的程序進行信息處理求得控制量 通過數(shù)字移相脈沖接口 電路發(fā)出與控制角 對應(yīng)的脈沖信號 以實現(xiàn)對勵磁電流的控制 2 模擬量輸入通道 發(fā)電機的發(fā)電機的運行電壓 UG 無功功率 Q 有功功率 P 和勵磁電流 IE 3 開關(guān)量輸入 輸出通道 采集發(fā)電機運行狀態(tài)信息 如斷路器 滅磁開關(guān)等的狀態(tài)信息 輸出勵磁系統(tǒng) 運行中異常情況的告警或保護等動作信號 4 脈沖輸出通道 輸出的控制脈沖信號經(jīng)中 間放大 末級放大后 觸發(fā)大功率晶閘管 5 接口電路 完成傳遞信息的任務(wù) 6 運 行操作設(shè)備 供運行人員 用于增 減勵磁和監(jiān)視調(diào)節(jié)器的運行 另外還有供程序員使用 的操作鍵盤 用于調(diào)試程序 設(shè)定參數(shù)等 2 軟件 1 主程序控制機型勵磁調(diào)節(jié)器的主要工作流程 完成數(shù)據(jù)處理 控制規(guī)律 的計算 控制命令的發(fā)出及限制 保護等功能 2 中斷服務(wù)程序 用于實現(xiàn)交流信號的 采樣及數(shù)據(jù)處理 觸發(fā)脈沖的軟件分相和機端電壓的頻率測量等功能 25 微機型勵磁調(diào)節(jié)器的主程序主要包括哪些功能模塊 完成這些功能任務(wù)在時間開 銷上有何要求 答 1 采樣時間 2 4ms 2 采樣計算 3 5ms 3 發(fā)電機各種工況判斷 1 5ms 4 調(diào)節(jié)量計算 1 0ms 5 在線修改參數(shù)與顯示 3 0ms 6 輸入 輸出操作 0 5ms 7 通信 2 0ms 8 過零中斷 2 0ms 26 在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器軟件的中斷服務(wù)程序中 主要包括哪幾個中斷服務(wù)程序 簡 單說明各程序的作用 答 過零中斷 是交流電波起始點處設(shè)置的中斷 已為非正常返回 回到主程序入口 處 采樣中斷 交流采樣要求設(shè)置采樣點 通信中斷 控制室與調(diào)節(jié)器間串行通信口的接收 發(fā)送中斷 鍵盤中斷 是專職技術(shù)人員干預(yù)調(diào)節(jié)時 用鍵盤與調(diào)節(jié)器間通信的中斷 7 三 綜合分析題 1 分析勵磁調(diào)節(jié)對同步發(fā)電機運行的影響 2 畫出同步發(fā)電機戰(zhàn)斗勵磁調(diào)節(jié)器的基本框圖 并說明各裝置的主要作用 3 畫出交流勵磁機經(jīng)靜止晶閘管供電的勵磁方式原理接線圖 并簡要說明這種勵磁方 式的特點 4 畫出同步發(fā)電機自并勵勵磁方式原理接線圖 并簡要說明這種勵磁方式的特點 5 畫出比例型勵磁調(diào)節(jié)器的基本原理框圖 并說明各部分的作用 6 畫出半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器的基本原理框圖 并分析機端電壓因某種原因突然下降時 框圖中各環(huán)節(jié)的輸出變化情況 7 畫出半導(dǎo)體勵磁調(diào)節(jié)器各單元的工作特性 并合成出勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性 8 分析為何兩臺正調(diào)差特性的發(fā)電機在機端可以直接并聯(lián)運行 穩(wěn)定無功功率的分配 9 分析為何負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機在機端不可以直接并聯(lián)運行 不能穩(wěn)定無功功率的分 配 答 根據(jù)機端直接并聯(lián)運行的發(fā)電機組對外特性的要求可知 負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機不 能參與并聯(lián)運行 正調(diào)差特性的發(fā)電機可以穩(wěn)定運行 但是 負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機經(jīng)變壓 器后 補償變壓器阻抗上的壓降 所以在并聯(lián)點仍具有正調(diào)差特性 因此 能夠穩(wěn)定運行 且提高并聯(lián)點的電壓水平 10 分析為何機端直接并聯(lián)運行的發(fā)電機 無差特性的發(fā)電機不得多于一臺 答 無差特性的發(fā)電機的電壓整定值很難做到息和 這樣公共母線上的母線電壓便很 難獲得 11 某勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓的上升曲線如圖 3 12 所示 已知 Sabd Sabc A 發(fā)電機的 額定勵磁電壓為 UEF0 勵磁電壓響應(yīng)比 答 0 52 1 Rcbabc RUUUUs 12 試對微機型 數(shù)字式 勵磁調(diào)節(jié)器和模擬型勵磁調(diào)節(jié)器的性能特點作簡單比較 13 在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中 如何獲取三相全控橋整流電路的同步電壓信號 試分析 說明之 答 三相全控整流電路中 共陰極的晶閘管元件只有在陽極電位最高的一段區(qū)內(nèi)才有 可能導(dǎo)通 觸發(fā)脈沖應(yīng)在這一區(qū)間內(nèi)發(fā)出 共陽極晶閘管的觸發(fā)脈沖則應(yīng)在陰極電位最低 段區(qū)間內(nèi)發(fā)出 觸發(fā)脈沖應(yīng)按 A C B A C B 的順序依次相隔 600發(fā)出 所以同 步電壓信號應(yīng)與主電路電源間有一定的相位關(guān)系 該同步電壓信號由同步變壓器獲得 同 步變壓器一次繞組按主回路電阻 二次繞組共觸發(fā)電路作為同步信號 且二次側(cè)采用六相 雙星形接法 14 在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中 如何形成三相全控橋整流電路的六相觸發(fā)脈沖 試分析 說明之 答 15 說明數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中數(shù)字 脈沖移相接口電路的構(gòu)成 分析移相原理并推導(dǎo)六 相觸發(fā)脈沖控制角 的算法 16 試分析說明 PID 調(diào)節(jié)算法中 比例 P 調(diào)節(jié) 積分 I 調(diào)節(jié)和微分 D 調(diào)節(jié)的 各個作用 17 試分析數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中 最大勵磁限制功能的算法原理并畫出程序流程框圖 18 試分析數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中 最小大勵磁限制功能的算法原理并畫出程序流程框 圖 19 分析說明提高數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器工作可靠性的有哪些主要措施 petermyf68568 20 在數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器中 診斷 TV 是否斷線或缺相的方法有哪些 試分別說明之 第四章第四章 勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性 一 思考題一 思考題 1 我國大 中型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)基本技術(shù)條件 GB 7409 1987 對同步發(fā)電機動 態(tài)響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)有何規(guī)定 答 1 同步發(fā)電機在空載額定電壓情況下 當(dāng)電壓給定階躍響應(yīng)為 10 時 發(fā)電機 電壓超調(diào)量應(yīng)不大于階躍量的 50 擺動次數(shù)不超過 3 次 調(diào)節(jié)時間不超過 10s 2 當(dāng)同步發(fā)電機突然零起升壓時 勵電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證其偏電壓超調(diào)量不得超過額定 值的 15 調(diào)節(jié)時間應(yīng)不大于 10s 電壓擺動次數(shù)不大于 3 次 2 交流勵磁機 AC I 與 I 型模型的主要區(qū)別是什么 答 AC I 型交流勵磁機對于飽和系數(shù) 電樞反應(yīng)與換弧壓降三者分別考慮且飽和系數(shù) SE只計及空載飽和因素 它可由勵磁機空載飽和特性曲線求得 AC I 勵磁機端電壓的降落 Ede是電樞反應(yīng)和換弧壓降兩個因素引起的 由于 8 SE KD KC等因素分別考慮 并引入了發(fā)電機勵磁電流 IEF 所以能更恰當(dāng)?shù)胤从辰涣鲃畲?機的電磁關(guān)系 3 何謂勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器 結(jié)合勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器電路說明其作用 答 勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器是作為改善發(fā)電機空載運行穩(wěn)定性的重要部件 改變電位差 R1 R3 可改變微分時間常數(shù) 改變 R5 可改變勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定差的增益 A1 輸出勵磁機磁場 電流速率信號到電壓測量比較單元的輸入端 當(dāng)磁場電流躍增時 勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出正 微分信號 使電壓測量比較單元瞬時輸出負(fù)信號去減弱勵磁機磁場 反之 則增強勵磁機 磁場電流 而在穩(wěn)態(tài)運行時 勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器無輸出 從而構(gòu)成了軟反饋 改善了系統(tǒng)阻 尼特性 4 電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的起因是什么 如何改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 答 電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的起因是 1 勵磁調(diào)節(jié)器按電壓偏差比例調(diào)節(jié) 2 勵磁 控制系統(tǒng)具有慣性 第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié) 一 基本概念一 基本概念 1 1 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng) 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng) 系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時 總負(fù)荷吸收的有功功率也隨之變化 的現(xiàn)象 即當(dāng)頻率下降時 總負(fù)荷吸收的有功功率隨之下降 當(dāng)頻率上升時 總負(fù)荷吸收 的有功功率隨之上升 2 2 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) 負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)描述總負(fù)荷吸收的有功功率隨系統(tǒng) 頻率變化的程度 3 3 發(fā)電機的功率 發(fā)電機的功率 頻率特性 頻率特性 系統(tǒng)頻率變化 整個系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變 這 種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性 4 4 發(fā)電機組的功率 發(fā)電機組的功率 頻率特性調(diào)差系數(shù) 頻率特性調(diào)差系數(shù) 5 5 電力系統(tǒng)一次調(diào)頻 電力系統(tǒng)一次調(diào)頻 通過發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn) 反映機組轉(zhuǎn)速變化而相應(yīng)調(diào)整原 動力門開度 完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率 6 6 調(diào)速器的同步器或調(diào)頻器 調(diào)速器的同步器或調(diào)頻器 7 7 汽容影響 汽容影響 8 8 水錘效應(yīng) 水錘效應(yīng) 水錘效應(yīng) 是指在水管內(nèi)部 管內(nèi)壁光滑 水流動自如 當(dāng)打開的閥 門突然關(guān)閉 水流對閥門及管壁 主要是閥門會產(chǎn)生一個壓力 由于管壁光滑 后續(xù)水流 在慣性的作用下 迅速達(dá)到最大 并產(chǎn)生破壞作用 這就是水利學(xué)當(dāng)中的 水錘效應(yīng) 也 就是正水錘 9 9 電力系統(tǒng)二次調(diào)頻 電力系統(tǒng)二次調(diào)頻 通過調(diào)頻器實現(xiàn) 反映系統(tǒng)頻率變化而相應(yīng)調(diào)整原動力閥門 開度 完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率 1010 等微增率 等微增率 是指輸入耗量微增量與輸出功率微增量的比值 1111 等微