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《电力系统自动装置原理》 实验指导书 南昌大学电力系统及其自动化教研室 实验一 无功调差及自动检测实验 一、实验目的 1．深入理解调差原理，掌握改变发电机电压调节特性斜率的方法。 2 ．深入了解测量和比较整定电路的结构形式和工作原理。 3 ．掌握自动检测各个环节的工作特性及其调试方法。 二、预习与思考 1．复习教材有关章节，分析为什么必须设置调差电路及选择合适的调差系数， 才能实现无功功率在并列运行各发电机组之间稳定合理的分配？ 2 ．常用的调差方式有哪几种？引入调差电路的电流极性与调差性质有无关系？ 3 ．测量比较回路有哪几种？如何用实验方法测绘出不对称比较桥的工作特性曲 线？ 三、原理说明 1．无功调差回路 为了改变发电机外特性曲线，使并列运行的各台机组之间合理分配无功负荷，或 者为了维持系统某一点电压恒定，在负荷变化时，要对电力网电压损耗进行补偿，因 而设置了无功调差电路。 常用的电流调差电路有两种：一是取两相电流信号；二是取单相电流信号。因为 发电机输出端电压主要与负载电流的无功分量有关，故引入的电流信号滞后于相应的 电压信号90 °电度角。两种电流调差电路的原理接线见图1-1。 电流调差电路的工作原理：主要是利用电流信号在调差电阻R 上的压降，迭加到 测量电压信号上去，从而使发电机的外特性陡度发生变化。当上述压降叠加后使外特 性陡度向右下方向倾斜时，为正调差特性如图 1-2 曲线3，表现为负载无功电流增加 时，端电压下降。改变正调差系数（即直线陡度），可使并列运行机组之间按合理比 例稳定地分配无功负荷。如果将中间电流互感器ZTA 的极性反接，则使外特性陡度 向右上方倾斜，为负调差特性，如图1-2 曲线4 。表现为负载无功电流增加时，端电 压上升，适用于电力系统要求某点电压恒定，在负荷增加时，需要补偿线路和变压器 1 电压损耗的特殊场合。当调差电阻经切换开关短接时，则调差电路基本不起作用，为 自然调差。如图1-2 ，曲线2 。 TAa U U G V G V W W TA TAc TV TV 1-3T Y/?-1 R R ZTAc ZTAa ZTA 检检检检检 检 检检检检 R 整流滤波与 检检检检检 （a ）单相电流信号 （b ）两相电流信号 图1-1 调差电路接线图 U G 4 1 2 U GN 3 I Q I QN 1 无差调节特性 2 自然调差特性 3 正调差特性 4 负调差特性 图1-2 发电机外特性曲线 为了深入研究调差电路的工作原理，便于实验训练，可用电压向量图加以分析。 2 1）单相电流信号调差电路，见图1-1 （a ）。 电流由C 相（即W 相）电流互感器TA、中间变流器ZTA （5/0.5 安）、测量变压 器1-3T 和调差电阻R 组成。 从图 1-1 （a ）接线可以看出C 相电流在调差电阻R 上的压降所形成电压信号迭 加于B 相的电压信号之中，由极性可确定是起向量相减作用，测量变压器接线组别为 Y/△-1，其二次侧电压U 、U 、U 分别滞后于母线电压U 、U 、U 30 °，电压△ a b c A B C abc 如图 1-3 （b ）、（c ）所示。在迭加Ic 的压降后，各相输入整流检测桥的电压信号 变为： U U U U -I R U U a′o ao b′o bo c c′o co 当负载电流为阻性（有功）时，可得电压信号向量图如图 1-3 （c ）。由向量图可 看出电压△abc 变为△ab″c，虽其中一边增长了，但另一边却缩短，经三相整流滤波 得到的直流电压信号与原来无明显差别，说明调差电路不反应有功电流的变化。 当负载电流为感性（无功）时，可得电压信号向量图如图 1-3 （b ）。电压△abc 变为△ab′c、ab′和 b′c 两边均比原来增长，因此，调差电路能灵敏地反应无功电流的 变化，使励磁装置既按发电机出口端电压的偏差，又按功率因数的变化调节发电机的 励磁电流。 电感负荷 电阻负荷 a a 电压电流矢量 c Ua Uc UA o Ua Uc c 感性 o ICL Ub Ub b b ” UC ICL阻性 UB -IcR -IcR b b ’ （a ）发电机电压电流向量；（b ）发电机带感性负荷时；（c ）发电机带阻性负荷时 图1-3 单相电流信号调差向量图 2 ）两相无功信号调差电路，见图1-1 （b ） 与上述单相无功信号调差电路大同小异，A 相电流信号在调差电阻R 上的压降采 3 用反极性方式与C 相电压信号相减，C 相电流信号在调差电阻R 上的压降采用同极 性方式与A 相电压信号相加。输入检测桥回路的电压