2023年工厂供电实验报告

工厂供电实验报告

实验发电机组的起动与运转

一、实验目的

1.了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。

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

二、原理说明

在本实验平台中，原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机，调速系统用

于调整原动机的转速和输出的有功功率，励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。

图3—1-1为调速系统的原理结构示意图，图3—1-2为励磁系统的原理结构示意图。

THLWT-2型

转速信号0—

微机调速装置

调节电路

励

磁省

绕

组

无穷大系统

励磁电源

ZKS-15型

直流电机调速装置

图3-1—1调速系统原理结构示意图

装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-3型微机调速装置，该

装置将转速信号转换成电压，和给定电压一起送入ZKS—15型直流电机调速装置，采用双

闭环来调节原动机的电枢电压，最终改变原动机的转速和输出功率。

自耦变压器

二

(D/Y>

励破

功率部分

n„uadbUcN

电量采集模块1电量采集模块2

THLWL-3S

微机励磁装置

（»磁控制部分）

—VF-

微机准同期装置

图3-1-2励磁系统的原理结构示意图

发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1,三相电流信号经电流互感器也送入电

量采集模块1,信号被解决后，计算结果经485通信口送入微机励磁装置；发电机励磁交流电

流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2,信号被解决后，

计算结果经485通信口送入微机励磁装置;微机励磁装置根据计算结果输出控制电压，来调

节发电机励磁电流。

三、实验内容与环节

1.发电机组起励建压

⑴先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座（两个大四芯插座可通用）。接

着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关;再打开实验台的

“三相电源”和“单相电源”开关。

（2）将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置，此时，实验台上的“原动机启

动”光字牌点亮，同时，原动机的风机开始运转，发出“呼呼”的声音。

（3）按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“自动”方式，开

机默认方式为“自动方式”。

（4）按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键，此时，装置上的增速灯闪烁,

表达发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时，THLWT-3型微机调速装

置面板上的增速灯熄灭，启动完毕。

（5）当发电机转速接近或略超过150Orpm时，可手动调整使转速为1500rpm,即：

按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键，选定“手动”方式，此时“手

动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“+”键或“一”键即可

调整发电机转速。

（6）发电机起励建压有三种方式，可根据实验规定选定。一是手动起励建压;一是常规

起励建压;一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设立,此处设定为发电机额定电压400

V,具体操作如下：

①手动起励建压

1）选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手

动调压”，“励磁电源”旋钮旋到“他励”。

2）打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。

3）建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压（线电压）达

成设定的发电机电压•

②常规励磁起励建压

1）选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”,

“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励”。

2）反复手动起励建压环节⑵

3）励磁电源为“自并励”时,需起励才干使发电机建压。先逐渐增大给定，可调节

THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大到3.5V左右，按下TH

LCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开，可以看到控制柜上的“发电机励

磁电压”表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动，逐渐增大给定，直到发电机电压达成

设定的发电机电压。

4）励磁电源为“他励”时，无需起励，直接建压。逐渐增大给定，可调节THLCL—

2常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐渐增大，直到发电机电压达成设定的发电机电

压。

③微机励磁起励建压

1）选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“微机控

制”，“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励北

2）检查THLWL-3微机励磁装置显示菜单的“系统设立”的相关参数和设立。具体

如下：

“励磁调节方式”设立为实验规定的方式，此处为“恒UJ。

“恒Ug预定值”设立为设定的发电机电压，此处为发电机额定电压。

“无功调差系数”设立为“+0”

具体操作见THLWL微机励磁装置使用说明。

3）按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“启动”键,发电机开始起励建压，直至THLWL

—3微机励磁装置面板上的“增磁”指示灯熄灭，表达起励建压完毕。

2.发电机组停机

⑴减小发电机励磁至0。

（2）按下THLWT-3微机调速器装置面板上的“停止”键。

（3）当发电机转速减为0时，将THLZD-2电力系统综合自动化控制柜面板上的“励磁

电源”打到“关”，“原动机电源”打到“关”。

3.发电机组并网

（1）一方面投入无穷大系统，具体操作参见第一部分“无穷大系统”，将实验台上的“发

电机运营方式”切至“并网”方式。打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”

的电源开关;再打开实验台的''三相电源”和“单相电源”开关.

⑵发电机与系统间的线路有“单回”和“双回”可选。根据实验规定选定一种，此处

选“单回”。单回:断路器QF1和QF3（或者QF2、QF4和QF6）处在“合闸”状态，其他处断

路器处在“分闸”状态;双回：断路器QF1、QF2、QF3、QF4和QF6处在“合闸”状态,

其他处断路器处在“分闸”状态。

⑶合上断路器QF7,调节自耦调压器的手柄，逐渐增大输出电压，直到接近发电机电

压。

（4）投入同期表•将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。

⑸发电机组并网有三种方式，可根据实验规定选定。一是手动并网;一是半自动并网；

一是自动并网。为了保证发电机在并网后不进相运营，并网前应使发电机的频率和电压略大

于系统的频率和电压。

①手动并网

所谓“手动并网”，就是手动调整频差和压差，满足条件后,手动操作并网断路器实现并

网。

1）选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮旋到“手动”状态。

2）观测同期表的指针旋转。同期时，以系统为基准，fg>fs时同期表的相角指针顺

时针旋转，频率指针转到“+”的部分；Ug>Us时压差指针转到“+”。反之相反。fg和Ug

表达发电机频率和电压;fs和Us表达系统频率和电压。

根据同期表指针的位置，手动调整发电机的频率和电压，直至频率指针和压差指针指向

“0”位置。表达频率差和压差接近于“0”，此时相角指针转动缓慢，当相角指针转至中央刻

度时，表达相角差为“0”，此时按下断路器QF0的“合闸”按钮。完毕手动并网。

4.发电机组发出有功和无功功率

（1）调节励磁装置，调整发电机组发出的无功，使Q=O.75kVar,PF=0.8。具体操作:

①手动励磁：调节THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“手动调压”旋钮，逐

步增大励磁，直到达成规定的无功值。

②常规励磁:调节THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮，逐步增

大给定，直至达成规定的无功值

③微机励磁：多次按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“+”键，逐步增大励磁，

直至达成规定的无功值。

⑵调节调速器，调整发电机组发出的有功，具体操作：多次按下THLWT-3微机调速

装置“+”键，逐步增大发电机有功输出，使P=1kW。

5.发电机组解列

⑴将发电机组输出的有功和无功减为0。具体操作:

①多次按下THLWT-3微机调速装置键，逐步减少发电机有功输出，直至有功接

近0。

②调节励磁，减小无功。多次按下THLWL-3微机励磁装置面板上的”键，逐步减少

发电机无功输出，直至无功接近于0。

备注:在调整过程中，注意不要让发电机进相。

(2)按下THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的断路器QF0的“分闸”按钮，将发

电机组和系统解列。然后发电机停机，具体参照实验内容“2.发电机组停机”。

四、实验数据

励157101215192429

磁电

压(V)

0.10.20.30.40.590.720.961.01.5

励磁2

电流

(A)

发电50100150200250300350400450

机输

出电

压(V)

实验二电磁型电流继电器和电压继电器实验

一、实验目的

1、熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的结构、原理和基本特性；

2、掌握动作电流值、动作电压值及其相关参数的整定方法。

二、预习与思考

1、电流继电器的返回系数为什么恒小于1?

2、动作电流（压）、返回电流（压）和返回系数的定义是什么？3、返回系数在设计继电

保护装置中有何重要用途？

三、原理说明

DL—20c系列电流继电器常用于反映发电机、变压器及输电线路的短路和过负荷的继电保

护装置中。DY-20C系列电压继电器常用于反映发电机、变压器及输电线路的电压升高（过

电压保护）或电压减少（低电压起动）的继电保护装置中。DL—20c、DY-20c系列继电器

的内部接线图见图15—1。

上述继电器是瞬时动作的电磁式继电器，当电磁铁线圈中通过的电流达成或超过整定值时，

衔铁克服反作用力矩而动作，且保持在动作状态。

过电流（压）继电器：当电流（压）升高至整定值（或大于整定值）时，继电器立即动作,其常开

触点闭合，常闭触点断开。

低电压继电器:当-电压减少至整定电房时7维电器立即动作丁常开触点断开，常用触点闭合。

继电器的铭牌刻度值是按电流继电器两线圈相串联，电压继电器两线圈并麻时标注的，

指示值等于整定值。若上述二继电器两线圈分别改作并联和串联时，则整定值为指示值的2

倍。转动刻度盘上指针，以改变游丝的作用力矩，从而改变继电器动作值。

DL-21CIH.-28CIX.-22C

DY-21C.26CDY-28C.26CDY-22C

图15-1电流（电压）继电器内部接线图

图15-3过电压继电器实验接线图

五、实验内容与环节

1、绝缘测试（略）

2、整定点的动作值、返回值及返回系数测试

实验接线图15—2、图15-3、图15-4分别为电流继电器及过（低）电压继电器的实验

接线，可根据下述规定分别进行实验。

实验的参数电流值（或电压值）可用三相自耦调压器、短路开关等设备进行调节。（1）

电流继电器的动作电流和返回电流测试

a、选择DL—24C/2型电流继电器，拟定动作值并进行初步整定。本实验整定值为

0.8A及1.6A的两种工作状态，见表15-2o

b、根据整定值的规定对继电器线圈拟定接线方式（串联或并联）；查表15-5。

c、按图15—2接线,保证自耦调压器输出为零，关断直流电源和微机保护装置。将

BC段短路点调至线路首端，设立成最大运营方式下的三相短路，合上QF1、QF2；检查无误

后，调节自耦调压器，增大输出电流，使继电器动作。读取能使继电器动作的最小电流值（继

电器常开触点由断开变成闭合的最小电流），并记入表15-2中。动作电流用晨,表达。继

电器动作后，反向调节自耦调压器及变阻器以减少输出电流，使触点开始返回至本来位置时

的最大电流称为返回电流，用I表达，读取此值并记入表15—2。据此计算返回系数；继电

器的返回系数是返回电流与动作电流的比值，用K,表达，即：

过电流继电器的返回系数在0.85~0.9之间。当小于0.85或大于0.9时,应进行调整,

调整方法详见本节第（4）点。

（2）过电压继电器的动作电压和返回电压测试

a、选择DY-28c/160型过电压继电器（当过电压继电器使用），拟定动作值为1.2

倍的额定电压,即实验参数取120V并进行初步整定。

b、根据整定值规定拟定继电器线圈的接线方式，查表15-6»

c、将自耦调压器逆时针方向方向调到底,保证电压输出为零。按图15--3接线。检

查无误后，调节自耦调压器，分别读取能使继电器动作的最小电压和使继电器返回的最

高电压U”,记入表15-3并计算返回系数作返回系数的含义与电流继电器的相同。返回系

数不应小于0.85,当大于0.9时，电应进褥调整。

(3)低电压继电器的动作电压许I返火，啰试

a、选择DY—28c/160型低电K继电器，拟定动作值为0.7倍的额定电压，即实验参数

做点示灯

取70V并进行初步整定。

b、根据整定值规定拟定继电器线圈(的接缆方式,D查Y-袈28C海/16—0|

c、按图15—-3接线,调节自耦嫡压器,增大避超j.k,先对继电器加100伏电压,

然后逐步减少电压,至继电器舌片开始跌落时的电压称为动作电压Um再升高电压至舌片开

始被吸上时的电压称为返回电压Uc,将所取得的数值记入表15-3并计算返回系数。返回系

数Kr为:

K3

低电压继电器的返回系数不大于1.2,用于强行励磁时不应大于1.06。

以上实验，规定平稳单方向地调节电流或电压的实验参数值，并应注意继电器舌片转动

情况。如碰到舌片有半途停顿或其他不正常现象时，应检查轴承有无污垢、触点位置是否正

常、舌片与电磁铁有无相碰等现象存在。

动作值与返回值的测量应反复三次，每次测量值与整定值的误差不应大于±3%。否则应

检查轴承和轴尖。

在实验中，除了测试整定点的技术参数外，还应进行刻度检查。

用整定电流的1.2倍或额定电压1.1倍进行冲击实验后，复试定值，与整定值的误差

不应超过±3%。否则应检查可动部分的支架与调整机构是否有问题，或线圈内部是否层间

短路等。

图15—4低电压继电器实验接线图

六、实验报告

实验结束后，针对过电流、过电压、低电压继电器实验的规定及相应动作值、返回值、

返回系数的具体整定方法，按实验报告编写的格式和规定及时写出电流继电器、电压继电器

的实验报告。对本实验有何体会,并解答本实验相关的思考题。

实验三电磁型时间继电器实验

一、实验目的

•1＞熟悉DS—20系列时间继电器的实际结构、工作原理和基本特性；

2、掌握时限的整定和实验调整方法。

二、预习与思考

。1、绝缘测试时发现绝缘电阻下降，且不符合规定，试问这是什么因素引起的？

。2、对某一整定点动作时间的测定，所测得的数值大于（或小于）该点整定的时间，并超过允

许误差时，你用什么方法进行调整？

。3、根据你所学的知识,说明时间继电器常用在哪些继电保护装置及自动化的电路中？

三、原理说明

•DS-20系列时间继电器用于各种继电保护和自动控制线路中，使被控制元件准时限控制原

则进行动作。该系列的时间继电器是带有延时机构的吸入式电磁继电器，其中DS-21〜

DS-24是内附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于短时工作），DS—21/c~DS-24/c

是外附热稳定限流电阻型时间继电器（线圈适于长时工作）。DS-25-28是交流时间继电器。

。该继电器具有一付瞬时转换触点,一付滑动主触点和一付终止主触点。继电器内部接线见图

16-1o

必卷止*由林傅鸿

图16—1时间继电器内部接线图

当加电压于线圈两端时，衔铁克服塔形弹簧的反作用力被吸入,常开触点瞬时闭合，常

闭触点断开，同时延时机构开始启动,先闭合滑动常开主触点，经延时后闭合常开主触点,从

而实现所需的延时控制。当线圈断电时，在塔形弹簧作用下，使衔铁和延时机构立刻返回原

位。

从电压加于线圈的瞬间起到延时闭合常开主触点止,这段时间就是继电器的延时时间，

它通过整定螺钉来移动静接点位置进行调整，并由螺钉下的指针在刻度盘上指示要设定的时

限。

五、实验内容与环节。

。1、内部结构检查

。2、绝缘测试（略）

。3、动作时间测定

动作时间测定的目的是检查时间继电器的控制延时动作的准确限度,也能从中发现时

间继电器机械部分所存在的问题。

测定是在额定电压下，取所实验继电器允许时限整定范围内的大、中、小四点的整定期

间值（见表16-2）,在每点测定三次，其误差应符合表16-2的规定。用电秒表测定期间继

电器动作时间的实验接线图如图16-2所示。

按图16-2接线后，将继电器定期标度放在较小的刻度上（如DS-23型可整定在

2.5s）。打开电秒表工作电源开关，并将电秒表复位，合上开关S,使继电器与电秒表同时

起动，继电器动作后经一定期限后，触点（5）（6）闭合。将电秒表控制端“I”和“II”短接,

秒表停止记数，此时电秒表所指示的时间就是继电器的延时时间，把测得数据填入表16—

3中。每一整定期间刻度应测定三次，取三次平均值作为该刻度的动作值。

表16-2时间继电器整定期间与允许误差

型号整定期间整定值误差型号整定期间整定值误差

(s)(s)(S)(s)

DS—20.2+0.05DS—22/1.2±0.11

1C0.5±0.06C2.5±0.15

DS—211±0.08DS—223.7±0.20

DS—251.5±0.15DS—265±0.25

DS—232.5±0.13DS—24/C5±0.2

C5±0.20DS—2410±0.3

DS—237.5±0.25DS—2815±0.4

DS—2710±0.3020±0.5

然后将定期标度分别置于中间刻度5s、7.5s及最大刻度10s上,按上述方法各反复三

次,求平均值。

动作时限应和刻度值相符，允许误差不得超过表16—2中的规定值，若误差大于规定

期，可调节钟表机构摆轮上弹簧的松紧限度,具体操作应在教师指导下进行。

六、实验数据

启动电压(V)120118

返回电压(V)5557

时间(S)10.610.5

实验四6~10KV线路过电流保护实验

一、实验目的

1、掌握过流保护的电路原理，进一步理解继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开

接线图。

2、学会辨认本实验中继电保护的实际设备与原理接线图和展开接线图的相应关系。

3、通过实际接线操作，掌握过流保护的整定调试和动作实验方法。

二、预习与思考

1、根据实验内容，参考图19-1、图19-2,设计并绘制过电流保护实验的接线图（可参照

图19-3）。

2、为什么要选定重要继电器的动作值，并进行整定？

3、过电流保护中哪一种继电器属于测量元件？

三、原理说明

电力自动化与继电保护设备称为二次设备。二次设备经导线或控制电缆以一定的方式与

其他电气设备相连接的电路称为二次回路，或叫二次接线。二次电路图中的原理接线图和展

开接线图是广泛应用的两种二次接线图，它们是以两种不同的型式表达同一套继电保护电

路。

1、原理接线图

原理接线图用来表征继电保护和自动装置的工作原理。所有的电器都以整体的形式画在

一张图上，互相联系的电流回路、电压电路和直流回路都综合在一起。为了表白这种回路对

一次回路的作用，将一次回路的有关部分也画在原理接线图中，以达成对这个回路有一个整

体的概念。图19-1表达6~10KV线路的过电流保护原理接线图。

从图中可以看出,整套保护装置由五只继电器组成，电流继电器3、4的线圈接于A、C

两相电流互感器的二次线圈回路中，即两相两继电器式接线。当发生三相短路或任意两相短

路时，流过继电器的电流将超过整定值，其常开触点闭合，接通了时间继电器5的线圈回路，

直流电源电压加在时间继电器5的线圈上，使其起动，通过一定期限后其延时触点闭合，接

通信号继电器6和保护出口中间继电器7的线圈回路。二继电器同时起动，信号继电器6

触点闭合，发出6—10KV线路过流保护动作信号并自保持，中间继电器7起动后把断路器的辅

助触点8和跳闸线圈9两者串联接到直流电源中，使跳闸线圈9通电,脱扣机构动作，使断路器

跳闸，切断故障电路，断路器1跳闸后，辅助触点8分开，从而切断了跳闸回路。

由于原理接线图上各元件之间的联系是用整体连接表达的，没有画出它们的内部接线和

引出端子的编号、回路的编号；直流部分仅标明电源的极性，没有标出从何熔断器引出；信

号部分在图中仅标出“至信号”，无具体接线。因此，只有原理接线图是不能进行二次回路

施工的，还要其他一些二次图纸的配合才可，而展开接线图就是其中的一种。

2、展开接线图

展开接线图是将整个电路图按交流电流回路、交流电压回路和直流回路分别画成几个彼

此独立的部分，仪表和电器的电流线圈、电压线圈和触点要分开画在不同的回路里。为了避

免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字符号表达。

展开接线图一般是提成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个

重要组成部分。每一部分又提成若干行，交流回路按a、b、c的相序，直流回路按继电器的

动作顺序各行从上至下排列。每一行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列，每一回路

的右侧标有文字说明。

展开接线图中的图形符号和文字标号是按国家统一规定的图形符号和文字标号来表达

的。

一

-u

图19-16~10KV线路过电流保护原理图

1一断路器；2—电流互感器；3、4一电流继电器；5—时间继电器：

6—信号继电器；7-保护出口中间继电器;8—断路器的辅助触点；9-跳闸线圈。

二次接线图中所有开关电器和继电器的触点都按照它们的正常状态来表达，即指开关电器在

非动作状态和继电器线圈断电的状态。即常开（动合）触点就是继电器线圈不通电时,该触点

断开，常闭（动断）触点则相反。

图19—2是根据图19—1所示的原理接线图而绘制的展开接线图。左侧是保护回路

展开图，右侧是示意图。从中可看出，展开接线图是由交流电流回路、直流操作回路和信号回

路三部分组成。交流电流回路由电流互感器1LH的二次绕组供电，电流互感器仅装在A、C

两相上，其二次绕组各接入一个电流继电器线圈，然后用一根公共线引回构成不完全星形接

线。A411、C411和N411为回路的编号。

图19—26~10KV线路过电流保护展开图

QS-隔离开关;QF一断路器：1LH、2LH-电流互感器;1LJ、