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1、电力系统实验单机无穷大系统稳态运行实验学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：123030108学号：2012141441378姓名：黄金老师：单机无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围； 2了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。二、原理与说明O-GD-B-发电机虞电札开羌XL1XL3-&W-豪开关无男大果乳电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。为一 条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损
2、耗，电压降落等的数值范围，是用于判 断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数 值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。实验用一次系统接线图如图 2 所示。图 2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。 原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟 电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发 电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源
3、通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动 调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接 用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转 子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控 制设备。三、实验项目和方法1单回路稳态对称运行实验在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电 机电压和
4、原动机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察 记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特 点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。2双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 按实验1的方法进行实验2的操作，只是将原来的单回线路改成双回路运行将。实验1 的结果与实验2进行比较和 分析。表 3-1 XL1=XL2=20,XL3=XL4=4O单回线路 X=60,双回线路 X=30PQIUFUzUaAU U00.40.5653900330606
5、2单回路0.40.40.92538003305063+63j0.80.51.67537003304081+130j1.213.253200330-10-188+225j00.81.23803603305063双回路0.50.81.53753503304564+40j10.823653453303566+82j20.84.4300290330-30-80+200j注：UZ 一中间开关站电压；AU 一输电线路的电压损耗；AU=UUF aA U 二AV + jdV, AV 二U输电线路的电压降落PR + QX 5V 二 PX - QRV ，- V3单回路稳态非全相运行实验确定实现非全相运行的接线方式
6、，断开一相时，与单回路稳态对称运行时相同的输送功率下比较其运行状 态的变化。具体操作方法如下：（1）首先按双回路对称运行的接线方式（不含QF5）；（2）输送功率按实验 1 中单回路稳态对称运行的输送功率值一样；（ 3 ）微机保护定值整定：动作时间0 秒，重合闸时间100 秒；（4）在故障单元，选择单相故障相，整定故障时间为OvtvlOO；（5）进行单相短路故障，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，这时迅速跳开QF1”、“QF3”开关,即只有一回线路的两相在运行。观察此状态下的三相电流、电压值与实验1 进行比较（6）故障100以后，重合闸成功，系统恢复到实验1状态。表 3-2UAUBUcIAIB
7、IcpQs全相运行值1951902002.22.210.781+0.78j2002002001.251.250.20.7802+078j（IB 电流表坏了，无实验数据）四、实验数据分析1、整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响， 并对实验结果进行理论分析。答：由表 3-1 的数据可知，单回路送电的电压损耗和电压降落比双回路的送电 时的电压损耗和电压降落要大，因此，电力系统双回路送电比单回路送电更稳 定。但这仅仅是从电网结构上降低系统阻抗来分析，实际应用中选择双回线路 或多回线路更是因为多回线路能提高供电可靠性。电力系统故障有线路单相接 地、相间短路等。如果是单回线路，
8、一旦发生上述故障，受电端必然会失电， 但如果建成双回路、甚至三回线路，根据运行经验，两条或三条线上同时发生 同类事故的可能性大大降低，反过来说，供电可靠性大大提高了。因此也就提 高了安全稳定运行的能力。2根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较 运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。答：在单回路运行时，随着有功输出的增加，输出的无功增加，且电流增加，电机输出电压减小，电压降落减小，电压降落的范围为-10V60 V；在双回路运 行时，随着有功输出的增加，输出的无功无变化，电流增加得比单回路大，开 关站电压降低，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为 -3
9、0V50V。且电机的无功输出增大到一定程度，线路末端的电压会大于线路首 端的电压。七、思考题1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？ 答：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步， 自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统的静态稳定性是电力系统正常运行 时的稳定性,电力系统静态稳定性的基本性质说明 ,静态储备越大则静态稳定性 越高。电力系统在运行中时刻受到小的扰动包括负荷的随机变化，汽轮机蒸汽压力的 波动、发电机端电压发射点小的偏移等等。影响电力系统静态稳定的因素主要指来自各个方面的小扰动，还有就是发电机 的电势、系统电压、系统元件电抗。2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？
10、答:电力系统具有静态稳定性是系统正常运行的必要条件。要提高系统的静态 稳定性，主要是提高输送功率的极限。从简单电力系统的功率极限表达式 PM =EV/X来看，可以从提髙发电机的电势E、提髙系统电压V和减小系统元件 电抗这三方面入手。具体措施如下 :(1) 、减少系统各元件的电抗包括: 减小发电机和变压器的电抗,减少线路电抗等，具体方法可有以下几种：1、提髙发电机电势提高发电机电势是提高电力系统的功率极限最有效的措施，它主要依靠采用 自动励磁调节器并改善其性能来实现。在现代电力系统中，几乎所有的发电机 都装有自动励磁调节装置。自动励磁调节器明显地提高了功率极限。自动励磁 调节器在整个发电机投资中
11、所占的比重很小，所以，在各种提高稳定性的措施 中，总是优先考虑使用或改善自动励磁调节装置。2、减少系统的总电抗从简单电力系统的功率极限表达式可以看出，输电系统的功率极限与系统总 电抗成反比，系统电抗越小，功率极限就越大，系统稳定性也就越高。（1）、输电系统的总电抗由发电机、变压器和输电线路的电抗组成。发 电机和变压器的电抗与它们的结构尺寸有关，力求使它们的电抗减小一些。当 发电机和变压器装有自动励磁调节器时，发电机的实际电抗已由大减小。因此， 从发电机结构方面去减小电抗的作用有限。自耦变压器具有损耗小、体积小、 价格便宜的优点外，它的电抗也较小，对提高稳定性有利，故在超高压电力系 统中得到了广
12、泛的应用。（2）、相对而言，设法减少输电线的电抗，则是一个可循的途径。主要 方法之一是采用分裂导线，这可以使线路电抗约减少20%，而且还能减少或避 免电晕所引起的有功功率损耗。（3）、减少输电线电抗的另一方法是采用串联电容补偿。一般来说，补 偿度越大，对系统稳定越有利，但过大的补偿度可能引起发电机的自励磁等异 常情况，影响线路继电保护的正确动作，增大短路电流等，一般取补偿度为 0.2-0.5。（4）、此外，在超高压远距离输电中，如输电功率受稳定性限制，也 可采用增加输电回路数，减少等值电抗，以达到提高输电功率的目的。3、提高和稳定系统电压（1）、要提高系统运行电压水平，最主要的是系统中应装设充
13、足的无功 电源。在远距离输电线的中途或在负荷中心装设同步调相机，将有助于提高和 稳定系统的运行电压水平，从而提高系统运行的稳定性。（2）、合理地选用高一级的电压，除了降低损耗、增加输电容量等作用 外，还能提高电力系统的功率极限，这在设计新线路或改造旧线路时常作为一 个措施来考虑。这是因为对于同一结构的输电线路，采用的额定电压越高，线 路电抗的标幺值就越小，功率极限就越高。在电力系统正常运行中,维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳 定运行的主要和日常工作。维持、控制变电站、发电厂高压母线电压恒定,特别 是枢纽厂（站）高压母线电压恒定,可以保证和提高电力系统的稳定性。3、何为电压损耗、电压降
14、落？答：电压损耗是指始末端电压的数值差U1 -U2，它是由于线路长度或大负载 引起的电压下降，电源侧电压与负载侧电压明显不同。电压降落是指始末端电压的向量差U1 U2，它同电压损耗意思差不多，都是 低于220V的，电压降落还有不同于损耗的其他不确定因素引起。当两点电压的相角差相差不大时，可近似的认为电压损耗就等于电压降落。4、“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？cb 。答：两表法是表 1 的电流接 A 相，电压接 ab ；表 2 的电流接 C 相，电压接两表法测量：P = P + P = U x I x cos（a + 30。） + U x I x cos（30。一 c） =
15、 3UI cos12 ab acb cU 为相电压。在负荷平衡的三相供电系统中，可以采用这种方式。在 A、 C 两相设电流互感器，并将这两个相的电流的差值作为B相电流，这样，三相电流 就全了。三相三线系统可以用两表法测量,但是三相四线系统只有在三相平衡时才可 以采用两表法,所以一般电能计量过程中,三相三线系统采用两表法,三相四线系 统采用三表法 。八、实验心得体会1 、电力系统分析的实验是模拟真实电力系统的实验，可以让我们大概了解电 力系统的基本运作。在试验中，由于实验设备少，各位同学团结分工合作，根 据老师的讲解进行操作，第一次结合电力系统的知识进行实际练习，加深了对 书本上知识的理解，比如正确同期并列的方法、怎样判断转子转到额定转速。2、通过此次实验，我们也解了电力系统中
