四川大学电力系统分析实验报告.docx

目录一.实验一 11 实验目的 12 原理与说明 13 实验原理图 24 实验项目和方法 25 数据处理、结果分析和观察的现象分析 36 注意事项 47 思考题 4二实验二 61. 实验目的 62. 原理与说明 63. 实验原理图……………………………………………………74. 实验项目和方法………………………………………………75. 注意事项 106•思考题 117心得体会 12实验一：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。

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备.三、实验原理图图 1 一次系统接线图四、实验项目和方法1. 单回路稳态对称运行实验① 合上EAL—02上的状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下;② 按照实验十进行启机、建压、并网；③ 通过调速器中的 “加速”“减速”按钮改变原动机功率,通过励磁调节器中“增磁”、“减磁";按钮改变发电机功率，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），在EAL—02中右下角点击PV4中（A、B、C相）观 察并记录线路首端电压值，点击PV1中（A、B、C相）观察记录线路末端电压值、 点击PV3中（A、B、C相）观察记录线路开关站的电压值；④ 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。

⑤ 进行解列操作、灭磁操作和停机操作；2 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验①按照单回路稳态对称运行实验进行双回路对称运行实验，只是将单回路切 换为双回路（将EAL—02上的继电器QF1、QF3、QF5合上）；3. 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，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0〃〈t<100〃；（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.实验数据如下：PQIUU7AU△单回路0.40380.6254003853653535080.41.253903753652525123703503651010141.6253853703652020双回路051.253903803652525151.62539037036525251。

40.49253753653651010125360350365-5—5(注:UZ-中间开关站电压；U-输电线路的电压损耗；△— 输电线路的电压降落)五、 数据处理、结果分析和观察的现象分析1、 理论上双回线的稳定性较单回线路的稳定性好，从实验现象中也观 察到了这一点，而且单回线路输送的能够稳定的最大功率要比双回线路小 另外，有实验现象可以看出单回输电线路能够稳定输送的最大功率低于双回 线路能够稳定输送的最大公率2、 由实验现象可以看出发电机发出的无功的性质将影响到系统的稳定 性,当发电机输出的感性无功不足或者发出容性无功时电网稳定性会降低， 会引起电网的波动和发电机飞车，另外无功的性质影响着系统电压的高低和 线路电压降落的和电压损耗的大小3、 在单回路运行时，随着有功输出的增加,电机输出电压降低且电压降落减 少，电压降落的范围为35V〜10V;在双回路运行时，随着有功输出的增加，电机 输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为25V~(-5) V.双回线路的电压 损耗比单回线路小，原因是因为双回线路的阻抗是并联的要比单回线路的阻抗 小.4、 本次实验最关键的就是同步电机的并网问题，开始先让直流电机转起来， 带动同步电机，调节同步机的转速使其频率与电网的频率非常接近，调节励磁使 两者的电压相等，然后观察同期系统，当指针指可以并网的位置时并网，最后并 网成功.这个过程看似轻松，但如果在真正的发电厂的并网中时很关键的，一个 失误的操作就可能引发很大的事故。

因为并网的失败会导致很大的冲击电流使电 网崩溃.六、 实验注意事项1、 在进行实验前一定要进行检查2、 实验台上控制线路的两个按钮，红色灯亮带便线路接通，绿色灯亮表示线路 断开.3、 在没有将发电机极端电压、频率调整到和电网电压频率接近或相等时禁闭合 图中发电机开关.4、在进行实验操作时要注意如果发电机工作在欠励磁状态时要调节发电机励磁 电流使发电机处于过励磁的工作状态，即发出感性无功5、当发电机与系统断开时会产生发电机飞车，要立即调原动机转速.6、当进行并网操作时,发电机机端电压和电网电压的相位差不能超过±5°7、操作时要严格按照规定的操作步骤进行操作8、 当EAL—01、EAL—04或EAL—05过流指示灯亮时，不能进行其他操作，要 进行相应的复位后,重新做实验.9、 在关闭系统时要注意操作顺序：①发电机功率调零、②切除发电机、③励磁 电流调零、④发电机转速调零、⑤关闭励磁电源、⑥关闭原动机电源、⑦关闭系 统电源七、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。

影响电力系统静态稳定的因素主要指来自各个方面的小干扰；还有就是发电 机的电势、系统电压、系统元件电抗小干扰包括负荷的变化，符合以及开关等的投切；2、 提高电力系统静态稳定有哪些措施？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，主要是提高输送公驴的极限从简单电力系统的功率极限表达式 PM 二EV/X来看,可以从提高发电机的电势E、提高系统电压V和减小系统援建点抗这 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：a.采用串联电容补偿;b.采用分裂导线；c提高输电线路的电压等级；（2）、提高系统电压水平；（3）、改善电力系统的结构;（4）、采用串联电容器补偿；（5）、采用自动调节装置；(6) 、采用直流输电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，相当于输电系统等值分割为若干段，这样每段电 气距离将远小于整个输电系统的电气距离,从而保证和提高了电力系统的稳定性3、何为电压损耗、电压降落？答：电压损耗是指始末端电压的数值差(U - U )，也用AU表示:AU= U -1 2 1U2 ；电压降落是指始末端电压的向量差(U - U )。

当两点电压的相角差相差不12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？答:两表法是表1的电流接A相，电压接Uab；表2的电流接C相，电压接Ucb 两表法测量：P=P1+P2=U IaCOS (a+30)+U IcCOS (30-c) =3UICOS①，U 为相 ab cd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 统采用三表法实验二：电力系统暂态稳定实验一、实验目的1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践 结合，提高学生的感性认识.2．学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措 施3．用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行 分析.二、原理与说明电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后 ,各发电机能否继 续保持同步运行的问题。

在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重.正常运行时发电机功率特性为：Pl=(EoXUo)Xsin6 /XI;1短路运行时发电机功率特性为:P2=(EoXUo)Xsin5 /X2;2故障切除发电机功率特性为：P3=(EoXUo)Xsin6 /X3；3 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角 特性有关•而系统保持稳定条件是切除故障角6 c小于6 max,5 max可由等面积 原则计算出来本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不 同，同时切除故障线路不同也使X3不同，6max也不同，使对故障切除的时间要 求也不同.同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势,使发电机功 率特性中Eo增加，使6max增加，相应故障切除的时间也可延长;由于电力系统 发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入 正常工作状态这二种方法都有利于提高系统的稳定性三、 实验原理图：图 2 一次系统接线图四、 实验项目与方法(一) 短路对电力系统暂态稳定的影响1．短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组。