電力系統(tǒng)1實驗報告記錄

1、電力系統(tǒng)1實驗報告記錄作者:日期:電力系統(tǒng)實驗單機(jī)一無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行實驗學(xué)院：電氣信息學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：123030108學(xué)號：姓名：黃金老師：單機(jī)一無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行實驗一、實驗?zāi)康?了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；2. 了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對稱運行的條件；不對稱度運行參數(shù)的影響； 不對稱運行對發(fā)電機(jī)的影響等。二、原理與說明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱和不對稱運行分析，除了包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。為一條不同電壓等級的輸電線路，在典型運行方式下，用相對值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷 運行報表或監(jiān)視

2、控制系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。因此，除了通過結(jié)合實際的問題，讓學(xué)生掌握此類“數(shù)值 概念”夕卜，實驗也是一條很好的、 更為直觀、易于形成深刻記憶的手段之一。實驗用一次系統(tǒng)接線圖如圖 2所示。XL1QFlXUXL3弄#無算丸Jilt圖2 一次系統(tǒng)接線圖本實驗系統(tǒng)是一種物理模型。原動機(jī)采用直流電動機(jī)來模擬，當(dāng)然，它們的特性與大型原動機(jī)是不相似的。原動機(jī)輸出功率的大小， 可通過給定直流電動機(jī)的電樞電壓來調(diào)節(jié)。實驗系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三相同步發(fā)電機(jī)來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動來調(diào)節(jié)，

3、也可以切換到臺上的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。實驗臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件?！盁o窮大”母線就直接用實驗室的交流電源，因為它是由實際電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無窮大”母線的條件。為了進(jìn)行測量，實驗臺設(shè)置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機(jī)軸上裝設(shè)了閃光測角裝置。此外，臺上還設(shè)置了模擬短路故障等控 制設(shè)備。三、實驗項目和方法1單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗在本章實驗中，原動機(jī)采用手動模擬方式開機(jī)，勵磁采用手動勵磁方式，然后啟機(jī)、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和原動機(jī)功率，使輸電系統(tǒng)處

4、于不同的運行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的差別等），觀察記錄線路首、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特 點及數(shù)值范圍，為電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無功功率的方向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。2雙回路對稱運行與單回路對稱運行比較實驗按實驗1的方法進(jìn)行實驗2的操作，只是將原來的單回線路改成雙回路運行。將實驗1的結(jié)果與實驗2進(jìn)行比較和 分析。表 3-1 XL仁XL2=20,XL3=XL4=40, 單回線路 X=60，雙回線路 X=30PQIUfUzuaAU u單回路00.40.565390033060620.40.40.92

5、538003305063+63j0.80.51.67537003304081+130j1.213.253200330-10-188+225j雙回路00.81.238036033050630.50.81.53753503304564+40j10.823653453303566+82j20.84.4300290330-30-80+200j注：UZ 中間開關(guān)站電壓；-U 輸電線路的電壓損耗；-U=U f U :. u =AV +j6V£V = PR + QX 劌=PX _QR u 輸電線路的電壓降落VV3單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗確定實現(xiàn)非全相運行的接線方式，斷開一相時，與單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行

6、時相同的輸送功率下比較其運行狀 態(tài)的變化。具體操作方法如下：（1） 首先按雙回路對稱運行的接線方式（不含QF5）；（2）輸送功率按實驗1中單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行的輸送功率值一樣；（3） 微機(jī)保護(hù)定值整定：動作時間0秒，重合閘時間100秒；（4） 在故障單元，選擇單相故障相，整定故障時間為0 <t<100 ；（5） 進(jìn)行單相短路故障，此時微機(jī)保護(hù)切除故障相，準(zhǔn)備重合閘，這時迅速跳開“QF1 ”、“QF3”開關(guān),即只有一回線路的兩相在運行。觀察此狀態(tài)下的三相電流、電壓值與實驗1進(jìn)行比較;（6）故障100以后，重合閘成功，系統(tǒng)恢復(fù)到實驗1狀態(tài)。表3-2UaUbUcIaIbIcpQs全相運行值

7、1951902002.22.210.781+0.78j2002002001.251.250.20.780.2+0.78j（IB電流表壞了，無實驗數(shù)據(jù)）四、實驗數(shù)據(jù)分析1、整理實驗數(shù)據(jù)，說明單回路送電和雙回路送電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響, 并對實驗結(jié)果進(jìn)行理論分析。答：由表3-1的數(shù)據(jù)可知，單回路送電的電壓損耗和電壓降落比雙回路的送電 時的電壓損耗和電壓降落要大，因此，電力系統(tǒng)雙回路送電比單回路送電更穩(wěn) 定。但這僅僅是從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上降低系統(tǒng)阻抗來分析，實際應(yīng)用中選擇雙回線路 或多回線路更是因為多回線路能提高供電可靠性。電力系統(tǒng)故障有線路單相接 地、相間短路等。如果是單回線路，一旦發(fā)生上述故障，受電

8、端必然會失電， 但如果建成雙回路、甚至三回線路，根據(jù)運行經(jīng)驗，兩條或三條線上同時發(fā)生 同類事故的可能性大大降低，反過來說，供電可靠性大大提高了。因此也就提 高了安全穩(wěn)定運行的能力。2 .根據(jù)不同運行狀態(tài)的線路首、末端和中間開關(guān)站的實驗數(shù)據(jù)、分析、比較 運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。答：在單回路運行時，隨著有功輸出的增加，輸出的無功增加，且電流增加，電機(jī)輸出電壓減小，電壓降落減小，電壓降落的范圍為-10V60V ;在雙回路運行時，隨著有功輸出的增加，輸出的無功無變化，電流增加得比單回路大，開 關(guān)站電壓降低，電機(jī)輸出電壓降低且電壓降落減少，電壓降落的范圍為-30V50V。且電機(jī)的無

9、功輸出增大到一定程度，線路末端的電壓會大于線路首端的電壓。七、思考題1影響簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素是哪些？答：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步， 自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)正常運行 時的穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本性質(zhì)說明 ，靜態(tài)儲備越大則靜態(tài)穩(wěn)定性 越高。電力系統(tǒng)在運行中時刻受到小的擾動包括負(fù)荷的隨機(jī)變化，汽輪機(jī)蒸汽壓力的 波動、發(fā)電機(jī)端電壓發(fā)射點小的偏移等等。影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的因素主要指來自各個方面的小擾動，還有就是發(fā)電機(jī) 的電勢、系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)元件電抗。2、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？答:電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性是

10、系統(tǒng)正常運行的必要條件。要提高系統(tǒng)的靜態(tài) 穩(wěn)定性，主要是提高輸送功率的極限。從簡單電力系統(tǒng)的功率極限表達(dá)式Pm =EV/X來看，可以從提高發(fā)電機(jī)的電勢 E、提高系統(tǒng)電壓V和減小系統(tǒng)元件 電抗這三方面入手。具體措施如下:(1) 、減少系統(tǒng)各元件的電抗包括:減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗，減少線路電抗等，具體方法可有以下幾種：1、提高發(fā)電機(jī)電勢提高發(fā)電機(jī)電勢是提高電力系統(tǒng)的功率極限最有效的措施，它主要依靠采用 自動勵磁調(diào)節(jié)器并改善其性能來實現(xiàn)。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，幾乎所有的發(fā)電機(jī) 都裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置。自動勵磁調(diào)節(jié)器明顯地提高了功率極限。自動勵磁 調(diào)節(jié)器在整個發(fā)電機(jī)投資中所占的比重很小，所以，在各種提高

11、穩(wěn)定性的措施 中，總是優(yōu)先考慮使用或改善自動勵磁調(diào)節(jié)裝置。2、減少系統(tǒng)的總電抗從簡單電力系統(tǒng)的功率極限表達(dá)式可以看出，輸電系統(tǒng)的功率極限與系統(tǒng)總 電抗成反比，系統(tǒng)電抗越小，功率極限就越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性也就越高。（1 ）、輸電系統(tǒng)的總電抗由發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的電抗組成。發(fā)電 機(jī)和變壓器的電抗與它們的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，力求使它們的電抗減小一些。當(dāng)發(fā) 電機(jī)和變壓器裝有自動勵磁調(diào)節(jié)器時，發(fā)電機(jī)的實際電抗已由大減小。因此， 從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)方面去減小電抗的作用有限。自耦變壓器具有損耗小、體積小、 價格便宜的優(yōu)點外，它的電抗也較小，對提高穩(wěn)定性有利，故在超高壓電力系 統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。（2）、相對而言，設(shè)

12、法減少輸電線的電抗，則是一個可循的途徑。主要方法之一是采用分裂導(dǎo)線，這可以使線路電抗約減少20%，而且還能減少或避免電暈所引起的有功功率損耗。（3）、減少輸電線電抗的另一方法是采用串聯(lián)電容補償。一般來說，補償 度越大，對系統(tǒng)穩(wěn)定越有利，但過大的補償度可能引起發(fā)電機(jī)的自勵磁等異常 情況，影響線路繼電保護(hù)的正確動作，增大短路電流等，一般取補償度為。（4）、此外，在超高壓遠(yuǎn)距離輸電中，如輸電功率受穩(wěn)定性限制，也可 采用增加輸電回路數(shù)，減少等值電抗，以達(dá)到提高輸電功率的目的。3、提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓（1 ）、要提高系統(tǒng)運行電壓水平，最主要的是系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)充足的無功電 源。在遠(yuǎn)距離輸電線的中途或在負(fù)荷中心

13、裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)，將有助于提高和穩(wěn) 定系統(tǒng)的運行電壓水平，從而提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。（2）、合理地選用高一級的電壓， 除了降低損耗、增加輸電容量等作用外， 還能提高電力系統(tǒng)的功率極限，這在設(shè)計新線路或改造舊線路時常作為一個措 施來考慮。這是因為對于同一結(jié)構(gòu)的輸電線路，采用的額定電壓越高，線路電 抗的標(biāo)幺值就越小，功率極限就越高。在電力系統(tǒng)正常運行中，維持和控制母線電壓是調(diào)度部門保證電力系統(tǒng)穩(wěn) 定運行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)電廠高壓母線電壓恒定，特別是樞紐廠（站）高壓母線電壓恒定，可以保證和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、何為電壓損耗、電壓降落？答：電壓損耗是指始末端電壓的數(shù)值差Ui -

14、U2，它是由于線路長度或大負(fù)載引起的電壓下降，電源側(cè)電壓與負(fù)載側(cè)電壓明顯不同。電壓降落是指始末端電壓的向量差 U°2 ,它同電壓損耗意思差不多，都是 低于220V的，電壓降落還有不同于損耗的其他不確定因素引起。當(dāng)兩點電壓的相角差相差不大時，可近似的認(rèn)為電壓損耗就等于電壓降落。4、“兩表法”測量三相功率的原理是什么？它有什么前提條件？答：兩表法是表1的電流接A相，電壓接Uab ;表2的電流接C相，電壓接Ucb。 兩表法測量：PhR+BhUabla" cos(a 十 30 )十 U cb 漢 I c 匯 cos(30 c) = 3UI cos© , U為相電壓。在負(fù)荷平衡的三相供電系統(tǒng)中，可以采用這種方式。在A、C兩相設(shè)電流互感器，并將這兩個相的電流的差值作為B相電流，這樣，三相電流就全了。三相三線系統(tǒng)可以用兩表法測量，但是三相四線系統(tǒng)只有在三相平衡時才可 以米用兩表法，所以一般電能計量過程中，三相三線系統(tǒng)米用兩表法,三相四線系 統(tǒng)米用三表法 。八、實驗心得體會1、電力系統(tǒng)分析的實驗是模擬真實電力系統(tǒng)的實驗，可以讓我們大概了解電 力系統(tǒng)的基本運作。在試驗中，由于實驗設(shè)備少，各位同學(xué)團(tuán)結(jié)分工合作，根 據(jù)老師的講解進(jìn)行操作，第一次結(jié)合電力系統(tǒng)的