電力系統(tǒng)分析實驗一課件20110513電子教案

電力系統(tǒng)分析實驗信息科學與工程學院●

實驗中心理論課：孫秋野實驗課：張羽賈旭2025/1/19CompanyName實驗內(nèi)容安排第一次課（電力系統(tǒng)綜合自動化實驗）電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)同步發(fā)電機準同期并列運行單機帶負荷實驗第二次課（電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗）電力系統(tǒng)監(jiān)控實驗平臺認識

4+1電力系統(tǒng)運行方式實驗電力系統(tǒng)潮流計算分析實驗電力系統(tǒng)調(diào)度運行實驗2025/1/19CompanyName電力系統(tǒng)綜合自動化實驗安全操作規(guī)程1.檢測相序。2．上電前，應做如下工作：⑴檢查實驗臺、控制柜和發(fā)電機組間的電纜線是否正確可靠連接。⑵原動機的光電編碼器與控制柜間的連線是否可靠連接。⑶實驗臺和控制柜間的通信線是否可靠連接。3．上電后，實驗前，檢查微機準同期裝置、微機勵磁裝置和微機線路保護裝置的“系統(tǒng)設置”內(nèi)的參數(shù)是否為實驗要求的值。4．實驗過程中，單手操作；人體不可接觸帶電線路，如自耦調(diào)壓器的輸入、輸出接線端。5．發(fā)電機組在啟動后，切勿推拉發(fā)電機組。6．在進行發(fā)電機組與系統(tǒng)間的解列操作時，要注意零功率解列。7.實驗結(jié)束后，檢查自耦調(diào)壓器和手動勵磁旋鈕是否向左調(diào)到最小。2025/1/19CompanyName電力系統(tǒng)綜合自動化實驗熟悉THLZD-2型電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺實驗目的熟悉并掌握發(fā)電機組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機操作

加深理解同步發(fā)電機準同期并列運行原理，掌握準同期并列條件

了解和掌握單機帶負荷運行方式的特點2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識1.1系統(tǒng)構(gòu)成：實驗臺輸電線路單元微機線路保護控制方式選擇監(jiān)測儀表指示單元外圍設備接口設置單元電源單元單機－無窮大系統(tǒng)電力網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識1.2系統(tǒng)構(gòu)成：控制柜測量儀表單元原動機控制單元發(fā)電機勵磁單元準同期單元外圍接口單元電源單元2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識1.3系統(tǒng)構(gòu)成：無窮大系統(tǒng)

所謂無窮大系統(tǒng)可以看作是內(nèi)阻抗為零，頻率、電壓及其相位都恒定不變的一臺同步發(fā)電機。在本實驗系統(tǒng)中，由于15kVA自耦調(diào)壓器的容量遠大于單臺發(fā)電機組的容量，故由15kVA自耦調(diào)壓器模擬無窮大系統(tǒng)。2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識●無窮大系統(tǒng)的投入操作1、將控制柜“總電源”打到“OFF”位置。2、將自耦調(diào)壓器原邊電纜插頭插入控制柜大四芯插座上。3、將自耦調(diào)壓器副邊電纜插頭插入實驗臺系統(tǒng)電源接入口。4、將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。5、控制柜上電：先總電源，再三相電源，最后單相電源；其次實驗臺上電：先三相電源，再單相電源。6、按下QF7“合閘”按鈕，順時針旋至實驗的要求值后，切換顯示系統(tǒng)電壓，如果三相對稱，即完成無窮大電源的投入工作?！駸o窮大系統(tǒng)的切除操作⑴檢查系統(tǒng)與發(fā)電機組是否解列，未解列，禁止切除無窮大電源。⑵按下QF7分閘按鈕 ⑶將自耦調(diào)壓器的旋鈕逆時針旋至最小。⑷拔下自耦調(diào)壓器原邊和副邊插頭。2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識1.4系統(tǒng)構(gòu)成：發(fā)電機組Z4系列直流電動機：PN=3kW，UN=400V，nN=1500rpm三相同步發(fā)電機：PN=2kW，cosΦ=0.8，UN=400V，nN=1500rpm額定負載：P=2.0kw,Q=1.5kva2025/1/19CompanyName實驗一：電力系統(tǒng)綜合自動化實驗平臺認識1.5系統(tǒng)構(gòu)成：可調(diào)負載箱2025/1/19CompanyName實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)2.1實驗目的1．了解微機調(diào)速裝置的工作原理和掌握其操作方法。2．熟悉發(fā)電機組中原動機（直流電動機）的基本特性。3．掌握發(fā)電機組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機的操作。2025/1/19CompanyName實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)2.2實驗原理調(diào)速系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)示意圖2025/1/19CompanyName實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)2.2實驗原理勵磁系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖2025/1/19CompanyName●滅磁：減小發(fā)電機勵磁接近0；●調(diào)速器：停止原動機，轉(zhuǎn)速為0；●勵磁電源和原動機電源關?！窨傠娫础⑷嚯娫?、單相電源●原動機啟動:1500rpm●起勵建壓：手動、常規(guī)、微機三種方式起勵建壓發(fā)電機組停機實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)2.3實驗步驟2025/1/19CompanyName注意：零功率解列！?、僬{(diào)節(jié)調(diào)速器，改變發(fā)電機發(fā)出的有功功率②調(diào)節(jié)勵磁裝置，改變發(fā)電機的無功功率①投入無窮大系統(tǒng)②選擇和建立單回路或雙回路③投入同期表④手動/自動/半自動并網(wǎng)發(fā)電機組并網(wǎng)發(fā)出有功和無功發(fā)電機組解列實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)2.3實驗步驟2025/1/19CompanyName1．簡述發(fā)電機組起勵建壓，并網(wǎng)，解列和停機的操作步驟。2.4思考題2．為什么發(fā)電機組送出有功和無功時，先送無功？3．為什么要求發(fā)電機組輸出的有功和無功為0時才能解列？實驗二：發(fā)電機組啟動與運轉(zhuǎn)？2025/1/19CompanyName實驗三：同步發(fā)電機準同期并列運行3.1實驗目的1．加深理解同步發(fā)電機準同期并列運行原理，掌握準同期并列條件。2．掌握手動、半自動、自動準同期的概念及并網(wǎng)操作方法。3．熟悉同步發(fā)電機手動、半自動、自動準同期并列過程。2025/1/19CompanyName實驗三：同步發(fā)電機準同期并列運行3.2實驗原理待并發(fā)電機并列運行的條件：相序、壓差、頻差、相差。2025/1/19CompanyName●

n=1485rpm●Ug＝390V●投入無窮大系統(tǒng)，調(diào)壓器電壓設置400V●微機勵磁●他勵●手動同期●恒Ug控制●投入同期表觀察指針偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度●調(diào)節(jié)勵磁和轉(zhuǎn)速，使壓差和頻差滿足條件●手動合閘狀態(tài)設置起勵建壓手動并網(wǎng)實驗三：同步發(fā)電機準同期并列運行3.3實驗步驟：手動準同期2025/1/19CompanyName調(diào)整電壓和頻率投入同期表同期表整定項起勵建壓狀態(tài)設置實驗三：同步發(fā)電機準同期并列運行3.3實驗步驟：自動準同期微機勵磁、他勵、自動同期、恒Ug控制n=1480rpm；Ug＝400V。投入無窮大系統(tǒng)“自動調(diào)頻”：投入；“自動調(diào)壓”：投入?！白詣雍祥l”：投入。自動判斷，滿足條件合閘

實驗三：同步發(fā)電機準同期并列運行

2025/1/19CompanyName3.4思考題1．根據(jù)實驗內(nèi)容分析自動準同期的工作原理及過程。2．通過實驗，分析自動準同期、半自動準同期與手動準同期的異同點。2025/1/19CompanyName4.1實驗目的1．了解和掌握單機帶負荷運行方式的特點。2．通過獨立電力網(wǎng)與大電力系統(tǒng)的分析比較實驗進一步理解系統(tǒng)穩(wěn)定概念實驗四：單機帶負荷實驗2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗4.2實驗原理

單機帶負荷運行方式與單機對無窮大系統(tǒng)運行方式有著截然不同的概念，單機對無窮大系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，發(fā)電機的頻率與無窮大頻率一樣，它是受大系統(tǒng)的頻率牽制，隨系統(tǒng)的頻率變化而變化，發(fā)電機的容量只占無窮大系統(tǒng)容量的很小一部分。而單機帶負荷它是一個獨立電力網(wǎng)。發(fā)電機是唯一電源，任何負荷的投切都會引起發(fā)電機的頻率和電壓變化（原動機的調(diào)速器，發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器均為有差調(diào)節(jié)）。此時，也可以通過二次調(diào)節(jié)將發(fā)電機的頻率和電壓調(diào)至額定值。2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗4.2實驗原理阻性負載：3×1600Ω/0.2A（0.1kW）1組；3×800Ω/0.4A（0.2kW）2組;3×320Ω/1A（0.5kW）1組；3×160Ω/2A（1kW）2組；通過開關投切可以改變阻性負載的大??；感性負載：由三個200mH的電感和自耦調(diào)壓器構(gòu)成通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器手柄可調(diào)節(jié)感性負載的大小。2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗4.3實驗接線實驗臺的右側(cè)面留有本地負荷的接口，即三相帶中性線的強電護套座。實驗平臺通電前，將三相自耦調(diào)壓器原副邊電纜解下，用實驗平臺配套設備中的強電實驗連接線將三相自耦調(diào)壓器的原邊接入右側(cè)面強電護套座，副邊接入三相可調(diào)負載箱的電感性負載，通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)電感負載的大小。三相可調(diào)電阻性負載與調(diào)壓器的原邊并聯(lián)接入。2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗4.4實驗步驟——獨立系統(tǒng)特性實驗狀態(tài)設置●

單機運行●

常規(guī)勵磁●

他勵●

手動同期接線將感性負載和阻性負載并聯(lián)接入，經(jīng)老師檢查后方可通電實驗。發(fā)電機組起勵建壓啟動原動機和調(diào)速裝置，使n=1500rpm，調(diào)節(jié)常規(guī)勵磁，使Ug=400V建立雙回路合上輸電線路的所有斷路器，發(fā)電機通過兩回線送電到負載獨立系統(tǒng)特性測試改變有功和無功負載的大小，但保持負載功率因數(shù)為0.8不變，記錄實驗數(shù)據(jù)。改變輸電線路為單回路，重復實驗步驟。2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗參數(shù)線路結(jié)構(gòu)RP1COSΦ1P2UTrUReIAn雙回線單回線P1，cosΦ1－送端功率，功率因數(shù)P2－受端功率UTr－送端線電壓URe－受端線電壓2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗4.5實驗步驟——投切負荷實驗（選作）⑴同上實驗步驟1⑵采用雙回線送電：先合上QF0、QF1、QF2和QF6，然后同時合上QF3、QF4，觀察發(fā)電機機組的振蕩過程。待系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，觀察機組轉(zhuǎn)速和受端電壓的變化。分析比較投入負載分別為純阻性，純感性，阻感性。⑶在發(fā)電機組帶額定負荷的情況下，分別切除不同性質(zhì)的負荷，觀察機組轉(zhuǎn)速和受端電壓的變化，分析比較不同性質(zhì)負荷時對系統(tǒng)的影響。2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗⑷甩負載實驗在發(fā)電機雙回線輸電帶阻感性負載后，同時斷開QF3、QF4，使發(fā)電機組突甩負荷，觀察機組轉(zhuǎn)速和送、受端電壓的變化。⑸實驗結(jié)束后，通過調(diào)節(jié)勵磁使無功至零，通過調(diào)速器使有功至零，然后將發(fā)電機與系統(tǒng)解列，解列之后按下調(diào)速器的停機按鈕使發(fā)電機轉(zhuǎn)速至零，跳滅磁開關。依次斷開實驗臺的“單相電源”、“三相電源”和“總電源”以及控制柜的“單相電源”、“三相電源”和“總電源”（空氣開關向下扳至OFF）。4.6實驗步驟——甩負荷實驗（選作）2025/1/19CompanyName實驗四：單機帶負荷實驗1．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合教材，分析受端電壓和功率隨負載阻抗的變化規(guī)律。2．根據(jù)負載大小不同時轉(zhuǎn)速的不同，繪出轉(zhuǎn)速和有功功率的關系曲線。3．分析比較投切不同性質(zhì)負載對轉(zhuǎn)速和受端電壓的影響。4．單機帶負載與單機無窮大系統(tǒng)有什么不同？4.7思考題2025/1/19CompanyName

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗●

復習《電力系統(tǒng)分析》中潮流計算方法，有功功率——頻率特性、無功功率——電壓特性相關知識?！?/p>

下次上課時提交本次實驗的實驗報告。要求：東北大學實驗報告紙，手寫；內(nèi)容包括：實驗目的、準同期并列實驗和單機帶負荷實驗簡要步驟、單機帶負荷實驗數(shù)據(jù)選作思考題。下次實驗準備：2025/1/19CompanyName

電力系統(tǒng)綜合自動化實驗實驗選作思考題：1．簡述發(fā)