電力系統(tǒng)1實驗報告

1、電力系統(tǒng)實驗 單機無窮大系統(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 : 2012141441378 姓 名 : 黃金老 師： 單機無窮大系統(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

2、用于判斷運行報表或監(jiān)視控制系統(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”外，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。圖2 一次系統(tǒng)接線圖本實驗系統(tǒng)是一種物理模型。原動機采用直流電動機來模擬，當然，它們的特性與大型原動機是不相似的。原動機輸出功率的大小，可通過給定直流電動機的電樞電壓來調(diào)節(jié)。實驗系統(tǒng)用標準小型三相同步發(fā)電機來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機相似，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。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動來調(diào)節(jié)，也可以切換到臺上的微機勵磁調(diào)

3、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)電機轉(zhuǎn)子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機軸上裝設(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，原動機采用手動模擬方式開機，勵磁采用手動勵磁方式，然后啟機、建壓、并網(wǎng)后調(diào)整發(fā)電機電壓和原動機功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)（輸送功率

4、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進行比較和分析。表3-1 XL1=XL2=20,XL3=XL4=40,單回線路X=60，雙回線路X=30PQIUFUZUaDU單回路00.40.565390033060620.40.40.92538003305063+63j0.80

5、.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；DU 輸電線路的電壓損耗； DU=UFUa 輸電線路的電壓降落3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

6、驗1中單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行的輸送功率值一樣；（3）微機保護定值整定：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0²<t<100²；（5）進行單相短路故障，此時微機保護切除故障相，準備重合閘，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進行比較；（6）故障100²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1951902002.22.210.781+0.78j2002002001.251.250.20.780.2

7、+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

8、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。且電機的無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

9、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荷的隨機變化，汽輪機蒸汽壓力的波動、發(fā)電機端電壓發(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

10、力系統(tǒng)的功率極限表達式PM =EV/X來看，可以從提高發(fā)電機的電勢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)電機電勢 提高發(fā)電機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)電機投資中所占的比重很小，所以，在各種提高穩(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

11、、 減少系統(tǒng)的總電抗 從簡單電力系統(tǒng)的功率極限表達式可以看出，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、變壓器和輸電線路的電抗組成。發(fā)電機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。當發(fā)電機和變壓器裝有自動勵磁調(diào)節(jié)器時，發(fā)電機的實際電抗已由大減小。因此，從發(fā)電機結(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)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

12、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)電機的自勵磁等異常情況，影響線路繼電保護的正確動作，增大短路電流等，一般取補償度為0.2-0.5。 （4）、此外，在超高壓遠距離輸電中，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。在遠距離輸電線的中途或在負荷中心裝設(shè)同步調(diào)相機，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

13、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U1U2，它是由于線路長度或大負載引起的電壓下降，電源側(cè)電壓

14、與負載側(cè)電壓明顯不同。 電壓降落是指始末端電壓的向量差,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。 當兩點電壓的相角差相差不大時，可近似的認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；表2的電流接C相，電壓接 。兩表法測量：，U為相電壓。在負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采用兩表法,所以一般電能計量過程中,三相三線系統(tǒng)采用兩表法,三相四線系統(tǒng)采用三表法 。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)團結(jié)分工合作，根據(jù)老師的講解進行操作，第一次結(jié)合電力系統(tǒng)的知識進行實