電力系統(tǒng)暫態(tài)分析實驗二

1、實課程名稱實驗名稱： 單機無窮大系統(tǒng)實實驗類型： 探索驗證 同組學(xué)實課程名稱實驗名稱： 單機無窮大系統(tǒng)實實驗類型： 探索驗證 同組學(xué)了解和掌握三相對稱穩(wěn)態(tài)情況下， 輸電系統(tǒng)各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)的數(shù)值變化范圍。1 機組手動啟動和建壓(1) 在調(diào)速裝置上檢查“ 模擬調(diào)節(jié)” 電位器指針是否指在 0 位置， 如不在， 則應(yīng)調(diào)到 0置。將操作臺上的“ 手動勵磁” 調(diào)節(jié)旋鈕反時針旋到 0(2在調(diào)速裝置上確認(rèn)“并網(wǎng)” 燈為熄滅狀態(tài) ，“輸出 0開關(guān)狀態(tài)：各開關(guān)信號燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄；(3(4專業(yè)電氣工程及其自動化學(xué)號日期： 2014年10月23地點燈亮；在勵磁調(diào)節(jié)器上選擇恒UF(6)把實驗臺上“同期方式”

2、開關(guān)置“斷開” 位置；(7)合上“系統(tǒng)開關(guān)”和線路開關(guān)“QF2 、QF4 、QF6檢查系統(tǒng)電壓接近額定值 380V；察機組穩(wěn)定情況，然后通過順時針旋轉(zhuǎn)指針電位器緩慢加速到額定轉(zhuǎn)速；(9增加發(fā)電機電壓為額定電壓。請參照第三章動準(zhǔn)同期（按準(zhǔn)同期并列條件合閘）的方法進(jìn)行并網(wǎng)操作。3 穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗并網(wǎng)后 ，首 先按照下表所列的運行方式 1 的線路開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分閘，通過調(diào)節(jié)調(diào)速裝置上的指針電位器來調(diào)整發(fā)電機輸出的有功功率 、通過調(diào) 節(jié)“ 手動勵磁”旋鈕來調(diào)整發(fā)電機輸出的無功功率， 分別使輸電系統(tǒng)處于兩種不同的運行狀態(tài)（小的有功功率、不同方向的無功功率） 進(jìn)行實驗。在每一種運行狀態(tài)下，

3、 分別按下表所列的三種電網(wǎng)運行方式進(jìn)行實驗（ 即按下表所列開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分燈亮；在勵磁調(diào)節(jié)器上選擇恒UF(6)把實驗臺上“同期方式”開關(guān)置“斷開” 位置；(7)合上“系統(tǒng)開關(guān)”和線路開關(guān)“QF2 、QF4 、QF6檢查系統(tǒng)電壓接近額定值 380V；察機組穩(wěn)定情況，然后通過順時針旋轉(zhuǎn)指針電位器緩慢加速到額定轉(zhuǎn)速；(9增加發(fā)電機電壓為額定電壓。請參照第三章動準(zhǔn)同期（按準(zhǔn)同期并列條件合閘）的方法進(jìn)行并網(wǎng)操作。3 穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗并網(wǎng)后 ，首 先按照下表所列的運行方式 1 的線路開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分閘，通過調(diào)節(jié)調(diào)速裝置上的指針電位器來調(diào)整發(fā)電機輸出的有功功率 、通過調(diào) 節(jié)“ 手

4、動勵磁”旋鈕來調(diào)整發(fā)電機輸出的無功功率， 分別使輸電系統(tǒng)處于兩種不同的運行狀態(tài)（小的有功功率、不同方向的無功功率） 進(jìn)行實驗。在每一種運行狀態(tài)下， 分別按下表所列的三種電網(wǎng)運行方式進(jìn)行實驗（ 即按下表所列開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分閘 ）， 觀察線路首、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值， 計算、 分析、 比較運行方式不同時， 運行參數(shù)變化的特點及數(shù)值范圍電壓損耗、 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。同時針對不同運行狀態(tài)下的實驗結(jié)果進(jìn)行計算、 比較和分析。運行方式 1（單回路） 的線路開關(guān)狀態(tài)：運行方式 2（雙回路） 的線路開關(guān)狀態(tài)：線路開關(guān)

5、開關(guān)狀態(tài)合合合合分合線路開關(guān)開關(guān)狀態(tài)分合分合分合運行方式 3 的線路開關(guān)狀態(tài)：4 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗首先按照穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗中運行方式 1 的線路開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分閘，調(diào)整發(fā)電機輸出的有功、 無功功率與穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗時一致， 然后按以下步驟進(jìn)行實驗，比較其運行狀態(tài)的變化。操作步驟：(1示表示“01-0.10”；通過“”按鈕當(dāng)顯示切換為“運行方式 3 的線路開關(guān)狀態(tài)：4 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗首先按照穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗中運行方式 1 的線路開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開關(guān)的合閘和分閘，調(diào)整發(fā)電機輸出的有功、 無功功率與穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗時一致， 然后按以下步驟進(jìn)行實驗，比較其運行狀態(tài)的變化

6、。操作步驟：(1示表示“01-0.10”；通過“”按鈕當(dāng)顯示切換為“ ” 按鈕整定重合閘動作延遲時間為 100 秒顯示表示“ 02100（*(2) 在操作臺的故障單元，選擇單相故障相（AAN 相”開關(guān)，對應(yīng)紅色指示燈亮 (3) 在操作臺的“ 短路時間” 中， 通過旋轉(zhuǎn)其旋鈕開關(guān)整定短路故障時間為 0 秒t秒（*(4) 進(jìn)行單相短路故障（ 按下故障單元中的“ 短路” 開關(guān) ）， 此時微機保護(hù)動作切除故障相， 準(zhǔn)備重合閘， 此時只有一回線路的兩相在運行。 觀察此狀態(tài)下的三相電流、電壓值與穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗中的運行方式 1 進(jìn)行比較；(5) 故障發(fā)生后重合閘成功， 系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗運行方式

7、1 的狀態(tài)。通過反時針旋轉(zhuǎn)調(diào)速裝置上的指針電位器以及操作臺上的“ 手動勵磁” 旋鈕分別將發(fā)電機輸出的有功功率 、無功功率減至 0（ 即同步發(fā)電機與系統(tǒng)解列 跳開“ 勵磁開關(guān)” 滅磁。繼續(xù)反時針旋轉(zhuǎn)調(diào)速裝置上的指針電位器直到 0 位置，使其輸00開關(guān)，最后切斷“電源開關(guān) ”。線路開關(guān)開關(guān)狀態(tài)合合分合合合注意事項1 、切換線路開關(guān)狀態(tài)時注意不要造成系統(tǒng)解列 。2 、調(diào)整發(fā)電機輸出的有功功率和無功功率不宜過大。（一）量數(shù)據(jù)：運行方式 1 測量數(shù)據(jù)：線路阻抗： 運行方式 2 測量數(shù)據(jù)：線路阻抗： j30運行方式 3 測量數(shù)據(jù)：設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1

8、000W/Q:200varP:2000W實際功率P:503W/Q:107varP:501W/Q:-100varP:1037W/Q:200varP:1922W/Q:422var機端電壓396.3V366.5V402.0V381.7V設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200varP:2000W實際功率P:510W/Q:104varP:508W/Q:-P:1003W/Q:202varP:1953W/Q:125var機端電壓391.6V372.4V401.0V377.6V開關(guān)站電 三相電流Ia:0. 879A Ib:0.852A Ic:0.831

9、AIa:0.872A Ib:0.注意事項1 、切換線路開關(guān)狀態(tài)時注意不要造成系統(tǒng)解列 。2 、調(diào)整發(fā)電機輸出的有功功率和無功功率不宜過大。（一）量數(shù)據(jù)：運行方式 1 測量數(shù)據(jù)：線路阻抗： 運行方式 2 測量數(shù)據(jù)：線路阻抗： j30運行方式 3 測量數(shù)據(jù)：設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200varP:2000W實際功率P:503W/Q:107varP:501W/Q:-100varP:1037W/Q:200varP:1922W/Q:422var機端電壓396.3V366.5V402.0V381.7V設(shè)定功率P:500W/Q:100varP

10、:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200varP:2000W實際功率P:510W/Q:104varP:508W/Q:-P:1003W/Q:202varP:1953W/Q:125var機端電壓391.6V372.4V401.0V377.6V開關(guān)站電 三相電流Ia:0. 879A Ib:0.852A Ic:0.831AIa:0.872A Ib:0.852A Ic:0.838AIa:1.656A Ib:1.662A Ic:1.527AIa:3.279A Ib:3. 231A Ic:3.081A設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:2

11、00varP:2000W實際功率P:501W/Q:104varP:503W/Q:-102varP:1000W/Q:207varP:1753W/Q:524var機端電壓360.1V402.2V380.5V開關(guān)站電 三相電流Ia:0.784AIb:0.743A Ic:0.681AIa:0.927AIb:0.906A Ic:0.852AIa:1.629AIb:1.622A Ic:1.547AIa:2.890AIb:3.047A Ic:3.027A線路阻抗： j50（二） 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗數(shù)據(jù)：設(shè)定發(fā)電機輸出功率：P：500W，Q=100var發(fā)生短路，繼電保護(hù)動作后：三相電流及三相電壓：Ia

12、=0.081A，Ib=1.302A，Ic=1.268AUa=233V，Ub=270V，Uc=190V利用潮流計算的知識， 測得發(fā)電機節(jié)點的輸出功率已知， 假定發(fā)電機節(jié)點為一 PQ 節(jié)點，無窮大系統(tǒng)節(jié)點為一電壓幅值 380V， 電壓相角為 0 的平衡節(jié)點。計算發(fā)電機節(jié)點的電壓幅值與相角，將電壓幅值的計算值與理論值向比較。 計算過程如下：先假定發(fā)電機機端電壓額定電壓， 按照發(fā)電機輸出功率(Pf,Qf) 計算線路消耗的無功Q) 和系統(tǒng)節(jié)點的功率(Ps,Qs) 情況， 再按照這率值和系統(tǒng)側(cè)的電壓計算發(fā)電機節(jié)點電壓(Uf)，如果電壓幅值誤差小于 0.1V， 則停止計算。如果大于 0.1V 則進(jìn)行迭代再計

13、算一遍。計算結(jié)果如下：運行方式 1 計算結(jié)果：P22線路阻抗： j50（二） 單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗數(shù)據(jù)：設(shè)定發(fā)電機輸出功率：P：500W，Q=100var發(fā)生短路，繼電保護(hù)動作后：三相電流及三相電壓：Ia=0.081A，Ib=1.302A，Ic=1.268AUa=233V，Ub=270V，Uc=190V利用潮流計算的知識， 測得發(fā)電機節(jié)點的輸出功率已知， 假定發(fā)電機節(jié)點為一 PQ 節(jié)點，無窮大系統(tǒng)節(jié)點為一電壓幅值 380V， 電壓相角為 0 的平衡節(jié)點。計算發(fā)電機節(jié)點的電壓幅值與相角，將電壓幅值的計算值與理論值向比較。 計算過程如下：先假定發(fā)電機機端電壓額定電壓， 按照發(fā)電機輸出功率(Pf

14、,Qf) 計算線路消耗的無功Q) 和系統(tǒng)節(jié)點的功率(Ps,Qs) 情況， 再按照這率值和系統(tǒng)側(cè)的電壓計算發(fā)電機節(jié)點電壓(Uf)，如果電壓幅值誤差小于 0.1V， 則停止計算。如果大于 0.1V 則進(jìn)行迭代再計算一遍。計算結(jié)果如下：運行方式 1 計算結(jié)果：P22X PXQRff(RjXUUs s fsUNs Us U發(fā)電機輸出功P:501WQ:104varP:503WQ:-102varP:1000WQ:207varP:1753WQ:524var機端電壓幅值388.04V355.60378.75368.40機端電壓相角11.7712.9124.6548.73開關(guān)站電 三相電流Ia:0.825A I

15、b:0.777A Ic:0.750AIa:0.886A Ib:0.872A Ic:0.845AIa:1.656A Ib:1.662A Ic:1.527AIa:3.265A Ib:3.225A Ic:3.040A運行方式2計算結(jié)果：運行方式3計算結(jié)果：1 、根據(jù)不同運行方式下的線路首、末端和中間開關(guān)站的實驗數(shù)據(jù)，分析、比較運行方式不同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。通過對每個運行方式的計算結(jié)果分析可以看到， 在進(jìn)相運行時， 發(fā)電機吸收無功功率， 機端電壓低于系統(tǒng)電壓。 當(dāng)非進(jìn)相運行時， 隨著發(fā)電機輸出功率的增加， 發(fā)電機的機端電壓呈下降趨勢， 出現(xiàn)這一情況的原因是當(dāng)發(fā)電機輸出功率增加時， 線的

16、P:503WQ:107varP:501WQ:-100varP:1037WQ:200varP:1922WQ:422var機端電壓幅值388.19361.02V380.78V362.07機端電壓相角9.8210.5321.0144.33開關(guān)站電壓385.68363.80V376.7V348.11V測量電壓降落4.29%-5.79%0.45%計算電壓降落2.15%-0.21%-電壓損耗(2.51+j66.18)V(-25.05+j65.92)V(-24.5+j136.45)V(-120.89+j252.89)VP:510WQ:104varP:508WQ:-98varP:1003WQ:202varP:

17、1953WQ:125var機端電壓幅值386.01370.05V387.56V361.57V機端電壓相角5.996.2211.25.25開關(guān)站電壓383.54V372.88運行方式2計算結(jié)果：運行方式3計算結(jié)果：1 、根據(jù)不同運行方式下的線路首、末端和中間開關(guān)站的實驗數(shù)據(jù)，分析、比較運行方式不同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。通過對每個運行方式的計算結(jié)果分析可以看到， 在進(jìn)相運行時， 發(fā)電機吸收無功功率， 機端電壓低于系統(tǒng)電壓。 當(dāng)非進(jìn)相運行時， 隨著發(fā)電機輸出功率的增加， 發(fā)電機的機端電壓呈下降趨勢， 出現(xiàn)這一情況的原因是當(dāng)發(fā)電機輸出功率增加時， 線的P:503WQ:107varP:501

18、WQ:-100varP:1037WQ:200varP:1922WQ:422var機端電壓幅值388.19361.02V380.78V362.07機端電壓相角9.8210.5321.0144.33開關(guān)站電壓385.68363.80V376.7V348.11V測量電壓降落4.29%-5.79%0.45%計算電壓降落2.15%-0.21%-電壓損耗(2.51+j66.18)V(-25.05+j65.92)V(-24.5+j136.45)V(-120.89+j252.89)VP:510WQ:104varP:508WQ:-98varP:1003WQ:202varP:1953WQ:125var機端電壓幅值

19、386.01370.05V387.56V361.57V機端電壓相角5.996.2211.25.25開關(guān)站電壓383.54V372.88383.28V359.70V測量電壓降落3.05%-25.53%-計算電壓降落1.58%-1.99%-電壓損耗(3.9+j40.26)(-12.13+j40.11)V(-0.61+j79.18)V(-52.95+j154.18)V開關(guān)站電壓383.61361.64371.41342.67測量電壓降落5.79%-5.79%0.13%計算電壓降落2.12%-電壓損耗(-0.11+j79.11(-33.39+j79.42)V(-35.73+j157.89)V(-136

20、.89+276.79)V的 電流的二次方成正比 無窮大系統(tǒng)需要向線路輸送很大的無功， 由此引起了機端電壓的降落。 同時隨著功率水平的， 機端電壓和系統(tǒng)電壓的相角差也隨之增大， 這是由于有功功率增大而引起的電壓縱分量增大造成的。分析開關(guān)站電壓幅值， 也可以看出當(dāng)發(fā)電機輸出功率較小時， 發(fā)電機可以提供足夠的無功功率， 開關(guān)站電壓的幅值在兩端電壓幅值之間。 但是當(dāng)發(fā)電機輸出功率增加，線的電流增大， 兩端節(jié)點都需要向線路提供大量的無功， 因此出現(xiàn)了開關(guān)站電壓低于兩端電壓的情況。 線路電抗越大，開關(guān)站電壓越低。通過分析不同運行方式的結(jié)果， 可以看到， 當(dāng)采用單輸電線時， 系統(tǒng)處于最惡劣的運行環(huán)境中。 由

21、于此時輸電線上消耗的無功最多， 導(dǎo)致機端電壓橫分量變化很大。 另 方面在相同有功功率時， 由于單輸電線時電抗最大， 導(dǎo)致電壓縱分量也最高。 這兩點都造成了發(fā)電機功率輸出增大時， 電壓相角差也隨之增大的結(jié)果。 在發(fā)電機滿負(fù)荷運行的時候，單輸電線運行方式的相角差已經(jīng)達(dá)到了 48， 這在電力系統(tǒng)的實際運行中是不允許的。2 、電壓損耗、電壓降落？舉例說明其計算方法。電壓降落： 始末端電壓相量差， 是一個向量。電壓損耗：始末端電壓差除以額定電壓的數(shù)值， 是一個標(biāo)量。假設(shè)一段輸電線，始端電壓 U1 ，末端電壓 U2電壓降落：電壓損耗：3 、影響簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的有哪些？影響簡單系統(tǒng)穩(wěn)定性的有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、發(fā)電機電勢、線路和變壓器的電抗、擾動的大小。4 、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？改