電力動態(tài)模擬綜合實驗

．

實一發(fā)機的本作實驗目掌握發(fā)電機的啟動、并網(wǎng)、增減負荷、解列停機等基本操作。2．驗要求（1嚴格遵守實驗室的各種規(guī)章制度。（2熟悉動模實驗室模擬發(fā)電機組的基本構(gòu)成。（3熟悉發(fā)電機的相關(guān)知識及起?；静僮鞑襟E。3．

實驗原同步發(fā)電機投入并聯(lián)時，為了避免電機和電網(wǎng)中產(chǎn)生沖擊電流，以及由此在電機轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的擊轉(zhuǎn)矩，待投入并聯(lián)的發(fā)電機應當滿足下列條件：（1）發(fā)電機的相序應與電網(wǎng)一致；（2）發(fā)電機的頻率應與電網(wǎng)相同；（3）發(fā)電機的激磁電動勢

應與電網(wǎng)電壓

大小相等、相位相同；上述三個條件中，第一個條件必須滿足，其它兩個允許稍有出入。圖表示投入并聯(lián)時的單相示意圖。若相序不同投入并聯(lián)，則相當于在電機的端點上加一組負序電壓，這是一種嚴重的故障情況，電流和轉(zhuǎn)矩沖擊都很大，必須避免。若電機的頻率與電網(wǎng)頻率不同，和之便有相對運動，兩量間的相角差將在之間逐步變化，電壓差UE大忽小。頻率相差越大，電壓差變化越劇，投入并聯(lián)的操作亦困難；若投入電網(wǎng)，也不易牽入同步，而將在發(fā)電機與電網(wǎng)之間引起很大的電流和功率振蕩。機端電壓與電網(wǎng)電壓大小不等如圖1-1（）或相位不同如圖1-1）示，而把發(fā)電機投入并聯(lián)，則將在發(fā)電機與電網(wǎng)中產(chǎn)生一定的沖擊電流。在嚴重情況下，該電流可達到額定電流的

倍。

(b)圖1-1入并況

(a)

0

和

同為了投入并聯(lián)所進行的調(diào)節(jié)和操作過程，稱為同步過程。實用的同步方法有兩種：準同步和自步。把發(fā)電機調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件，然后投入電網(wǎng)，叫做準同步。為了判斷是否滿足投并聯(lián)條件，常常采用同步指示器。準同步的優(yōu)點是，投入瞬間電網(wǎng)和電機沒有（或很少）沖擊，點是同步手續(xù)比較復雜。為了把發(fā)電機迅速投入電網(wǎng)，可采用自同步方法。自同

步方法的投入步驟為：首先校驗發(fā)電機的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向（和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致）把發(fā)電機拖動到接近于同轉(zhuǎn)速，勵磁繞組經(jīng)限流電阻短路，然后把發(fā)電機投入電網(wǎng)，并立即加上直流勵磁，此時依靠定、轉(zhuǎn)子場間所形成的電磁轉(zhuǎn)矩，就可以把轉(zhuǎn)子自動牽入同步。自同步的優(yōu)點是投入迅速，不需增添復雜的裝，缺點是投入時定子電流沖擊稍大。4．內(nèi)容與步、準工：、開、速勵、網(wǎng)增負操：、解、機基操：/

5．思考題（1）發(fā)電機準同期條件是什么？形成沖擊電流的因素可

能有哪些？（2）在相序、頻率、電壓相同條件下，相位差多大時沖擊電流最大？（3）自同期操作方法優(yōu)缺點是什么？實二發(fā)機功無調(diào)/

TE21.實驗目的TE2熟悉電力系統(tǒng)正常運行方式下主要物理量之間的關(guān)系。實驗原根據(jù)能量守恒原理，要增加發(fā)電機的有功功率，應當增加發(fā)電機的輸入功率，即增加原動機的動轉(zhuǎn)矩，這時通常用加大增大汽輪機進汽閥（或水輪機的導水翼）的開度，使原動機轉(zhuǎn)矩增大，同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程：ddt（）1(PP)TJ可知轉(zhuǎn)子加速功角δ增。上式中δ是角速度ω與步電角度ω的夾角，稱為功角；

T

為在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子停狀態(tài)到額轉(zhuǎn)速時所經(jīng)的時間；P為子的機械功率；為子上的電磁功率。當動機轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩相互平衡時，電機的功-特性：

δ角才能穩(wěn)定。根據(jù)隱極發(fā)Eq

Ux

sin

（）當電勢Eq是數(shù)時，有功負荷化決定于

δ角，其軌跡是一個以C為圓，Eq半徑的圓弧，如圖2-1（a）所示。由此可見，加原動機的輸入功率時，發(fā)電機輸出的有功功率增大，功率角

δ增大，直至δ=90

，電磁功率達到最大。反之，輸出的有功功率減小時，

δ角相應減小。δ

Aq

CA

Bδ

A

1

jIX

jIsψ

ψ

BB2

1

D

圖aEq為常P時圖

圖b電流，圖與電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機不僅要向電網(wǎng)輸出有功功率，

而且還要輸出無功功率。假調(diào)節(jié)勵磁時原動機的輸入有功功率保持不變，并為了簡單，忽略電樞電阻和磁飽和，于是根據(jù)功率平衡關(guān)系知，在調(diào)節(jié)勵磁前后，發(fā)電機的電磁功率

P和出的有功功率

P均近似保持不變，由于電網(wǎng)電壓

U和發(fā)機的同步電抗均為值所以有：

Icos數(shù)UI數(shù)

（）圖（b）為當滿足式（節(jié)勵磁時發(fā)電機的向量圖。當發(fā)電機的功率因數(shù)為1時的勵磁電流I稱“正常勵磁”，時發(fā)電機的輸出功率全部為有功功率。若增加勵磁電流，發(fā)電機運行在過勵”狀態(tài)，此時激磁電動勢增加到

為Eδ常，故應落在水平線AB。相應地電0/

fff樞電流變?yōu)閒ff

，但因為

Icos

數(shù)

，故

的端點落在垂線CD上從圖中可以看出發(fā)電機產(chǎn)生一滯后的無功功率。反之，發(fā)電機運行于“欠勵”，產(chǎn)生一超前的無功功率。因此，調(diào)節(jié)勵磁電流便可以調(diào)節(jié)發(fā)電機的無功功率。3.實驗內(nèi)容步驟（1）投自動勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)整系統(tǒng)電壓

=400V左，發(fā)電機高壓側(cè)電壓

=400V左，并網(wǎng)后，在不改變勵磁的情況下，調(diào)節(jié)有功，分別記錄

P=0，1，2，3，4，5kW左時發(fā)電機控制屏上各儀表的顯示值，填入下表，畫出變化曲線，分析各量之間的關(guān)系。表2-1與各電量的關(guān)系P(kW)

I（定子電流）

I（磁電流）

δ(度)

012345（2）投自動勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)整系統(tǒng)電壓

=400V左，發(fā)電機高壓側(cè)電壓

=400V左，并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)發(fā)電機有功功率

P=3kW左右，然在不調(diào)原動機的情況下，

調(diào)節(jié)勵磁，分記錄34kVar左右時發(fā)電機控制屏上各儀表的顯示值，填入下表。表2-2與電量的關(guān)系

I（定子電流）

I（磁電流）

δ(度)

P(kW)0123454.思考題（1）什么增加有功功率時，無功功率會下降。（2）解釋發(fā)電機高壓側(cè)電壓隨

增而下降的原因。（3）明在原動機進汽量不變時，勵磁電流

I增加會導致功率角下降的原因。（4）物概上說明為什么在增加

、時要分別增開汽門和增加勵磁？實三電系故分1．實目的（1）掌握析輸電線路故障性質(zhì)的方法。（2）掌握種故障（線路故障、發(fā)電機、變壓器故障）對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。2．實要求/

(3)(1)(2)（1）嚴格守實驗室的各種規(guī)章制度。(3)(1)(2)（2）熟悉電線路故障的相關(guān)知識。（3）熟悉模實驗室模擬故障控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及操作。3．實原理凡造成電力系統(tǒng)運行不正常的任何連接和情況稱為電力系統(tǒng)的故障。電力系統(tǒng)故障的類型很多主要有以下幾種：電力系統(tǒng)故障

簡單故障（單重故障）復雜故障（多重故障）

三相短路對稱故障單相短路兩相短路不對稱故障兩相短路接地f單相斷線(2)(1)兩相斷線兩處及以上簡單故障同時發(fā)生

短路（縱向故障）斷線（橫向故障、非全相運行）實驗用原型系統(tǒng)如圖

所，發(fā)電機通輸電線路與無窮大系統(tǒng)相連。線路

兩均裝有PT和CT，測量線路始端和末端的電壓和電流，用以分析線路的故障地點和故障性質(zhì)。輸電線路故障分析程序可以大致包括數(shù)據(jù)采集和故障相別、性質(zhì)的分析兩部分；發(fā)電機

無窮大圖實驗線4．實內(nèi)容與步驟（1）按照理圖接線。（2）經(jīng)檢無誤后，給系統(tǒng)送電。（3）開動電機，與系統(tǒng)同期并列運行。（4）設置障，啟動故障錄波器錄波。（5）分析障對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響：邊界條件，對發(fā)電機、線路電壓、線路電流的影響（6）打開形圖，記錄實驗數(shù)據(jù)，觀察是否與分析相符，填寫實驗報告。．

實驗報、見附表。6．思題

輸電線路經(jīng)電弧電阻接地時，

電弧電阻的存在對故障點距離的測定會有什么影響？

(電保護方向

有時波形圖上有嚴重的諧波，這些諧波從何而來？

電力系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)頻率往往偏離

50Hz，這樣會對故障點距離測定產(chǎn)生什么影響？4.

電力系統(tǒng)短路時短路電流中包含有衰減的直流分量，這對/

CT的量輸出會不會產(chǎn)生誤