四川大学电力系统分析实验报告

目录

一. 实验一 (1)

1.实验目的 (1)

2.原理与说明 (1)

3.实验原理图 (2)

4.实验项目和方法 (2)

5.数据处理、结果分析和观察的现象分析 (3)

6.注意事项 (4)

7.思考题 (4)

二. 实验二 (6)

1.实验目的 (6)

2.原理与说

明 (6)

3. 实验原理图 (7)

4. 实验项目和方法 (7)

5.注意事项 (10)

6.思考题 (11)

7.心得体会 (12)

实验一：单机—无穷大系统稳态运行实

验

一、实验目的

1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；

2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。

二、原理与说明

电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。实验用一次系统接线图如图2所示。

本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。

为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制备。

三、实验原理图

图1 一次系统接线图

四、实验项目和方法

1.单回路稳态对称运行实验

①合上EAL-02 上的状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下；

②按照实验十进行启机、建压、并网；

③通过调速器中的“加速”“减速”按钮改变原动机功率，通过励磁调节器中“增磁”、“减磁”；

按钮改变发电机功率，使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），在EAL-02 中右下角点击PV4 中（A、B、C 相）观察并记录线路首端电压值，点击PV1 中（A、B、C 相）观察记录线路末端电压值、点击PV3 中（A、B、C 相）观察记录线路开关站的电压值；

④计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、

电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。

⑤进行解列操作、灭磁操作和停机操作；

2.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验

①按照单回路稳态对称运行实验进行双回路对称运行实验，只是将单回路切换为双回路

（将EAL-02 上的继电器QF1、QF3、QF5 合上）；

3.单回路稳态非全相运行实验

确定实现非全相运行的接线方式，断开一相时，与单回路稳态对称运行时相同的输送功率下比较其运行状态的变化。

具体操作方法如下：

（1）首先按双回路对称运行的接线方式（不含QF5）；

（2）输送功率按实验1中单回路稳态对称运行的输送功率值一样；

（3）微机保护定值整定：动作时间0秒，重合闸时间100秒；

（4）在故障单元，选择单相故障相，整定故障时间为0

（5）进行单相短路故障，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，这时迅速跳开“QF1”、“QF3”开关，即只有一回线路的两相在运行。

实验数据如下：

P Q I U

F U

Z

U

U

△

U

单回路

0.

4

0.

38

0.

625

40

38

5

36

5

35 35

0.

8

0.

4

1.

25

39

37

5

36

5

25 25

1.

2

0.

45

2.

2

37

35

36

5

10 10

1.

0.

4

1.

625

38

5

37

36

5

20 20

双回路

0.

6

0.

5

1.

25

39

38

36

5

25 25

1.

0.

5

1.

625

39

37

36

5

25 25

1.

4

0.

49

2.

5

37

5

36

5

36

5

10 10

1.

8

0.

5

3.

25

36

35

36

5

-5 -5

（注：UZ —中间开关站电压；U —输电线路的电压损耗；△U —输电线路的电压降落）

五、数据处理、结果分析和观察的现象分析

1、理论上双回线的稳定性较单回线路的稳定性好，从实验现象中也观

察到了这一点，而且单回线路输送的能够稳定的最大功率要比双回线路小。

另外，有实验现象可以看出单回输电线路能够稳定输送的最大功率低于双回线路能够稳定输送的最大公率。

2、由实验现象可以看出发电机发出的无功的性质将影响到系统的稳定

性，当发电机输出的感性无功不足或者发出容性无功时电网稳定性会降低，会引起电网的波动和发电机飞车，另外无功的性质影响着系统电压的高低和线路电压降落的和电压损耗的大小。

3、在单回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为35V~10V；在双回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为25V~（-5）V。双回线路的电压损耗比单回线路小，原因是因为双回线路的阻抗是并联的要比单回线路的阻抗小。

4、本次实验最关键的就是同步电机的并网问题，开始先让直流电机转起来，带动同步电机，调节同步机的转速使其频率与电网的频率非常接近，调节励磁使两者的电压相等，然后观察同期系统，当指针指可以并网的位置时并网，最后并网成功。这个过程看似轻松，但如果在真正的发电厂的并网中时很关键的，一个失误的操作就可能引发很大的事故。因为并网的失败会导致很大的冲击电流使电网崩溃。

六、实验注意事项

1、在进行实验前一定要进行检查。

2、实验台上控制线路的两个按钮，红色灯亮带便线路接通，绿色灯亮表示线路断开。

3、在没有将发电机极端电压、频率调整到和电网电压频率接近或相等时禁闭合图中发电机开关。

4、在进行实验操作时要注意如果发电机工作在欠励磁状态时要调节发电机励磁电流使发电机处于过励磁的工作状态，即发出感性无功。

5、当发电机与系统断开时会产生发电机飞车，要立即调原动机转速。

6、当进行并网操作时，发电机机端电压和电网电压的相位差不能超过±5°。

7、操作时要严格按照规定的操作步骤进行操作。

8、当EAL-01、EAL-04 或EAL-05 过流指示灯亮时，不能进行其他操作，要

进行相应的复位后，重新做实验。

9、在关闭系统时要注意操作顺序：①发电机功率调零、②切除发电机、③励磁电流调零、④发电机转速调零、⑤关闭励磁电源、⑥关闭原动机电源、⑦关闭系统电源。

七、思考题

1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？

答：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统的静态稳定性是电力系统正常运行时的稳定性,电力系统静态稳定性的基本性质说明,静态储备越大则静态稳定性越高。影响电力系统静态稳定的因素主要指来自各个方面的小干扰；还有就是发电机的电势、系统电压、系统元件电抗。

小干扰包括负荷的变化，符合以及开关等的投切；

2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？

答:电力系统具有静态稳定性是系统正常运行的必要条件。要提高系统的静态稳定性，主要是提高输送公驴的极限。从简单电力系统的功率极限表达式P

M =EV/X来看，可以从提高发电机的电势E、提高系统电压V和减小系统援建点抗这三方面入手。具体措施如下:

(1)、减少系统各元件的电抗包括:减小发电机和变压器的电抗,减少线路电抗等，具体方法可有以下几种：a. 采用串联电容补偿；b. 采用分裂导线；c. 提高输电线路的电压等级；

(2)、提高系统电压水平; (3)、改善电力系统的结构;

(4)、采用串联电容器补偿; (5)、采用自动调节装置;

(6)、采用直流输电。

在电力系统正常运行中,维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持、控制变电站、发电厂高压母线电压恒定,特别是枢纽厂(站)高压母线电压恒定,相当于输电系统等值分割为若干段,这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离,从而保证和提高了电力系统的稳定性。