电力系统静态稳定暂态稳定实验报告
现代供电技术实验报告

一、实验目的本次实验旨在了解现代供电技术的基本原理和操作方法,掌握电力系统的基本运行规律,熟悉各种电力设备的性能和使用方法,提高对电力系统的分析和处理能力。
二、实验内容及方法1. 电力系统基本参数测量(1)测量变压器高压侧和低压侧的电压、电流、功率因数。
(2)测量线路的电阻、电抗、功率损耗。
(3)测量发电机的电压、电流、功率因数、频率。
2. 电力系统故障分析(1)模拟电力系统单相接地故障,分析故障原因及影响。
(2)模拟电力系统三相短路故障,分析故障原因及影响。
3. 电力系统保护装置测试(1)测试继电保护装置的动作特性。
(2)测试自动重合闸装置的动作特性。
4. 电力系统稳定性分析(1)分析电力系统静态稳定性。
(2)分析电力系统暂态稳定性。
三、实验步骤1. 实验准备(1)检查实验设备是否完好,包括变压器、线路、发电机、继电保护装置等。
(2)熟悉实验原理和操作步骤。
2. 实验实施(1)按照实验步骤,依次测量电力系统基本参数。
(2)模拟电力系统故障,观察故障现象,分析故障原因。
(3)测试电力系统保护装置的动作特性。
(4)分析电力系统稳定性。
3. 实验记录(1)详细记录实验数据,包括电压、电流、功率因数、频率、故障现象等。
(2)绘制实验曲线,分析实验结果。
四、实验结果与分析1. 电力系统基本参数测量(1)变压器高压侧电压为10kV,低压侧电压为220V;高压侧电流为100A,低压侧电流为50A;功率因数为0.8。
(2)线路电阻为0.5Ω,电抗为0.2Ω;功率损耗为10kW。
(3)发电机电压为10kV,电流为100A;功率因数为0.8;频率为50Hz。
2. 电力系统故障分析(1)模拟单相接地故障,故障现象为接地相电压降低,非接地相电压升高。
(2)模拟三相短路故障,故障现象为短路点附近电压降低,线路电流增大。
3. 电力系统保护装置测试(1)继电保护装置动作特性良好,能够及时切除故障。
(2)自动重合闸装置动作特性良好,能够实现故障切除后的自动重合。
电力系统暂态稳定性分析

第十章 电力系统暂态稳定性分析主要内容提示:本章讨论简单电力系统的暂态稳定性及提高暂态稳定的措施。
重点是利用等面积定则分析判断系统的稳定性。
电力系统的暂态稳定性,是指电力系统在正常运行状态下突然受到某种较大的干扰后,能够过渡到一个新的稳定运行状态或者恢复到原来的运行状态的能力。
造成大干扰的原因:如发电机、变压器、线路、大负荷的投入或切除,以及短路、断路故障等。
§10—1 简单电力系统的暂态稳定性 一、物理过程分析如图10-1(a )所示的单机对无限大系统,设在线路首端发生单相接地短路,分析其稳定性。
正常时:如图10-1(b )所示的等值电路。
2020212⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+='+++'=U X P U X Q U E X X X X X T lT dⅠⅠⅠδδsin sin IM P X UE P ='=ⅠⅠ 故障时:如图10-1(c )所示的等值电路,在短路点加上附加电抗∆X 。
()()∆X X XX X X X X X X T l T d T l T d ⎪⎭⎫⎝⎛++'+⎪⎭⎫ ⎝⎛+++'=212122Ⅱδδsin sin M P X UE P ⅡⅡⅡ='=故障切除后:如图10-1(d )所示的等值电路。
δδsin sin 21M T l T d P X UE P X X X X X ⅢⅢⅢⅢ='=+++'=(d )图10-1 单机-无限大系统及其等值电路(c )故障时等值电路(d )切除故障后等值电路(a )系统图(b )正常时等值电路以上三种情况,ⅡX >ⅢX >ⅠX ,所以ⅡP <ⅢP <ⅠP ,如图10-2所示三种状态下的功率特性曲线。
设正常运行时发电机向无限大系统输送的有功功率为0P ,原动机输出的机械功率T P 等于0P 。
图中a 点表示正常运行时发电机的运行点,与之对应的功率角0δ为正常运行时的功率角。
第09章 电力系统静态稳定性分析

电力系统稳定性分类
通常电力系统稳定性分两类 静态稳定性:电力系统正常运行状态下,受到某种小干扰 后,能够恢复到原来的运行状态的能力 暂态稳定性:电力系统正常运行状态下,突然受到某种大 干扰后,能够过渡一个新的稳定运行状态或恢复到原来的运行 状态的能力
小扰动
a、个别电动机的接入或切除 b、负荷的随机涨落 c、汽机蒸汽压力的波动 d、发电机端电压发生小的偏移 e、架空线路因风吹摆动引起线间距离的微小变化
9-1概述
电力系统的机电暂态过程又称为电力系统的稳定性
扰动
电力系统 某一正常
经过一段时间t
运行状态
恢复到原来状态 过渡到一新稳定状态
该运行状态 是稳定的
既未恢复到原状态,也未 过渡到一新稳定状态。
该运行状态 是不稳定的
不稳定情况下: 系统的电压、电流、功率和相位角等运行参数没有一
个稳定值,而是随时间不断增大或振荡
静态稳定的概念 静态稳定分析的实用判据 静态稳定极限功率 静态稳定储备系数 小干扰法静态稳定分析
提高静态稳定的措施
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系统是不稳定的 复平面的左半平面为稳定区,右半平面为不稳定区,中间为临界线,只有
当特征方程的根全部落在左半平面 时,系统才能静态稳定,只要有一个根落在右 半平面或落在临界线上,都不判系统为静态稳定
22
9-5 提高静态稳定的措施
发电机可能送出的功率极限愈高,则电力系统的静态稳定性愈高
采用自动调节励磁装置
大扰动
a、系统发生短路故障 b、突然断开线路 c、突然断开发电机
6
9-4 小干扰法分析简单系统静态稳定
用小干扰法可从数学上推导稳定判据。小干扰法,就是列出描述系 统运动的、通常是非线性的微分方程组,然后将它们线性化,得出近似 的线性微分方程组,再根据其特征方程式根的性质判断系统的稳定性
电力系统暂态稳定性分析

电力系统暂态稳定性分析电力系统暂态稳定性分析8、5 简单电力系统暂态稳定性暂态稳定性的概念:指在某个运行情况下突然受到大的干扰后,能否经过暂态过程达到新的稳定运行状态或回复到原来的状态。
大干扰:一般指大型负荷的投入和切除、突然断开线路或发电机、短路故障及切除等。
一般伴随着系统结构的变化。
分析方法:不同于静态稳定问题的分析,不能做线性化处理,暂态稳定问题研究(1)暂态稳定性与按否和原来运行方式及干扰种类有关。
(2)系统暂态稳定过程是一个电磁暂态过程和机电暂态过程汇合在一起的复杂的运动过程,它们互相作用、互相影响。
暂态稳定性分析中的基本假设:(1)发电机采用简化的数学模型采用x d 后的E ' 为发电机的模型。
E ' 与无限大系统母线电压相量之间夹角为δ' ,见图8、2(2)在定量分析中不考虑原动机调速器的作用即 P T =C 认为原动机的输入机械功率为恒定不变。
8、5、1 暂态稳定的物理过程分析分析所用的电力系统:*正常运行时,发电机经由变压器和输电线向无限大系统送电,等值电路如图所示。
假设为状态ⅠG T1 L T2V 发电机与无限大系统的等值电抗为:X I=X d +X T 1+l +X T 2发电机发出的电磁功率为:E ' V P I =sin δ*若在一回输电线始端发生不对称短路(对应状态Ⅱ),按照正序增广网络理论,只需在正序网络(即正常运行状态)的基础上,在故障点接一附加电抗。
用此附加电抗区分不同的短路类型。
为求发电机的电磁功率,需要求解E ‘和V 之间的等值电抗XX II =(X d +X T 1) +(+X T 2) +2(X d +X T 1)(+X T 2)P ∏=sin δ* 故障发生后,保护动作跳开故障线路两端的开关,将故障线路切除,等值V X III =X d +X T 1+X l +X T 2 E ' V P III =sin δ上述三种运行状态,显然有:I >P III >P IIa :正常运行状态,在a 点处某一时刻发生不对称故障,等值电抗增大,P E (δ) 变为(II ),由于转子惯性,δ不突变,所以运行点转移到b 点。
电力系统静态稳定、暂态稳定试验报告

电力系统静态、暂态稳定实验报告一、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.通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解3.通过实际操作,从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施二、原理与说明实验用一次系统接线图如图1所示:图1.一次系统接线图实验中采用直流电动机来模拟原动机,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设备。
电力系统静态稳定问题是指电力系统受到小干扰后,各发电机能否不失同步恢复到原来 稳定状态的能力。
在实验中测量单回路和双回路运行时,发电机不同出力情况下各节点的电 压值,并测出静态稳定极限数值记录在表格中。
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后,各发电机能否过渡到新的稳 定状态,继续保持同步运行的问题。
在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。
正常运行时发电机功率特性为:P1=(Eo X Uo )X sin 6 1/X1; 短路运行时发电机功率特性为:P2=(Eo X Uo )X sin b 2/X2; 故障切除发电机功率特性为:P3=(Eo X Uo )X sin 6 3/X3;对这三个公式进行比较,我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。
电力系统实验报告

电力系统综合实验实验报告1实验目的1.通过实验一,观察发电机的四种运行状态。
2.通过实验二,观察系统在不同电压和不同拓扑结构中的静稳极限,观察失稳之后各相电压和电流波形。
3.通过实验三,观察不同短路情况下,短路切除时间对于电力系统稳定性的影响。
2实验内容2.1实验一:发电机不同象限运行实验2.1.1实验内容通过改变发电机的转速和励磁分别改变发电机的有功功率P与无功功率Q,实现发电机在不同象限的运行。
2.1.2理论分析发电机的四种运行状态:1.迟相运行(常态运行):发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。
2.进相运行(超前运行):发电机向电网送出有功功率,吸收电网无功功率。
3.调相运行:发电机吸收电网的有功功率维持同步运转,向电网送出无功功率(容性)。
4.电动机运行(非正常运行):发电机同时吸收电网的有功功率和无功功率维持同步运行。
2.1.3实验步骤1.按照双回线方式,依次接入断路器,双回线,电动机,无穷大电网,组成简易电力系统。
2.测试各个接线端子的是否能够正常使用,闭合断路器。
3.启动发电机,并网运行。
4.改变发电机设定转速改变其有用功率,改变发电机励磁改变其无功功率,使其运行在四个象限,四个象限各取三组数据。
在正常状态下,设定三组不同转速使其保持正常运行状态,记录机端电压,有功功率,无功功率;然后降低转速,使其运行于第二象限,再次记录三组调相数据;接着降低励磁电压,使发电机运行于第三象限,记录三组电动机数据;最后提高转速使点击运行与第四象限,获得3组进相数据。
2.1.4实验结果具体现象如图所示,图. 1转速设定值0.90图. 2转速设定值0.91图. 3转速设定值0.89图. 4转速设定值0.875图. 5转速设定值0.865图. 6转速设定值0.855图. 7转速设定值0.860 4.P > 0, Q < 0 第四象限图. 8转速设定值0.882图. 9转速设定值0.892图. 10转速设定值0.9022.2实验二:线路静态稳定极限测试实验2.2.1实验内容测试线路的静态稳定运行极限,测试不同电压等级和不同电抗条件下,电压静态稳定极限的变化情况。
电力系统暂态稳定性的分析方法的研究电力系统暂态稳定分析方法综述

电力系统暂态稳定性的分析方法的研究电力系统暂态稳定分析方法综述摘要:随着电网规模扩大,电网动态特性更加复杂多变,发生由暂态失稳而引发的大停电事故更加频繁,因此加强对电力系统暂态稳定分析的研究具有重要意义。
本文对目前电力系统暂态稳定分析方法的现有研究文献进行了调研和综述,指出了现有方法的优点和缺点,同时提出了今后暂态稳定分析法的发展方向。
关键词:电力系统;暂态稳定;稳定分析引言随着三峡电站的投产运行,全国联网、西电东送工程的实施,使得我国电网正朝着大电网、超高压、远距离、交直流并联输电方向快速发展。
电网规模的扩大带来巨大经济效益的同时,也出现了新的技术问题,如:长距离弱联络线并列运行,形成输电瓶颈,降低了系统的稳定裕度,动态特性更加复杂多变。
另外,电力市场竞争机制的引入,使得系统运行动态特性更加不可预测。
同时,电网互联后,受扰动的影响而波及的X围会更广,更易引发大停电事故。
研究表明,诸多大停电事故是由于暂态失稳而引发的。
而目前的暂态稳定紧急控制策略多基于预想事故集而制定的。
缺乏有效的在线稳定分析软件是错失紧急控制时机,从而引发大停电事故的重要原因之一。
因此,加强研究大电网安全稳定性分析具有十分重要的意义。
1.暂态稳定分析方法评述电力系统暂态稳定是指系统突然遭受大扰动后,能从原来的运行状态不失同步地过渡到新的稳定运行状态的能力。
目前暂态稳定分析的基本方法主要有如下几类方法:1.1时域法时域法是将电力系统各元件模型根据元件拓扑关系形成全系统模型,这是一组联立的微分方程组和代数方程组,然后以稳态工况或潮流解为初值,求扰动下的数值解,即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线,并根据发电机功角值大于某一特定阀值来判别系统能否在大扰动后维持暂态稳定运行。
时域法具有广泛模型的适应性,但是由于需数值求解,计算速度慢;阀值的选取是通过工程实际经验得到的,缺乏理论依据;也不能给出稳定裕度。
1.2.暂态能量函数法暂态能量函数法的理论基础是李亚普洛夫稳定性定理,因此也称为拟李亚普洛夫直接法(简称直接法)。
电力系统暂态分析 电力系统静态稳定

第七章 电力系统静态稳定电力系统静态稳定:指电力系统受到小干扰后,不发生自发振荡或非同期失步,自动恢复到起始运行状态的能力。
实际上就是确定系统在某个运行稳态能否保持的问题。
第一节 简单系统的静态稳定简单系统:单机-无穷大系统隐极机:δϕsin Re cos∑=+=⎥⎦⎢⎣•==d q q q d d q E x I U I U I E UI P功角特性曲线为:● 转子运动方程:E T J P P dtd T -=220δω 在PT=PE 的点,功率平衡,速度不变 ● a 、b 两点为功率平衡点, a 为稳定平衡点,b 为不稳定平衡点。
∴ 在功角特性曲线上升段的运行点是静态稳定运行点,在下降段的运行点是不稳定运行点。
静态稳定判据:0>δd dP E静态稳定极限点:0=δd dPE ,其对应的功率称为静态稳定极限功率sl P其对应的功率角称为静态稳定极限功率角δsl简单系统:P sl =P max有功功率储备系数:%15%1000>⨯-=P P P k sl p 第二节 负荷的静态稳定本节中介绍转矩(有功功率)的方法,类似异步机起动的分析; 另有电压稳定的分析方法。
第三节 小干扰法分析简单系统的静态稳定分析简单系统的静态稳定⑴简单系统、简单网络:定子绕组方程可用功角特性表示 ⑵不考虑调速器和原动机方程,PT = P0 = 常数 ⑶不考虑励磁调节系统,if = 常数,Eq 恒定 列状态变量偏移量的线性方程状态方程:)sin (1)1(0δωωωδ∑-=-=d q T J x U E P T dt d dtd小干扰,δδδ∆+=0, ωωω∆+=0则)sin(0δδ∆+=∑d q E x U E P+∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑222000!21sin δδδδδδδd P d d dP x U E E E d q δδδδ∆⎪⎭⎫⎝⎛+=∑0sin d dP x U E E d q 忽略高次项,线性化E P P ∆+=0∴ δδωωωδδ∆⎪⎭⎫⎝⎛-=∆∆=∆010d dP T dt d dtd E J矩阵形式:⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆ωδδωωδδ01000d dP T E J 根据特征根判断系统的稳定性系数矩阵的特征根为:002,1δδωλ⎪⎭⎫ ⎝⎛-±=d dP T E J 当00<⎪⎭⎫ ⎝⎛δδd dP E ,2,1λ为实根,则ωδ∆∆,单调增,发电机非同期失步;当00>⎪⎭⎫⎝⎛δδd dP E,2,1λ为一对虚根,则ωδ∆∆,等幅振荡,发电机在阻尼作用下减幅振荡。
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电力系统静态、暂态稳定实验报告一、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.通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解3.通过实际操作,从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施二、原理与说明实验用一次系统接线图如图1所示:图1. 一次系统接线图实验中采用直流电动机来模拟原动机,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设备。
电力系统静态稳定问题是指电力系统受到小干扰后,各发电机能否不失同步恢复到原来稳定状态的能力。
在实验中测量单回路和双回路运行时,发电机不同出力情况下各节点的电压值,并测出静态稳定极限数值记录在表格中。
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后,各发电机能否过渡到新的稳定状态,继续保持同步运行的问题。
在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。
正常运行时发电机功率特性为:P1=(Eo×Uo)×sinδ1/X1;短路运行时发电机功率特性为:P2=(Eo×Uo)×sinδ2/X2;故障切除发电机功率特性为:P3=(Eo×Uo)×sinδ3/X3;对这三个公式进行比较,我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。
而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax,δmax可由等面积原则计算出来。
本实验就是基于此原理,由于不同短路状态下,系统阻抗X2不同,同时切除故障线路不同也使X3不同,δmax也不同,使对故障切除的时间要求也不同。
同时,在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势,使发电机功率特性中Eo增加,使δmax增加,相应故障切除的时间也可延长;由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多,发生瞬间单相故障时采用自动重合闸,使系统进入正常工作状态。
这两种方法都有利于提高系统的稳定性。
三、实验项目与结果双回路对称运行与单回路对称运行比较实验原动机采用手动模拟方式开机,励磁采用手动励磁方式,然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率,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),观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值,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,例如电压损耗、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。
之后将原来的单回线路改成双回路运行,按照上述步骤再次进行测量,将两次实验结果进行比较,见下表(表1)。
P(kW) Q(kVar) I(A) U F(V) U Z(V) Uα(V) ∆U(V) △U&(V)单回路0.4 0.3 0.75 360 350 330 30 30 0.6 0.4 1.375 355 340 330 25 250.8 0.4 1.875 350 335 330 20 201.0 0.3 1 340 320 330 10 10双回路0.4 0.4 0.875 355 345 330 25 25 0.6 0.4 1.0 350 340 330 20 200.8 0.4 1.5 350 340 330 20 201.0 0.4 1.75 345 335 330 15 15短路类型对暂态稳定的影响实验本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路,两相相间短路,两相接地短路和三相短路试验。
固定短路地点,短路切除时间和系统运行条件,在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时,某一回线发生某种类型短路,经一定时间切除故障成单回线运行。
短路的切除时间在微机保护装置中设定,同时要设定重合闸是否投切。
在手动励磁方式下通过调速器的增(减)速按钮调节发电机向电网的出力,测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率,并进行比较,分析不同故障类型对暂态稳定的影响。
将实验结果与理论分析结果进行分析比较。
Pmax为系统可以稳定输出的极限,注意观察有功表的读数,当系统出于振荡临界状态时,记录有功表读数,最大电流读数可以从YHB-Ⅲ型微机保护装置读出。
短路切除时间t=0.5s 短路类型:单相接地短路QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 P max(kW) 最大短路电流(A)1 1 1 1 0 1 1.7 4.620 1 0 1 0 1 0.8 5.391 1 0 1 1 1 0.8 6.980 1 1 1 1 1 1 6.93QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 P max(kW) 最大短路电流(A)1 1 1 1 0 1 1.2 6.040 1 0 1 0 1 ××1 1 0 1 1 1 ××0 1 1 1 1 1 1 9.36短路切除时间t=0.5s 短路类型:两相接地短路QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 P max(kW) 最大短路电流(A)1 1 1 1 0 1 1.2 6.000 1 0 1 0 1 ××1 1 0 1 1 1 ××0 1 1 1 1 1 1.2 9.12表4. 两相短路接地四、实验数据分析1.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验通过表1中的实验数据,可以看出以下的变化规律:(1)在励磁保持不变的情况下,对同一回路,回路中的三相电流随着发电机输出功率的增加而增加。
这是因为输出功率的公式为P=UIcosφ,发电机增加出力时会有电流增加的现象。
(2)励磁保持不变,对同一回路,当发电机输出功率增大时机端电压和开关站处的电压都会有所下降。
这是因为在发电机的同步电抗与线路电抗的影响下,发电机出力增加线路电流增加,导致同步电抗与线路电抗上的压降增加,并且由于励磁保持不变,发电机机端电压与开关站母线电压均会有所下降。
(3)两种回路运行方式进行比较,可以发现送出相同的无功功率时,双回路系统比单回路系统的静态稳定性更强。
在发电机励磁绕组通入额定励磁电流时,双回路运行最大传输有功功率为1.9kW,单回路运行最大传输功率为1.2kW。
功率传输方程可以解释这个现象,根据系统的结构图可知,单回路运行的阻抗为,双回路运行的阻抗为。
其中是发电机同步电抗,显然单回路的运行阻抗要大于双回路运行阻抗,所以双回路运行可以传输更大的有功功率,在正常情况下的静稳储备系数更大。
(4)同样是由于线路阻抗的不同,输出相同的功率时,单回路运行首末端的电压降落比双回路运行要大。
2.短路类型对暂态稳定的影响实验表2、3、4中的数据分别对应单相接地短路、两相相间短路、两相短路接地时的实验结果。
不对称短路时,根据正序等效定则,相当于在正常等值电路中的短路点接入了一个附加阻抗,改变系统阻抗,影响系统输出功率,使之与正常运行情况下的输出有差别,使得功角发生改变,进而影响系统的稳定性。
由于不同短路情况下的附加电抗不一样,所以影响也不一样。
单相接地时附加电抗为负序电抗和零序电抗之和;两相短路时附加电抗为负序电抗;两相接地短路时,附加电抗为负序电抗与零序电抗并联值。
在单相接地短路故障发生后,故障相断路器动作,接着单相自动重合闸装置将会动作,一旦短路故障消失,单相重合闸装置可以恢复线路正常供电。
所以在实际系统发生单相接地短路后,有一定的可能性会通过单相自动重合闸装置恢复系统的稳定运行。
在现实系统中,单相接地是比较常见的故障,故障率高达70%。
这类事故一般是由于线路与大地之间的空气绝缘被某些导体破坏。
由于连接线路与大地的导体上会通有很大的电流,所以这样的导体往往会因为电流热效应而烧毁,导体烧毁后,线路与大地之间的绝缘恢复,系统的自动重合闸装置可以帮助系统恢复稳定运行状态,所以自动重合闸装置有利于提高系统的暂态稳定性。
而在发生除单相接地以外的短路故障时,单相自动重合闸装置闭锁,只要断路器动作跳闸,那么跳闸的那一段线路会立即停电。
在故障排除后,才能重新合闸恢复供电。
所以在此次实验中,使用两相相间短路和两相接地短路进行测试时,其结果受到短路前运行方式的影响。
从实验结果来看,当断路器QF3分闸时,一旦发生短路故障断路器QF6和QF4会立即跳开,发电机与无穷大系统间的联系断开,系统解裂。
只有在QF3处于合闸状态,才有可能在短路故障发生并且QF6和QF4跳开后,发电机通过第3段线路与无穷大系统相连,系统不会崩溃,此时存在暂稳功率极限。
提高暂稳措施的原理机制:强行励磁与自动重合闸系统发生短路故障时,发电机输出的电磁功率骤然降低,而原动机的机械输出功率来不及变化,两者失去平衡,发电机转子将加速。
故障切除后,发电机转子减速,若加速面积等于减速面积,则系统保持了暂态稳定。
强行励磁可以提高发电机的电势,增加发电机输出的无功功率,增大减速面积,维持电压水平,从而提高了系统的暂态稳定性。
且强行励磁的速度快,在故障发生后可以立即动作,对提升系统的暂态稳定有良好的效果。
但是强励运行的发电机为了防止转子过热,工作时间不得超过 30s-40s,超过时间后发电机励磁系统的过励限制器启动,把励磁电流拉回额定值。
所以在此段时间内必须投入足够的无功源进行支撑,以保证系统的稳定运行。
电力系统中的短路故障大多是由网络放电造成的,是暂时性的。
在切断线路经过一段电弧熄灭和空气去游离的时间后,短路故障便完全消除了。
这时,如果再把线路重新投入系统,它便能继续正常工作。
所以采用自动重合闸装置,用微机保护装置切除故障线路后,经过延时一定时间将自动重合原线路,从而恢复全相供电,即可提高故障切除后的功率特性曲线,增大了减速面积,即提高系统的暂态稳定性。
五、思考题静态稳定思考题1.影响简单系统静态稳定性的因素是哪些?答:由静稳系数可以看出,影响系统静态稳定的因素主要是:系统中各元件的电抗、系统电压水平、发电机电势、正常运行时发电机功角。
2.提高电力系统静态稳定有哪些措施?答:(1)减少系统各元件的电抗:减小发电机和变压器的电抗,减少线路电抗(采用分裂导线);(2)提高运行电压水平;(3)改善电力系统的结构;(4)采用串联电容器补偿;(5)采用自动励磁调节装置;(6)采用直流输电。