电力系统实验报告

单机无穷大系统稳态实验：一、 整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响，并对实验结果进行理论分析：实验数据如下:表3-1单回路双回路对称运行比较P（kw）QI（A）UFUZUaUU单回路0.40.50.94940037030300.80.51.549390370202010.51.755038037010101.20.52.550365370-5-5双回路0.50.50.544380368121210.51.7543375370551.50.52.7544370370001.80.53.7544350370-20-20由实验数据，我们得到如下变化规律：（1）保证励磁不变的情况下，同一回路，随着有功输出的增加，回路上电流也在增加，这是因为输出功率P=UIcos ，机端电压不变所以电流随着功率的增加而增加； （2）励磁不变情况下，同一回路，随着输出功率的增大，首端电压减小，电压损耗也在减小，这是由于输出功率的增大会使发电机输出端电压降低，在功率流向为发电机到系统的情况下，即使电压虽好降低有由于电压降落的横向分量较小，所以电压降落近似为电压损耗；（3）出现电压降落为负的情况是因为系统倒送功率给发电机的原因。 单回路供电和双回路供电对电力系统稳定性均有一定的影响，其中双回路要稳定一些，单回路稳定性较差。二、根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。由实验数据，我们可以得到如下结论：（1）送出相同无功相同有功的情况下：单回路所需励磁电压比双回路多，线路电流大小相等，单回路的电压损耗比双回路多；（eg.P=1,Q=0.5时） （2）送出相同无功的条件下，双回路比单回路具有更好的静态稳定性，双回路能够输送的有功最大值要多于单回路； 发生这些现象的原因是：双回路电抗比单回路小，所以所需的励磁电压小一些，电压损耗也要少一些，而线路电流由于系统电压不改变；此外，由于电抗越大，稳定性越差，所以单回路具有较好的稳定性。三、 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SEq=EV/X，所以影响电力系统静态稳定性的因素主要是：系统元件电抗，系统电压大小，发电机电势以及扰动的大小。2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？答：提高静态稳定性的措施很多，但是根本性措施是缩短电气距离。主要措施有:(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。3、何为电压损耗、电压降落？ 答：电压损耗指的是输电线路首末两端电压的数值差； 电压降落指的是首末两端电压的相量差。4、“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？ 答：原理：在测A、B、C三相总功率时，可以用两只功率表接在AB及BC间，测得的值相加即可。功率表的测量原理是测得电压、电流及其功率角，然后由P=UIcos得到功率的大小，该种接法测得的是线电压、线电流及其夹角，相对于相电压相电流之间夹角而言，增加了120，若相角为0，则总功率P=3UI，采用两表发测得的功率为P=2UIcos1203=3UI，所以可以用两表法测得。前提条件：在负荷平衡的三相系统中可以用两表法测三相功率-三相三线系统可以用两表法测量,但是三相四线系统只有在三相平衡时才可以采用两表法。电 力 系 统 暂 态 稳 定 实 验一、整理不同短路类型下获得实验数据，通过对比，对不同短路类型进行定性分析，详细说明不同短路类型和短路点对系统的稳定性的影响。各种短路类型获得的实验数据如下：表5-1单相接地短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax（Kw）最大短路电流1111011.83.650101011.14.111101111.44.670111111.75.84表5-2两相相间短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax（Kw）最大短路电流1111011.84.030101011.23.861101111.43.940111111.73.14表5-3两相接地短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax（Kw）最大短路电流1111011.83.750101011.24.341101111.41.180111111.73.47通过对比，我们可以看出同样的短路故障切除时间在不同短路类型下对系统稳定性的影响不一样：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，影响功角，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附加电抗为负序电抗与零序电抗并联。由等面积定则可以得到，保持暂态稳定的条件是最大减速面积大于加速面积，附加电抗越大，故障时的功率特性曲线离原动机输出越远，在相同切除时间时，加速面积较大，极限切除角减小，相当于暂态稳定性降低。二、通过试验中观察到的现象，说明二中提高暂态稳定的措施对系统稳定性作用机理。答：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。强行励磁可以提高发电机的电势，增加发电机的输出功率，即可使原动机输出与发电机输出功率平衡，可以有效地减小失步引起的不利影响。且强行励磁的速度越快、强励倍数越大，效果越好。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轴，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，即可提高了故障切除后的功率特性曲线，即提高系统的暂态稳定性。三、思考题：1不同短路状态下对系统阻抗产生影响的机理是什么？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，改变了系统阻抗： （1）单相接地短路：以A相短路为例，由边界条件Ua=0、Ib=0、Ic=0，将它们用对称分量法分解，得到各序分量之间表示的边界条件，采用复合序网或结合各序等效电路分析，便可以得到其附加电抗X=X2+X0； （2）两相相间短路：以BC两相间短路为例，其边界条件为Ub=Uc、Ib+Ic=0、Ia=0，得到其附加电抗为X=X2；（3）两相接地短路：以BC两相接地短路为例，其边界条件为Ia=0、Ub=0、Uc=0，得到其附加电抗为X=X2/X0。2提高电力系统暂态稳定的措施有哪些？答：（1）快速切除故障； （2）采用自动重合闸； （3）发电机快速强励磁； （4）发电机电气制动；（5）变压器中性点经小电阻接地；（6）快速关闭汽门；（7）切发电机和切负荷；（8）设置中间开关站；（9）输电线路强行串联补偿。3对失步处理的方法（注意事项3中提到）的理论根据是什么？答：对失步处理的方法如下：通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电压增大；如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并入该线路减小系统阻抗；通过调速器的减速按钮减小原动机的输入功率。 其理论依据在于：（1） 可以通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电压增大，在于：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。而迅速增磁提高发电机的电势，可以增加发电机的输出功率，即可使原动机输出与发电机输出功率平衡，可以有效地减小失步引起的不利影响；（2） 如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并入该线路减小系统阻抗，原因在于：减小系统阻抗，可以使原动机所带负荷减少，即其转速相对降低，这样，在发生短路故障时，原动机和发电机的输出功率不平衡程度也相对减轻一些；（3） 通过调速器的减速按钮减小原动机的输入功率也可以作为减小故障影响，因为这也相当于减少转轴上的不平衡功率。4自动重合闸装置对系统暂态稳定的影