1、目 錄一. 實驗一11.實驗目的12.原理與說明13.實驗原理圖24.實驗項目和方法25.數(shù)據(jù)處理、結果分析和觀察的現(xiàn)象分析36.注意事項47.思考題4二. 實驗二61.實驗目的62.原理與說明63. 實驗原理圖74. 實驗項目和方法75.注意事項106.思考題117.心得體會12實驗一：單機無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行實驗一、實驗目的1了解和掌握對稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)與運行參數(shù)的數(shù)值變化范圍；2了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對稱運行的條件；不對稱度運行參數(shù)的影響；不對稱運行對發(fā)電機的影響等。二、原理與說明電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對稱和不對稱運行分析，除了包含許多理論概念之外，還有一些重要的“數(shù)值概念”。

2、為一條不同電壓等級的輸電線路，在典型運行方式下，用相對值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值范圍，是用于判斷運行報表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)。因此，除了通過結合實際的問題，讓學生掌握此類“數(shù)值概念”外，實驗也是一條很好的、更為直觀、易于形成深刻記憶的手段之一。實驗用一次系統(tǒng)接線圖如圖2所示。本實驗系統(tǒng)是一種物理模型。原動機采用直流電動機來模擬，當然，它們的特性與大型原動機是不相似的。原動機輸出功率的大小，可通過給定直流電動機的電樞電壓來調節(jié)。實驗系統(tǒng)用標準小型三相同步發(fā)電機來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機，雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機相似，但也可以看成是一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)的發(fā)電機。發(fā)

3、電機的勵磁系統(tǒng)可以用外加直流電源通過手動來調節(jié)，也可以切換到臺上的微機勵磁調節(jié)器來實現(xiàn)自動調節(jié)。實驗臺的輸電線路是用多個接成鏈型的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件。“無窮大”母線就直接用實驗室的交流電源，因為它是由實際電力系統(tǒng)供電的，因此，它基本上符合“無窮大”母線的條件。為了進行測量，實驗臺設置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功率、頻率）。為了測量發(fā)電機轉子與系統(tǒng)的相對位置角（功率角），在發(fā)電機軸上裝設了閃光測角裝置。此外，臺上還設置了模擬短路故障等控制備。三、實驗原理圖圖1 一次系統(tǒng)接線圖四、實驗項目和方法 1.單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗合上EAL-02 上的狀態(tài)開關QF2、QF6

4、、QF4、QFS，使系統(tǒng)運行在單回路狀態(tài)下；按照實驗十進行啟機、建壓、并網；通過調速器中的 “加速”“減速”按鈕改變原動機功率，通過勵磁調節(jié)器中“增磁”、“減磁”；按鈕改變發(fā)電機功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)（輸送功率的大小，線路首、末端電壓的差別等），在EAL-02 中右下角點擊PV4 中（A、B、C 相）觀察并記錄線路首端電壓值，點擊PV1 中（A、B、C 相）觀察記錄線路末端電壓值、點擊PV3 中（A、B、C 相）觀察記錄線路開關站的電壓值；計算、分析、比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)變化的特點及數(shù)值范圍，為電壓損耗、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）

5、等。進行解列操作、滅磁操作和停機操作；2.雙回路對稱運行與單回路對稱運行比較實驗按照單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗進行雙回路對稱運行實驗，只是將單回路切換為雙回路（將EAL-02 上的繼電器QF1、QF3、QF5 合上）；3.單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗確定實現(xiàn)非全相運行的接線方式，斷開一相時，與單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行時相同的輸送功率下比較其運行狀態(tài)的變化。具體操作方法如下：（1）首先按雙回路對稱運行的接線方式（不含QF5）；（2）輸送功率按實驗1中單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行的輸送功率值一樣；（3）微機保護定值整定：動作時間0秒，重合閘時間100秒；（4）在故障單元，選擇單相故障相，整定故障時間為0²<

6、;t<100²；（5）進行單相短路故障，此時微機保護切除故障相，準備重合閘，這時迅速跳開“QF1”、“QF3”開關，即只有一回線路的兩相在運行。實驗數(shù)據(jù)如下：PQIUFUZUaDU單回路0.40.380.62540038536535350.80.41.2539037536525251.20.452.237035036510101.00.41.6253853703652020雙回路0.60.51.2539038036525251.00.51.62539037036525251.40.492.537536536510101.80.53.25360350365-5-5（注：UZ 中間

7、開關站電壓；U 輸電線路的電壓損耗； 輸電線路的電壓降落）5、 數(shù)據(jù)處理、結果分析和觀察的現(xiàn)象分析1、 理論上雙回線的穩(wěn)定性較單回線路的穩(wěn)定性好，從實驗現(xiàn)象中也觀察到了這一點，而且單回線路輸送的能夠穩(wěn)定的最大功率要比雙回線路小。另外，有實驗現(xiàn)象可以看出單回輸電線路能夠穩(wěn)定輸送的最大功率低于雙回線路能夠穩(wěn)定輸送的最大公率。2、 由實驗現(xiàn)象可以看出發(fā)電機發(fā)出的無功的性質將影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當發(fā)電機輸出的感性無功不足或者發(fā)出容性無功時電網穩(wěn)定性會降低，會引起電網的波動和發(fā)電機飛車，另外無功的性質影響著系統(tǒng)電壓的高低和線路電壓降落的和電壓損耗的大小。 3、在單回路運行時，隨著有功輸出的增加，電機輸出

8、電壓降低且電壓降落減少，電壓降落的范圍為35V10V；在雙回路運行時，隨著有功輸出的增加，電機輸出電壓降低且電壓降落減少，電壓降落的范圍為25V（-5）V。雙回線路的電壓損耗比單回線路小，原因是因為雙回線路的阻抗是并聯(lián)的要比單回線路的阻抗小。4、本次實驗最關鍵的就是同步電機的并網問題，開始先讓直流電機轉起來，帶動同步電機，調節(jié)同步機的轉速使其頻率與電網的頻率非常接近，調節(jié)勵磁使兩者的電壓相等，然后觀察同期系統(tǒng)，當指針指可以并網的位置時并網，最后并網成功。這個過程看似輕松，但如果在真正的發(fā)電廠的并網中時很關鍵的，一個失誤的操作就可能引發(fā)很大的事故。因為并網的失敗會導致很大的沖擊電流使電網崩潰。六

9、、實驗注意事項1、 在進行實驗前一定要進行檢查。2、 實驗臺上控制線路的兩個按鈕，紅色燈亮帶便線路接通，綠色燈亮表示線路斷開。3、 在沒有將發(fā)電機極端電壓、頻率調整到和電網電壓頻率接近或相等時禁閉合圖中發(fā)電機開關。4、 在進行實驗操作時要注意如果發(fā)電機工作在欠勵磁狀態(tài)時要調節(jié)發(fā)電機勵磁電流使發(fā)電機處于過勵磁的工作狀態(tài)，即發(fā)出感性無功。5、 當發(fā)電機與系統(tǒng)斷開時會產生發(fā)電機飛車，要立即調原動機轉速。6、 當進行并網操作時，發(fā)電機機端電壓和電網電壓的相位差不能超過±5°。7、 操作時要嚴格按照規(guī)定的操作步驟進行操作。8、 當EAL-01、EAL-04 或EAL-05 過流指示燈

10、亮時，不能進行其他操作，要進行相應的復位后，重新做實驗。9、 在關閉系統(tǒng)時要注意操作順序：發(fā)電機功率調零、切除發(fā)電機、勵磁電流調零、發(fā)電機轉速調零、關閉勵磁電源、關閉原動機電源、關閉系統(tǒng)電源。七、思考題1、影響簡單系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素是哪些？答：電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)正常運行時的穩(wěn)定性,電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本性質說明,靜態(tài)儲備越大則靜態(tài)穩(wěn)定性越高。影響電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的因素主要指來自各個方面的小干擾；還有就是發(fā)電機的電勢、系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)元件電抗。小干擾包括負荷的變化，符合以及開關等的投切；2

11、、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？答:電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性是系統(tǒng)正常運行的必要條件。要提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，主要是提高輸送公驢的極限。從簡單電力系統(tǒng)的功率極限表達式PM =EV/X來看，可以從提高發(fā)電機的電勢E、提高系統(tǒng)電壓V和減小系統(tǒng)援建點抗這三方面入手。具體措施如下: (1)、減少系統(tǒng)各元件的電抗包括:減小發(fā)電機和變壓器的電抗,減少線路電抗等，具體方法可有以下幾種：a. 采用串聯(lián)電容補償；b. 采用分裂導線；c. 提高輸電線路的電壓等級；(2)、提高系統(tǒng)電壓水平; (3)、改善電力系統(tǒng)的結構; (4)、采用串聯(lián)電容器補償; (5)、采用自動調節(jié)裝置; (6)、采用直流輸電。在電力系統(tǒng)正常

12、運行中,維持和控制母線電壓是調度部門保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)電廠高壓母線電壓恒定,特別是樞紐廠(站)高壓母線電壓恒定,相當于輸電系統(tǒng)等值分割為若干段,這樣每段電氣距離將遠小于整個輸電系統(tǒng)的電氣距離,從而保證和提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3、何為電壓損耗、電壓降落？答：電壓損耗是指始末端電壓的數(shù)值差(U1 U2 )，也用DU表示：DU= U1 U2 ；電壓降落是指始末端電壓的向量差 (U1 U2 )。 當兩點電壓的相角差相差不大時，可近似的認為電壓損耗就等于電壓降落。4、“兩表法”測量三相功率的原理是什么？它有什么前提條件？答：兩表法是表1的電流接A相，電壓接Uab

13、；表2的電流接C相，電壓接Ucb 。兩表法測量：P=P1+P2=Uab IaCOS(a+30)+Ucd IcCOS(30-c)=3UICOS，U為相電壓。在負荷平衡的三相供電系統(tǒng)中，可以采用這種方式。在A、C兩相設電流互感器，并將這兩個相的電流的差值作為B相電流，這樣，三相電流就全了。三相三系統(tǒng)可以用兩表法測量,但是三相四線系統(tǒng)只有在三相平衡時才可以采用兩表法 ,所以一般電能計量過程中,三相三線系統(tǒng)采用兩表法,三相四線系統(tǒng)采用三表法。實驗二：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實驗一、實驗目的1通過實驗加深對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內容的理解，使課堂理論教學與實踐結合，提高學生的感性認識。2學生通過實際操作，從實驗中觀察

14、到系統(tǒng)失步現(xiàn)象和掌握正確處理的措施3用數(shù)字式記憶示波器測出短路時短路電流的非周期分量波形圖，并進行分析。二、原理與說明 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題是指電力系統(tǒng)受到較大的擾動之后，各發(fā)電機能否繼續(xù)保持同步運行的問題。在各種擾動中以短路故障的擾動最為嚴重。正常運行時發(fā)電機功率特性為：P1（Eo×Uo）×sin1/X1；短路運行時發(fā)電機功率特性為：P2（Eo×Uo）×sin2/X2；故障切除發(fā)電機功率特性為： P3（Eo×Uo）×sin3/X3； 對這三個公式進行比較，我們可以知道決定功率特性發(fā)生變化與阻抗和功角特性有關。而系統(tǒng)保持穩(wěn)定條件是切除

15、故障角c小于max，max可由等面積原則計算出來。本實驗就是基于此原理，由于不同短路狀態(tài)下，系統(tǒng)阻抗X2不同，同時切除故障線路不同也使X3不同，max也不同，使對故障切除的時間要求也不同。 同時，在故障發(fā)生時及故障切除通過強勵磁增加發(fā)電機的電勢，使發(fā)電機功率特性中Eo增加，使max增加，相應故障切除的時間也可延長；由于電力系統(tǒng)發(fā)生瞬間單相接地故障較多，發(fā)生瞬間單相故障時采用自動重合閘，使系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。這二種方法都有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三、實驗原理圖： 圖2. 一次系統(tǒng)接線圖四、實驗項目與方法（一）短路對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響1短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響本實驗臺通過對操作臺上的短路選擇按

16、鈕的組合可進行單相接地短路，兩相相間短路，兩相接地短路和三相短路試驗。固定短路地點，短路切除時間和系統(tǒng)運行條件，在發(fā)電機經雙回線與“無窮大”電網聯(lián)網運行時，某一回線發(fā)生某種類型短路，經一定時間切除故障成單回線運行。短路的切除時間在微機保護裝置中設定，同時要設定重合閘是否投切。在手動勵磁方式下通過調速器的增（減）速按鈕調節(jié)發(fā)電機向電網的出力，測定不同短路運行時能保持系統(tǒng)穩(wěn)定時發(fā)電機所能輸出的最大功率，并進行比較，分析不同故障類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。將實驗結果與理論分析結果進行分析比較。Pmax為系統(tǒng)可以穩(wěn)定輸出的極限，注意觀察有功表的讀數(shù)，當系統(tǒng)出于振蕩臨界狀態(tài)時，記錄有功表讀數(shù)，最大電流讀數(shù)可以

17、從YHB型微機保護裝置讀出，具體顯示為：GL-´´´ 三相過流值GA-´´´ A相過流值GB-´´´ B相過流值GC-´´´ C相過流值微機保護裝置的整定值代碼如下： 01： 過流保護動作延遲時間 02： 重合閘動作延遲時間03： 過電流整定值 04： 過流保護投切選擇 05： 重合閘投切選擇 另外，短路時間TD由面板上“短路時間”繼電器整定，具體整定參數(shù)為表5-1。微機保護裝置的整定方法如下：按壓“畫面切換”按鈕，當數(shù)碼管顯示PA 時，按壓觸摸按鈕“”或“”輸入密碼，待密碼

18、輸入后，按下按鍵“”，如果輸入密碼正確，就會進入整定值修改畫面。進入整定值修改畫面后，通過“”“”先選01整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當保護時間（s）；通過“”“”選03整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當過電流保護值；通過“”“”選04整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇當過電流保護投切ON；通過“”“”選05整定項目，再按壓觸摸按鈕“”或“”選擇重合閘投切為OFF。（詳細操作方法WDT綜合自動化試驗臺使用說明書。）2故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響固定短路地點，短路類型和系統(tǒng)運行條件，通過調速器的增速按鈕增加發(fā)電機向電網的出力，在測定不同故障切除時間能保持系統(tǒng)穩(wěn)定時發(fā)電機所能輸

19、出的最大功率，分析故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。一次接線方式： QF11 QF21 QF31 QF41 QF5= 0 QF61實驗數(shù)據(jù)如下：表（1）： 短路切除時間t=0.5s 短路類型：單相接地短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax(W)最大短路電流（A） 11110120006.001010112003.12511011110003.301111118005.0 表（2）： 短路切除時間t=0.5s 短路類型：兩相短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax(W) 最大短路電流（A） 11110114006.0101010108.4111011107.360111111400

20、10.1注：0表示對應線路開關斷開狀態(tài) 1對應線路開關閉合狀態(tài)（二）研究提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施1強行勵磁在微機勵磁方式下短路故障發(fā)生后，微機將自動投入強勵以提高發(fā)電機電勢。觀察它對提高暫態(tài)穩(wěn)定的作用。2單相重合閘在電力系統(tǒng)的故障中大多數(shù)是送電線路（特別是架空線路）的“瞬時性”故障，除此之外也有“永久性故障”。在電力系統(tǒng)中采用重合閘的技術經濟效果，主要可歸納如下： 大提高供電可靠性； 高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性； 對繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，也能起到糾正的作用。對瞬時性故障，微機保護裝置切除故障線路后，經過延時一定時間將自動重合原線路，從而恢復全相供電，提高了故障切除后的功率特性曲線。同樣通過對

21、操作臺上的短路按鈕組合，選擇不同的故障相。通過調速器的增（減）速按鈕調節(jié)發(fā)電機向電網的出力，觀察它對提高暫態(tài)穩(wěn)定的作用，觀察它對提高暫態(tài)穩(wěn)定的作用。其故障的切除時間在微機保護裝置中進行修改，同時要設定進行重合閘投切，并設定其重合閘時間。其操作步驟同上，不同的是在05整定項目時，按壓觸摸按鈕“”或“”選擇投合閘投切on，并選02整定項目時，按壓觸摸按鈕“”或“”設定重合閘動作延時時間。瞬時故障時間由操作臺上的短路時間繼電器設定，當瞬時故障時間小于保護動作時間時保護不會動作；當瞬時故障時間大于保護動作時間而小于重合閘時間，能保證重合閘成功，當瞬時故障時間大于重合閘時間，重合閘后則認為線路為永久性故

22、障加速跳開整條線路。（三）異步運行和再同步的研究1在發(fā)電機穩(wěn)定異步運行時，觀察并分析功率，發(fā)電機的轉差，振蕩周期及各表的讀數(shù)變化的特點。2在不切除發(fā)電機的情況下，研究調節(jié)原動機功率，調節(jié)發(fā)電機勵磁對振蕩周期，發(fā)電機轉差的影響，并牽入再同步。五、注意事項 1發(fā)電機不要工作在欠勵狀態(tài)，避免吸收系統(tǒng)無功，否則影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定；2. 實驗前要對系統(tǒng)進行各項檢查（如：表的狀態(tài)，開關的通斷情況等）；3當將發(fā)電機接入系統(tǒng)時，一定要按安全步驟一步步小心操作；4. 當發(fā)電機與系統(tǒng)斷開時會產生發(fā)電機飛車，要即時調原動機轉速。5在做單相重合閘實驗時，進行單相故障操作的時間應該在接觸器合閘10秒之后進行，否則，在故障

23、發(fā)生時會跳三相，微機保護裝置會顯示“GL-´´´”，且不會進行重合閘操作。6實驗結束后，通過勵磁裝置使無功至零，通過調速器使有功至零，解列之后按下調速器的停機按鈕使發(fā)電機轉速至零。跳開操作臺所有開關之后，方可關斷操作臺上的電源關斷開關，并斷開其他電源開關。7對失步處理的方法如下：通過勵磁調節(jié)器增磁按鈕，使發(fā)電機的電壓增大；如系統(tǒng)沒處于短路狀態(tài)，且線路有處于斷開狀態(tài)的，可并入該線路減小系統(tǒng)阻抗；通過調速器的減速按鈕減小原動機的輸入功率。六、思考題1不同短路狀態(tài)下對系統(tǒng)阻抗產生影響的機理是什么？ 答：發(fā)生短路時，根據(jù)正序等效定則，在正常等值電路中的短路點接入附加點抗X

24、0，就得到故障情況下的等值電路，此時，就可計算出發(fā)電機與系統(tǒng)間的轉移電抗。由于在不同短路故障時有不同的附加點抗，使得不同短路狀況下的系統(tǒng)阻抗不同。 短路過后，由于每相電壓和電流變得不對稱，于是用對稱分量發(fā)進行分析，對稱分量發(fā)就是將不對稱的電壓和電流分解為正序，負序和零序對稱電業(yè)和電流，而電路總的電抗等于正序，負序和零序電抗按照一定形式進行疊加。單相短路時，總的阻抗等于正序，負序和零序電抗的串聯(lián)疊加，因此總的阻抗比較大。兩相短路時沒有零序電抗，是正序電抗和負序電抗的串聯(lián)疊加，因此電抗比單項短路時要小。兩線接地短路時，總的電抗等于負序電抗和零序電抗并聯(lián)過后，再與正序電抗串聯(lián)疊加，因此它的總的電抗比

25、單相短路和兩相接地短路的電抗都要小，因此在兩相接地短路時的短路電流最大，系統(tǒng)就最不穩(wěn)定。2提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些？ 答：從暫態(tài)穩(wěn)定分析可知，電力系統(tǒng)受到打干擾后，發(fā)電機轉軸上出現(xiàn)的不平衡轉矩將使發(fā)電機產生劇烈的相對運動；當發(fā)電機的相對較的震蕩超過一定限度時，發(fā)電機便會失去同步，因此要提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性就要盡可能減小發(fā)電機轉軸上的不平衡功率、減小轉子相對加速度以及減小轉子相對動能的變化，從而減小發(fā)電機轉子相對運動的震蕩幅度。主要措施有以下幾種：（1）快速切出故障； （2）采用自動重合閘； （3）發(fā)電機快速強行勵磁； (4) 發(fā)電機電氣制動； (5) 變壓器中性點經小電阻接地； （6）快速關閉汽門； （7）切