電力系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、電力系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書建筑大學(xué)建電系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和掌握對(duì)稱穩(wěn)定情況下，輸電系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值變化 圍；2、了解和掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對(duì)稱運(yùn)行的條件；不對(duì)稱度運(yùn)行參數(shù)的影響；不對(duì) 稱度運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)的影響等。二、預(yù)習(xí)與思考1、何為電壓損耗和電壓降落？2影響簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的因素有哪些？3、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？三、實(shí)驗(yàn)原理電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱和不對(duì)稱運(yùn)動(dòng)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”，為一條不同電壓等級(jí)的輸電線路，在典型運(yùn)行方式下，用 相對(duì)值表示的電壓損耗，電壓降落等的數(shù)值圍，是用于判斷運(yùn)行報(bào)表或監(jiān)視控制 系統(tǒng)測量值是否正確的參數(shù)依據(jù)

2、。因此，除了通過結(jié)合實(shí)際的問題，讓學(xué)生掌握 此類“數(shù)值概念”外，實(shí)驗(yàn)也是一條很好的、更為直觀的、易于形成的深刻記憶 的手段之一。實(shí)驗(yàn)用一次系統(tǒng)接線圖如圖 2-1所示。系統(tǒng)開關(guān)斗jrC相-XL2 QF2a-X L1 QF1H-發(fā)電機(jī)開關(guān)發(fā)電機(jī)QF3XL3令圖2-1 一次系統(tǒng)接線圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種物理模型。原動(dòng)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)來模擬，當(dāng)然，它們的特性與大型原動(dòng)機(jī)是不相似的。原動(dòng)機(jī)輸出功率的大小，可通過給定直流電樞電 壓來調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)小型三相同步發(fā)電機(jī)來模擬電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)， 雖然其參數(shù)不能與大型發(fā)電機(jī)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(jī)。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)可以用外加直

3、流電源通過手動(dòng)來調(diào)節(jié)，也可以切 換到臺(tái)上的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。試驗(yàn)臺(tái)的輸電線路使用多個(gè)結(jié)成鏈 形的電抗線圈來模擬，其電抗值滿足相似條件?！盁o窮大”無線就是直接用實(shí)驗(yàn)室的交流電源，因此是由實(shí)際電力系統(tǒng)供電的，基本上符合“無窮大”母線的條件。為了進(jìn)行測量，實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)置了測量系統(tǒng)，以測量各種電量（電流、電壓、功 率、頻率）。利用光電編碼盤的脈沖信號(hào)測量交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，此外，臺(tái)上還設(shè)置了模擬短路故障等控制設(shè)備。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出12EAL-02雙回路輸出電路13EAL-03微機(jī)接口14EAL-04原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)15EAL-05發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)16EA

4、L-06準(zhǔn)同期控制器17EAL-07線路保護(hù)1五、實(shí)驗(yàn)容與步驟1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1）、合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)斷路器；2）、打開軟件；3）、合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上掛箱EAL-01的“合閘”按鈕（實(shí)驗(yàn)主界面的EAL-01中的“合 閘”按鈕）。2、實(shí)驗(yàn)步驟1）、單回路穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn) 、合上EAL-02上的狀態(tài)開關(guān) QF2 QF6 QF4 QFS使系統(tǒng)運(yùn)行在單回路狀態(tài)下； 、按照實(shí)驗(yàn)一進(jìn)行啟機(jī)、建壓、并網(wǎng)； 、通過調(diào)速器中的“加速”“減速”按鈕改變?cè)瓌?dòng)機(jī)功率，通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中“增磁” “減磁”按鈕改變發(fā)電機(jī)功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運(yùn)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(diǎn)擊PV4中（A、

5、B C相）觀察并記錄線路首端電壓值，點(diǎn)擊 PV1中（A B C相）觀察記錄線路 末端電壓值、點(diǎn)擊PV3中（A、B、C相）觀察記錄線路開關(guān)站的電壓值；特別注意：調(diào)節(jié)“加速”、“減速”按鈕改變有功功率P時(shí)，操作要慢；特別是 調(diào)節(jié)“增磁”、“減磁”按鈕改變無功功率 Q時(shí)，操作一定要謹(jǐn)慎，同時(shí)注意觀測 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，以防過高。 、計(jì)算、分析、比較運(yùn)行狀態(tài)不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)及數(shù)值圍，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）等。 、進(jìn)行解列操作、滅磁操作和停機(jī)操作（具體操作方法參考實(shí)驗(yàn)一）；2）、雙回路對(duì)稱運(yùn)行與單回路對(duì)稱運(yùn)行比較實(shí)驗(yàn) 、按照單回路穩(wěn)

6、態(tài)對(duì)稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行雙回路對(duì)稱運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，只是將單回路切 換為雙回路（將EAL-02上的繼電器QF1 QF3合上）； 、將實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行比較和分析。如表2-1。表2-1PQl（PA1,PA2）（ABCUfUz（PV3）（ABC）U（PV1，PV4）（ABC）U單 回 路雙 回 路注：UF 勵(lì)磁電壓；UZ 系統(tǒng)無窮大電壓；U 發(fā)電機(jī)端電壓；U 輸電線路的電壓損耗； U輸電線路的電壓損耗；六、注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能進(jìn)行的操作，在實(shí)驗(yàn)界面上都可以通過相應(yīng)的按鈕來實(shí)現(xiàn)；2、當(dāng)EAL-01 EAL-04或EAL-05過流指示燈亮?xí)r，不能進(jìn)行其他操作，要進(jìn)行相 應(yīng)的復(fù)位后，重新做實(shí)驗(yàn)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整

7、理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明單回路送電和雙回路送電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，并 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析；2、根據(jù)不同運(yùn)行狀態(tài)的電路首、末端和中間開關(guān)站的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、比較運(yùn)行狀 態(tài)不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)和變化的圍；3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較分析P與、Q與U之間的關(guān)系，可以得出哪些重要結(jié)論？4、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定有哪些措施？實(shí)驗(yàn)二電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定容的理解，使課堂理論教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合，提 高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；2、學(xué)生通過實(shí)際操作，從實(shí)驗(yàn)中觀察到系統(tǒng)失步現(xiàn)象和掌握正確處理的措施；二、預(yù)習(xí)與思考1不同短路狀態(tài)下對(duì)系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生影響的機(jī)理是什么？2、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的

8、措施有哪些？三、實(shí)驗(yàn)原理電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性問題是指電力系統(tǒng)受到較大的擾動(dòng)之后，各發(fā)電機(jī)能否 繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。在各種擾動(dòng)中以斷路故障的擾動(dòng)最為嚴(yán)重。正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)功率特性為：P1(EoUo) sin 仁 X1（1）短路運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)功率特性為：P2(EoUo) sin 2. X2 ；（2）故障切除發(fā)電機(jī)功率為：P3(EoUo) sin 3X3 ；（3）對(duì)這三個(gè)公式進(jìn)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(guān)。而系統(tǒng)保持穩(wěn)定條件是切除故障角C小于max，max可由等面積原則計(jì)算出來。本實(shí)驗(yàn)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(shí)切除故障線路不同也使X3不

9、同，max也不同，使對(duì)故障切除時(shí)的時(shí)間要求也不同。同時(shí)，在故障發(fā)生時(shí)及故障切除通過強(qiáng)勵(lì)磁增加發(fā)電機(jī)的電勢(shì)，使發(fā)電機(jī)功 率特性中E0增加，使max增加，相應(yīng)故障切除的時(shí)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)生瞬間單相故障是采用自動(dòng)重合閘，使系統(tǒng)進(jìn)入正 常工作狀態(tài)。這二種方法有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出12EAL-02雙回路輸出電路13EAL-03微機(jī)接口14EAL-04原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)15EAL-05發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)16EAL-06準(zhǔn)同期控制器17EAL-07線路保護(hù)1五、實(shí)驗(yàn)容與步驟1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1 ）、合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)斷路器；2）、

10、打開軟件；3） 、合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)上掛箱EAL-01的“合閘”按鈕（實(shí)驗(yàn)主界面的EAL-01中的“合 閘”按鈕）。2、短路對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響短路類型對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定影響本實(shí)驗(yàn)臺(tái)通過通過操作界面 EAL-07上的四個(gè)短路選擇按鈕，可組合成單相接 地短路、兩相相間短路、兩相接地短路和三相短路四種故障方式，固定短路地點(diǎn)， 短路類型和系統(tǒng)運(yùn)行條件。 開機(jī)、建壓、并網(wǎng)；（提示：B相單跳恢復(fù)為全相運(yùn)行） 在微機(jī)保護(hù)裝置中，所有投切時(shí)間整定值設(shè)置“0”，即如下5項(xiàng)設(shè)置為“0”:過流保護(hù)器使用選擇0速斷保護(hù)投切0限時(shí)速斷保護(hù)投切0過流保護(hù)投切0重合閘投切0 選擇“恒”工作方式； 特別注意：調(diào)壓器輸出電壓約270V,

11、發(fā)電機(jī)端電壓270V。 軟件故障設(shè)置，分別按照表 3-1、3-2、3-3、3-4設(shè)置成相應(yīng)的故障類型; 測定不同短路運(yùn)行時(shí)能保持系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)發(fā)電機(jī)所能輸出的最大功率，并進(jìn) 行比較，分析不同短路類型對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行 分析比較。Pmax為系統(tǒng)可以穩(wěn)定輸出的極限，最大電流讀數(shù)可以從微機(jī)保護(hù)裝置的故障顯示中讀出提示：四種回路結(jié)構(gòu)中，建議最后測定雙回路的 Pmax值。 從一種類型到另一種類型，按照如下步驟進(jìn)行： 每測完一組Pmax后，注意及時(shí)短路復(fù)位； 先減速，將有功功率P降下來； 改變線路結(jié)構(gòu)； 進(jìn)行短路設(shè)置； 測試Pmax值。表3-1短路切除時(shí)間t=200s短路類型：單相

12、接地短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax(W)最大短路電流（A）010101110111011111111101（0:表示對(duì)應(yīng)線路開關(guān)斷開狀態(tài)1 :表示對(duì)應(yīng)線路開關(guān)閉合狀態(tài)）表3-2短路切除時(shí)間t=200s短路類型：兩相相間短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax(W)最大短路電流（A）010101110111011111111101表3-3短路切除時(shí)間t=200s短路類型：兩相接地短路QF1QF2QF3QF4QF5QF6Pmax(W)最大短路電流（A）010101110111011111111101表3-4短路切除時(shí)間t=200s短路類型：三相短路QF1QF2QF3QF4

13、QF5QF6Pmax（W）最大短路電流（A）010101110111011111111101六、注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能進(jìn)行的操作，在實(shí)驗(yàn)界面上都可以通過相應(yīng)的按鈕來實(shí)現(xiàn)；2、當(dāng)EAL-01 EAL-04或EAL-05過流指示燈亮?xí)r，不能進(jìn)行其他操作，要進(jìn)行相 應(yīng)的復(fù)位后，重新做實(shí)驗(yàn)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整理不同短路類型下獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)比，對(duì)不同短路類型進(jìn)行定性分 析，詳細(xì)說明不同短路類型對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。2、通過實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，說明兩種提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施。3、當(dāng)系統(tǒng)采用不同接線形式時(shí)，比較所測得的極限功率的大小，由此得出什么重 要結(jié)論？4、解釋你所觀察到的失步現(xiàn)象。電機(jī)啟動(dòng)、建壓和停機(jī)實(shí)

14、驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的正確使用方法。2、掌握開機(jī)、停機(jī)的方法。二、預(yù)習(xí)與思考1、本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由幾部分組成？各部分的功能是什么？2、在實(shí)驗(yàn)中需要注意什么？三、原理說明實(shí)驗(yàn)臺(tái)由三相交流電源、雙回路、準(zhǔn)同期控制器、微機(jī)線路保護(hù)、發(fā)電機(jī)勵(lì) 磁系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組幾部分組成。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出12EAL-02雙回路輸出電路13EAL-06準(zhǔn)同期控制器14EAL-07線路保護(hù)裝置15EAL-16發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)16EAL-17原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)1五、實(shí)驗(yàn)容與步驟1、電機(jī)啟動(dòng)和建壓實(shí)驗(yàn)1）、打開電腦；2）、合上實(shí)驗(yàn)臺(tái)左側(cè)的斷路器；3） 、打開LIBVI

15、EW7.0軟件，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)屆面7.7點(diǎn)擊如下圖標(biāo)；檢查實(shí) 驗(yàn)臺(tái)（界面）各開關(guān)狀態(tài)，EAL-01上的斷開指示燈亮（綠燈），合閘指示燈熄滅。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)屆面EAL-02雙回路中，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的各開關(guān)狀態(tài)打在 OFIF綠色）狀態(tài)。；（備注：在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)界面時(shí)先運(yùn)行一分鐘點(diǎn)后擊停止按鈕 ，再點(diǎn)擊運(yùn)行按 停止鈕 ）。4）、在EAL-17中將勵(lì)磁開關(guān)打開；5）、將 EAL-01 的合閘按鈕按下 , 把電壓調(diào)至 220V。6）、進(jìn)入“原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”界面，合上“ KM1”。7）、進(jìn)入“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)”勵(lì)磁方式選擇微機(jī)他勵(lì)“ KM5 （合上“ KM5 ）, 然后合上“ KM3，進(jìn)入“微機(jī)控制器”，控制方式選擇“恒Uf

16、”運(yùn)行方式（勵(lì)磁 調(diào)節(jié)器中按下 “恒 UF ”按鈕），“恒 U F ”指示燈亮。 然后點(diǎn)擊最左下方的 “停機(jī)”。8）、進(jìn)入“雙回路輸出電路”界面，點(diǎn)擊合上EAL-02上的系統(tǒng)電壓開關(guān)“QFS; 合上EAL-02上的線路開關(guān) QF2 QF6 QF49）、在微機(jī)控制器中的原動(dòng)機(jī)調(diào)速器中， “開機(jī)方式” 自動(dòng)選擇為“微機(jī)自動(dòng)” 方式（調(diào)速器中） ，微機(jī)自動(dòng)指示燈亮；10）、并網(wǎng)操作，同期方式選擇“全自動(dòng)” ，發(fā)同期命令。11）、在調(diào)速器中將發(fā)電機(jī)頻率調(diào)到 49.8HZ,在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中將發(fā)電機(jī)電壓幅 值調(diào)到 220V；2、停機(jī)實(shí)驗(yàn)1 ）、減磁至無功接近 0var ，減速至有功接近 0w。2）、解列，QFG跳開。3）、進(jìn)行滅磁操作。在本裝置中采用的是自動(dòng)勵(lì)磁開關(guān)滅磁，點(diǎn)擊右下方的 “滅磁”按鈕，自動(dòng)滅磁。然后進(jìn)入“發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)”界面，直接斷開繼電器 “KM3,此時(shí)“ KM3的ON燈滅，OFF燈亮,再斷開“ KM5,此時(shí)“ KM5的ON丁滅，OFF燈亮，表示發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁開關(guān)已斷開。4）、同步發(fā)電機(jī)組的停機(jī)操作。進(jìn)入“微機(jī)控制器”界面，按下調(diào)速器中的 “停機(jī) / 開機(jī)”按鈕，“停機(jī)”指示燈亮，控制參數(shù)遞減至零，發(fā)電機(jī)減速，逐