電力系統(tǒng)暫態(tài)分析實(shí)驗(yàn)二-楊超然

1、P 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 姓名： 楊超然 學(xué)號(hào)： 3120104660 裝裝 訂 線裝裝 訂 線專(zhuān)業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓名： 楊超然 學(xué)號(hào)： 3120104660 日期： 2015年10月23日 地點(diǎn)： 玉泉教二121 課程名稱(chēng)： 電力系統(tǒng)分析綜合實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)老師： 王康元 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型： 探索驗(yàn)證 同組學(xué)生姓名： 曹鴻泰，王繹成 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得第四章 單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一實(shí)

2、驗(yàn)?zāi)康牧私夂驼莆杖鄬?duì)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)情況下，輸電系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)的數(shù)值變化范圍。二原理與說(shuō)明通過(guò)本實(shí)驗(yàn)了解和掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行特性，在鞏固理論概念的同時(shí)掌握“數(shù)值概念”如在典型運(yùn)行方式下，用相對(duì)值表示的電壓損耗、電壓降落等數(shù)值范圍，是用于判斷運(yùn)行報(bào)表或監(jiān)視控制系統(tǒng)測(cè)量值是否正確的參數(shù)依據(jù)等。三實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法1機(jī)組手動(dòng)啟動(dòng)和建壓(1)在調(diào)速裝置上檢查“模擬調(diào)節(jié)”電位器指針是否指在0位置，如不在，則應(yīng)調(diào)到0位置。將操作臺(tái)上的“手動(dòng)勵(lì)磁”調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針旋到0；(2)合上操作臺(tái)的“電源開(kāi)關(guān)”，在調(diào)速裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)準(zhǔn)同期控制器上分別確認(rèn)其“微機(jī)正常”燈為閃爍狀態(tài)，在微機(jī)保護(hù)裝置上確認(rèn)“裝

3、置運(yùn)行”燈為閃爍狀態(tài)。在調(diào)速裝置上確認(rèn)“并網(wǎng)”燈為熄滅狀態(tài)，“輸出0”、“停機(jī)”燈亮。檢查實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各開(kāi)關(guān)狀態(tài)：各開(kāi)關(guān)信號(hào)燈應(yīng)綠燈亮、紅燈熄；(3)按調(diào)速裝置上的“模擬方式”按鈕使“模擬方式”燈亮；(4)把操作臺(tái)上“勵(lì)磁方式”開(kāi)關(guān)置于“手動(dòng)勵(lì)磁”位置，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上確認(rèn)“它勵(lì)”燈亮；(5)在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上選擇恒UF運(yùn)行方式，合上“勵(lì)磁開(kāi)關(guān)”；(6)把實(shí)驗(yàn)臺(tái)上“同期方式”開(kāi)關(guān)置“斷開(kāi)”位置；(7)合上“系統(tǒng)開(kāi)關(guān)”和線路開(kāi)關(guān)“QF2、QF4、QF6”(8)合上“原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)”，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速裝置上的指針電位器，當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)后，觀察機(jī)組穩(wěn)定情況，然后通過(guò)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)指針電位器緩慢加速到額定轉(zhuǎn)速；(9)順時(shí)

4、針調(diào)節(jié)操作臺(tái)上的“手動(dòng)勵(lì)磁”旋鈕增加勵(lì)磁電壓，在維持發(fā)電機(jī)為額定頻率時(shí)，增加發(fā)電機(jī)電壓為額定電壓。2并網(wǎng)請(qǐng)參照第三章中的手動(dòng)準(zhǔn)同期（按準(zhǔn)同期并列條件合閘）的方法進(jìn)行并網(wǎng)操作。3穩(wěn)態(tài)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)并網(wǎng)后，首先按照下表所列的運(yùn)行方式1的線路開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開(kāi)關(guān)的合閘和分閘，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)速裝置上的指針電位器來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出的有功功率、通過(guò)調(diào)節(jié)“手動(dòng)勵(lì)磁”旋鈕來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率，分別使輸電系統(tǒng)處于兩種不同的運(yùn)行狀態(tài)（不同大小的有功功率、不同方向的無(wú)功功率）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在每一種運(yùn)行狀態(tài)下，分別按下表所列的三種電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（即按下表所列開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行線路開(kāi)關(guān)的合閘和分閘），觀察、記錄線路首、末端的

5、測(cè)量表計(jì)值及線路開(kāi)關(guān)站的電壓值，計(jì)算、分析、比較運(yùn)行方式不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)及數(shù)值范圍電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、兩端無(wú)功功率的方向（根據(jù)沿線電壓大小比較判斷）等。同時(shí)針對(duì)不同運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算、比較和分析。運(yùn)行方式1（單回路）的線路開(kāi)關(guān)狀態(tài)：線路開(kāi)關(guān)QF1QF2QF3QF4QF5QF6開(kāi)關(guān)狀態(tài)分合分合分合運(yùn)行方式2（雙回路）的線路開(kāi)關(guān)狀態(tài)：線路開(kāi)關(guān)QF1QF2QF3QF4QF5QF6開(kāi)關(guān)狀態(tài)合合合合分合運(yùn)行方式3的線路開(kāi)關(guān)狀態(tài)：線路開(kāi)關(guān)QF1QF2QF3QF4QF5QF6開(kāi)關(guān)狀態(tài)合分合合合合4停機(jī)通過(guò)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速裝置上的指針電位器以及操作臺(tái)上的“手動(dòng)勵(lì)磁”旋鈕分別將發(fā)

6、電機(jī)輸出的有功功率、無(wú)功功率減至0。跳開(kāi)發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)后（即同步發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列），跳開(kāi)“勵(lì)磁開(kāi)關(guān)”滅磁。繼續(xù)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速裝置上的指針電位器直到0位置，使其輸出為0，此時(shí)調(diào)速裝置上的“輸出0”燈亮。待機(jī)組停穩(wěn)后斷開(kāi)“原動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)”，松開(kāi)“模擬方式”按鈕，“模擬方式”燈滅，“微機(jī)自動(dòng)”燈亮。然后跳開(kāi)線路開(kāi)關(guān)和無(wú)窮大電源開(kāi)關(guān)，最后切斷“電源開(kāi)關(guān)”。注意事項(xiàng)：1、切換線路開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)注意不要造成系統(tǒng)解列。2、調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和無(wú)功功率不宜過(guò)大。四實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄（一）全相運(yùn)行測(cè)量數(shù)據(jù)：運(yùn)行方式1測(cè)量數(shù)據(jù)：設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200v

7、arP:1000W/Q:-200varP:2000W實(shí)際功率P:510W/Q:103varP:519W/Q:-100varP:1000W/Q:205varP:1003/Q:-205varP:1810W/Q:500var機(jī)端電壓405.7V367.7V409.2V302.2V497開(kāi)關(guān)站電壓380V375V390V325V340三相電流Ia:0.865AIb:0.818AIc:0.756AIa:0.975AIb:0.920AIc:0.893AIa:1.581AIb:1.540AIc:1.445AIa:2.025AIb:1.988AIc:1.922AIa:3.238AIb:3.170AIc:2.9

8、72A線路阻抗：j60運(yùn)行方式2測(cè)量數(shù)據(jù)：設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200varP:1000W/Q:-200varP:2000W實(shí)際功率P:497W/Q:104varP:500W/Q:-98varP:1024W/Q:200varP:997/Q:-200varP:1803W/Q:250var機(jī)端電壓401V382.3V409.2V372.4V405.1V開(kāi)關(guān)站電壓390V385V395V376V380V三相電流Ia:0.913AIb:0.859AIc:0.797AIa:0.879AIb:0.811AIc:0.777AIa:1.71A

9、Ib:1.643AIc:1.527AIa:1.759AIb:1.697AIc:1.609AIa:2.89AIb:2.805AIc:2.665A線路阻抗：j30運(yùn)行方式3測(cè)量數(shù)據(jù)：設(shè)定功率P:500W/Q:100varP:500W/Q:-100varP:1000W/Q:200varP:1000W/Q:-200varP:2000W實(shí)際功率P:494W/Q:102varP:513W/Q:-100varP:1007W/Q:202varP:1012/Q:-200varP:1824W/Q:294var機(jī)端電壓404.5V377.6V412.7V357.2V395.7V開(kāi)關(guān)站電壓390V380V395V39

10、5V378V三相電流Ia:0.845AIb:0.797AIc:0.702AIa:0.954AIb:0.886AIc:0.845AIa:1.629AIb:1.595AIc:1.486AIa:1.854AIb:1.834AIc:1.756AIa:2.972AIb:2.945AIc:2.755A線路阻抗：j40五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理利用潮流計(jì)算的知識(shí)，測(cè)得發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的輸出功率已知，假定發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)為一PQ節(jié)點(diǎn)，無(wú)窮大系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)為一電壓幅值380V，電壓相角為0的平衡節(jié)點(diǎn)。計(jì)算發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值與相角，將電壓幅值的計(jì)算值與理論值向比較。計(jì)算過(guò)程如下：先假定發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓額定電壓，按照發(fā)電機(jī)輸出功率(Pf,

11、Qf)計(jì)算線路消耗的無(wú)功(Q)和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的功率(Ps,Qs)情況，再按照這一功率值和系統(tǒng)側(cè)的電壓計(jì)算發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓(Uf)，如果電壓幅值誤差小于0.1V，則停止計(jì)算。如果大于0.1V則進(jìn)行迭代再計(jì)算一遍。計(jì)算結(jié)果如下：運(yùn)行方式1計(jì)算結(jié)果：發(fā)電機(jī)輸出功率P:510W Q:103varP:519WQ:-100varP:1000WQ:205varP:1003WQ:-205varP:1810WQ:844var機(jī)端電壓幅值408.05V375.32V401.65V310.18V386.44V開(kāi)關(guān)站電壓403.00V380.64V391.44V323.39V342.76V計(jì)算電壓降落2.02%-6.58%

12、0.41%-30.0%1.67%電壓損耗(15.15+j74.99)V(-15.99+j82.97)V(-30.62+j149.38)V(-39.66+j194.02)V(131.04+j281.03)V 運(yùn)行方式2計(jì)算結(jié)果：發(fā)電機(jī)輸出功率P:497W Q:104varP:500WQ:-98varP:1014WQ:200varP:997WQ:-200varP:1803WQ:250var機(jī)端電壓幅值406.00V390.63V407.69V376.06V394.82V開(kāi)關(guān)站電壓403.43V393.14V402.79V381.38V388.48V計(jì)算電壓損耗1.48%-2.40%1.89%-6.

13、37%-1.31%電壓降落(7,68+j36.72)V(-7.53+j38.40)V(14.72+j74.61)V(-15.95+j79.54)V(-19.00+j137)V運(yùn)行方式3計(jì)算結(jié)果：發(fā)電機(jī)輸出功率P:494W Q:104varP:513WQ:-100varP:1007WQ:202varP:1012WQ:-200varP:1824WQ:294var機(jī)端電壓幅值407.26V386.09V407.41V361.95V382.34V開(kāi)關(guān)站電壓402.15V391.27V397.49V373.00V366.96V計(jì)算電壓損耗1.78%-3.6%1.82%-10.51%-4.62%電壓降落(

14、10.21+j48.52)V(-10.36+j53.15)V(19.83+j98.87)V(-22.10+j111.84)V(-30.76+j190.82)V六分析與思考1、根據(jù)不同運(yùn)行方式下的線路首、末端和中間開(kāi)關(guān)站的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析、比較運(yùn)行方式不同時(shí)，運(yùn)行參數(shù)變化的特點(diǎn)和變化范圍。通過(guò)對(duì)每個(gè)運(yùn)行方式的計(jì)算結(jié)果分析可以看到，在進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)吸收無(wú)功功率，機(jī)端電壓低于系統(tǒng)電壓。當(dāng)非進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，隨著發(fā)電機(jī)輸出功率的增加，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓呈下降趨勢(shì)，出現(xiàn)這一情況的原因是當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加時(shí)，線路上的無(wú)功功率損耗也隨之增加，并且同線路上的電流的二次方成正比。為了平衡系統(tǒng)功率，無(wú)窮大系統(tǒng)需要向線

15、路輸送很大的無(wú)功，由此引起了機(jī)端電壓的降落。同時(shí)隨著功率水平的提升，機(jī)端電壓和系統(tǒng)電壓的相角差也隨之增大，這是由于有功功率增大而引起的電壓縱分量增大造成的。分析開(kāi)關(guān)站電壓幅值，也可以看出當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率較小時(shí)，發(fā)電機(jī)可以提供足夠的無(wú)功功率，開(kāi)關(guān)站電壓的幅值在兩端電壓幅值之間。但是當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加，線路上的電流增大，兩端節(jié)點(diǎn)都需要向線路提供大量的無(wú)功，因此出現(xiàn)了開(kāi)關(guān)站電壓低于兩端電壓的情況。線路電抗越大，開(kāi)關(guān)站電壓越低。通過(guò)分析不同運(yùn)行方式的結(jié)果，可以看到，當(dāng)采用單輸電線時(shí)，系統(tǒng)處于最?lèi)毫拥倪\(yùn)行環(huán)境中。由于此時(shí)輸電線上消耗的無(wú)功最多，導(dǎo)致機(jī)端電壓橫分量變化很大。另一方面在相同有功功率時(shí)，由于單輸電線時(shí)電抗最大，導(dǎo)致電壓縱分量也最高。這兩點(diǎn)都造成了發(fā)電機(jī)功率輸出增大時(shí)，電壓相角差也隨之增大的結(jié)果。在發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候，單輸電線運(yùn)行方式的相角差已經(jīng)達(dá)到了48