单机无穷大实验报告

单机—无穷大系统稳态运行实验一、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．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。实验用一次系统接线图如图2所示。图2一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。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。二、实验内容与步骤1．实验准备（1）合上实验台断路器；（2）打开软件；（3）合上实验台上挂箱EAL-01的“合闸”按钮（实验主界面的EAL-01中的“合闸”按钮）。2．实验步骤（1）单回路稳态对称运行实验①合上EAL-02上的状态开关QF2、QF6、QF4、QFS，使系统运行在单回路状态下；②按照实验十进行启机、建压、并网；③通过调速器中的“加速”“减速”按钮改变原动机功率，通过励磁调节器中“增磁”、“减磁”；按钮改变发电机功率，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），在EAL-02中右下角点击PV4中（A、B、C相）观察并记录线路首端电压值，点击PV1中（A、B、C相）观察记录线路末端电压值、点击PV3中（A、B、C相）观察记录线路开关站的电压值；④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，为电压损耗、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。⑤进行解列操作、灭磁操作和停机操作；（2）双回路对称运行与单回路对称运行比较实验①按照单回路稳态对称运行实验进行双回路对称运行实验，只是将单回路切换为双回路（将EAL-02上的继电器QF1、QF3、QF5合上）；四、实验数据记录与处理1．单回路稳态对称运行实验在本章实验中，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，为电压损耗、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。2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验按实验1的方法进行实验2的操作，只是将原来的单回线路改成双回路运行。将实验1的结果与实验2进行比较和分析。表3-1PQIUFUZUU△U单回路0.40.380.62540038536535350.80.41.2539037536525251.20.452.237535036510101.00.41.6253853703652020双回路0.60.51.2539038036525251.00.51.62539037036525251.40.492.537536536510101.80.53.25360350365-5-5注：UZ—中间开关站电压；U—输电线路的电压损耗；△U—输电线路的电压降落五、实验数据分析整理实验数据，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。1、由表3-1的数据可知，单回路送电的电压损耗和电压降落比双回路的送电时的电压损耗和电压降落要大，因此，电力系统在双回路送电时比单回路送电的时候稳定些。2.在单回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为33V~20V；在双回路运行时，随着有功输出的增加，电机输出电压降低且电压降落减少，电压降落的范围为29V~11V。六、实验注意事项1．实验台上能进行的操作，在实验界面上都可以通过相应的按钮来实现；2．当EAL-01、EAL-04或EAL-05过流指示灯亮时，不能进行其他操作，要进行相应的复位后，重新做实验七、思考题1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？答：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统的静态稳定性是电力系统正常运行时的稳定性,电力系统静态稳定性的基本性质说明,静态储备越大则静态稳定性越高。影响电力系统静态稳定的因素主要指来自各个方面的小干扰；还有就是发电机的电势、系统电压、系统元件电抗。小干扰包括负荷的变化，符合以及开关等的投切；2、提高电力系统静态稳定有哪些措施？答:电力系统具有静态稳定性是系统正常运行的必要条件。要提高系统的静态稳定性，主要是提高输送公驴的极限。从简单电力系统的功率极限表达式PM=EV/X来看，可以从提高发电机的电势E、提高系统电压V和减小系统援建点抗这三方面入手。具体措施如下:(1)、减少系统各元件的电抗包括:减小发电机和变压器的电抗,减少线路电抗等，具体方法可有以下几种：a.采用串联电容补偿；b.采用分裂导线；c.提高输电线路的电压等级；(2)、提高系统电压水平;(3)、改善电力系统的结构;(4)、采用串联电容器补偿;(5)、采用自动调节装置;(6)、采用直流输电。在电力系统正常运行中,维持和控制母线电压是调度部门保证电力系统稳定运行的主要和日常工作。维持、控制变电站、发电厂高压母线电压恒定,特别是枢纽厂(站)高压母线电压恒定,相当于输电系统等值分割为若干段,这样每段电气距离将远小于整个输电系统的电气距离,从而保证和提高了电力系统的稳定性。3、何为电压损耗、电压降落？答：电压损耗是指始末端电压的数值差(U1–U2)，也用U表示：U=U1–U2；电压降落是指始末端电压的向量差(U1–U2)。当两点电压的相角差相差不大时，可近似的认为电压损耗就等于电压降落。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：两表法是表1的电流接A相，电压接Uab；表2的电流接C相，电压接Ucb。两表法测量：P=P1+P2=UabIaCOS(a+30)+UcdIcCOS(30-c)=3UICOSΦ，U为相电压。在负荷平衡的三相供电系统中，可以采用这种方式。在A、C两相设电流互感器，并将这两个相的电流的差值作为B相电流，这样，三相电流就全了。三相三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,所以一般电能计量过程中,三相三线系统采用两表法,三相四线系统采用三表法.八、实验心得体会1、电力系统分析的实验是模拟真实电力系统的实验，可以让我们大概了解电力系统的基本运作，让我们受益匪浅，在试验中，由于实验设备少，各位同学团结分工合作，认真听老师讲解和操作，从中我们也学到了很多实际操作知识，对于我们以后的工作会很有帮助。2、此次实验，我们了解了电力系统中的静态稳定问题，及单机无穷大系统的一些情况，并知道了提高静态稳定性的一些措施，体会到了电压降落与电压损耗的区别与类同，并了解了两表法测量功率的基本原理与方法，收获颇大。3.、通过实验数据我们可以知道本次实验基本达到了要求的目的，数据误差基本不大，都在误差允许范围里，可以说本次实验较为成功。总之，我们从简单的模拟实验中学到了很多有用的实际知识，对于我们以后解决实际问题提供了平台。