MCGS 電力系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書

1、第五章 單機無窮大系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方式實驗一、實驗?zāi)康?熟悉遠(yuǎn)距離輸電的線路基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)的測試方法。2掌握對稱穩(wěn)定工況下，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。3掌握輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不對稱運行的條件、參數(shù)和不對稱運行對發(fā)電機的影響等。二、原理說明單機無窮大系統(tǒng)模型，是簡單電力系統(tǒng)分析的最基本，最主要的研究對象。本實驗平臺建立的是一種物理模型，如下圖3-4-1所示。圖3-4-1 單機無窮大系統(tǒng)示意圖發(fā)電機組的原動機采用國標(biāo)直流電動機模擬，但其特性與電廠的大型原動機并不相似。發(fā)電機組并網(wǎng)運行后，輸出有功功率的大小可以通過調(diào)節(jié)直流電動機的電樞電壓來調(diào)節(jié)（具體操作必須嚴(yán)格按照調(diào)速器的正確安全操作步

2、驟進(jìn)行！可參考微機調(diào)速裝置基本操作實驗）。發(fā)電機組的三相同步發(fā)電機采用的是工業(yè)現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)的小型發(fā)電機，參數(shù)與大型同步發(fā)電機不相似，但可將其看作一種具有特殊參數(shù)的電力系統(tǒng)發(fā)電機。實驗平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?！盁o窮大系統(tǒng)”采用大功率三相自耦調(diào)壓器，三相自耦調(diào)壓器的容量遠(yuǎn)大于發(fā)電機的容量，可近似看作無窮大電源，并且通過調(diào)壓器可以方便的模擬系統(tǒng)電壓的波動。實驗平臺提供的測量儀表可以方便的測量（電壓，電流，功率，功率因數(shù)，頻率）。QSZTQ-II（微機準(zhǔn)同期系統(tǒng)）上有功角顯示，便于直接觀察功角變化。三、實驗設(shè)備序號型號使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出

3、12EAL-02/03雙回路輸出電路13EAL-II微機原動機調(diào)速系統(tǒng)14EAL-II微機發(fā)電機勵磁系統(tǒng)15EAL-II微機準(zhǔn)同期系統(tǒng)1四、實驗內(nèi)容與步驟合上總電源開關(guān)，合上主電源源開關(guān)， 輸電線路選擇XL1和XL3（即閉合QFS、QF1、QF3和QF5，紅燈亮。注釋：綠燈亮表示斷路器為斷開狀態(tài)，紅色亮表示斷路器為閉合狀態(tài)），調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，主控屏系統(tǒng)電壓表顯示380V。打開QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng)) 、QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))和 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))電源船型開關(guān).。進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))中選擇選擇“本地控制”， 在原動機控制方式界面選擇“轉(zhuǎn)速

4、閉環(huán)”在原動機恒轉(zhuǎn)速控制模式界面中點擊“轉(zhuǎn)速設(shè)置”輸入轉(zhuǎn)速1500確定（注釋：1500為原動機的額定轉(zhuǎn)速），點擊“轉(zhuǎn)速啟動”，等待原動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（注：原動機的轉(zhuǎn)速不要超過1800轉(zhuǎn)，如果超過1800轉(zhuǎn)時應(yīng)該立即關(guān)閉電源開關(guān)）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))中選擇“本地控制”在他勵模式下工作方式選擇“電流閉環(huán)勵磁”點擊“閉環(huán)啟動”按鈕，通過按“增加”或“減少”改變發(fā)電機的線電壓為380V左右（可以觀察主控屏發(fā)電機電壓表為380V或在觸摸屏 內(nèi)觀察 U相電壓：220V左右、V相電壓：220VU左右、C 相電壓：220V左右，主控屏模擬表顯示的為線電壓；觸摸屏屏內(nèi)采集的為相電

5、壓）使發(fā)電機電壓為380V左右，如果電壓達(dá)不到380V，通過按“增加”或“減少”（注：主控屏模擬表發(fā)動機的線電壓不要超過420V，觸摸屏相電壓不能超過240V）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))中選擇“本地控制”，在并網(wǎng)控制方式選擇“半動并網(wǎng)”，在半動并網(wǎng)控制中點擊“啟動”按鈕，在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘，“壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈亮，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出合閘命令，合閘成功后，QFG綠燈亮。5. 并

6、上網(wǎng)后點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V）。觀察并記錄線路首、末端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析和比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)（電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、無功功率的方向等）變化的特點及數(shù)值范圍，記錄數(shù)據(jù)于表3-4-1中。注：在調(diào)節(jié)功率過程中發(fā)電機組一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：操作微機調(diào)速裝置上的“減少” 按

7、鈕，減少有功功率；操作微機勵磁裝置上的“+”按鈕，提高發(fā)電機電勢；單回路切換成雙回路。表3-4-1 P： W Q： Var U：V I：A 參數(shù)線路結(jié)構(gòu)PQIAIBICUgUsU 單 回 路 雙 回 路P有功功率； Q無功功率； I發(fā)動機端電流； Usw中間站電壓U電壓損耗； 2雙回路對稱運行與單回路對稱運行比較實驗實驗步驟基本同按實驗內(nèi)容 只是將原來的單回線路改成雙回路運行。觀察并記錄數(shù)據(jù)于表3-4-1中，并將實驗結(jié)果與實驗1進(jìn)行比較和分析。3單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗（1）在全相運行的基礎(chǔ)上，減小發(fā)動機的有功和無功大概為零時，輸送單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行時相同的功率（及閉合QFS，QF1，QF5，

8、QF3）。（2）點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V）。（3）在全相運行的基礎(chǔ)上，減小發(fā)動機的有功和無功大概為零時，此時設(shè)置發(fā)電機出口非全相運行（斷開B相）及按下B相（B相斷線燈不亮），點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行

9、狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V），觀察并記錄運行狀態(tài)和參數(shù)變化情況，記錄數(shù)據(jù)于表3-4-2中。表3-4-2 US =380V P：kW Q：kVar U：V I：A 參數(shù)運行狀態(tài)PQUgAUgBUgCIAIBIC單回路全相運行單回路非全相運行B線斷線進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))通過“有功加”或“有功減”把有功大概為0左右，進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))通過“增加”或者“減少”按鈕把無功大概為0左右時， 按下 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))的“解列”按鈕，進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))中選擇“本地控制”在

10、他勵模式下工作方式選擇“電流閉環(huán)勵磁”點擊“電壓啟動”按鈕，通過按“增加”或“減少”改變發(fā)電機的線電壓為380V左右（可以觀察主控屏發(fā)電機電壓表為380V或在觸摸屏 內(nèi)觀察 U相電壓：220V左右、V相電壓：220VU左右、C 相電壓：220V左右，主控屏模擬表顯示的為線電壓；觸摸屏屏內(nèi)采集的為相電壓）使發(fā)電機電壓為380V左右，如果電壓達(dá)不到380V，通過按“增加”或“減少”（注：主控屏模擬表發(fā)動機的線電壓不要超過420V，觸摸屏相電壓不能超過240V）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))中選擇“本地控制”，在并網(wǎng)控制方式選擇“半動并網(wǎng)”，在半動并網(wǎng)控制中點擊“啟動”按

11、鈕，在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘，“壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈亮，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出合閘命令，合閘成功后，QFG綠燈亮。5. 并上網(wǎng)后點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V）。觀察并記錄線路首、末

12、端的測量表計值及線路開關(guān)站的電壓值，計算、分析和比較運行狀態(tài)不同時，運行參數(shù)（電壓損耗、電壓降落、沿線電壓變化、無功功率的方向等）變化的特點及數(shù)值范圍，記錄數(shù)據(jù)于表3-4-1中。注：在調(diào)節(jié)功率過程中發(fā)電機組一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：操作微機調(diào)速裝置上的“減少” 按鈕，減少有功功率；操作微機勵磁裝置上的“+”按鈕，提高發(fā)電機電勢；單回路切換成雙回路。表3-4-1 P： W Q： Var U：V I：A 參數(shù)線路結(jié)構(gòu)PQIAIBICUgUsU 單 回 路 雙 回 路P有功功率； Q無功功率； I發(fā)動機端電流； Usw中間站電壓U電壓損耗； 2雙回路對稱運行與單回

13、路對稱運行比較實驗實驗步驟基本同按實驗內(nèi)容 只是將原來的單回線路改成雙回路運行。觀察并記錄數(shù)據(jù)于表3-4-1中，并將實驗結(jié)果與實驗1進(jìn)行比較和分析。3單回路穩(wěn)態(tài)非全相運行實驗（1）在全相運行的基礎(chǔ)上，減小發(fā)動機的有功和無功大概為零時，輸送單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行時相同的功率（及閉合QFS，QF1，QF5，QF3）。（2）點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V）。（3）在全

14、相運行的基礎(chǔ)上，減小發(fā)動機的有功和無功大概為零時，此時設(shè)置發(fā)電機出口非全相運行（斷開B相）及按下B相（B相斷線燈不亮），點擊微機調(diào)速裝置的“有功增”、“有功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機有功功率(有功不能超過800W)；點擊微機勵磁裝置的“無功增”、“無功減”按鈕，調(diào)整發(fā)電機無功功率，使輸電系統(tǒng)處于不同的運行狀態(tài)，為了方便實驗數(shù)據(jù)的分析和比較，在調(diào)節(jié)過程中 Ug=380V左右（電壓不能超過420V），觀察并記錄運行狀態(tài)和參數(shù)變化情況，記錄數(shù)據(jù)于表3-4-2中。表3-4-2 US =380V P：kW Q：kVar U：V I：A 參數(shù)運行狀態(tài)PQUgAUgBUgCIAIBIC單回路全相運行單回路非全相運

15、行B線斷線進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))通過“有功加”或“有功減”把有功大概為0左右，進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))通過“增加”或者“減少”按鈕把無功大概為0左右時， 按下 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))的“解列”按鈕，在QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng)) 按下“滅磁”按鈕。然后在QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))按下“停機”按鈕，最后斷開所有的電源開關(guān)。（注：一定要先“解列”，再“滅磁”，最后“停機”）五、實驗報告1整理實驗數(shù)據(jù)，說明單回路輸電和雙回路輸電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響，并對實驗結(jié)果進(jìn)行理論分析。2根據(jù)不同運行狀態(tài)的線路首、末端的實驗數(shù)據(jù)、分析、比較運行狀態(tài)不

16、同時，運行參數(shù)變化的特點和變化范圍。3比較非全相運行實驗的前、后實驗數(shù)據(jù)，分析輸電線路各運行參數(shù)的變化。 4：發(fā)電機不同的控制方式對線路首、末端電壓的影響。第六章 電力系統(tǒng)功率特性和功率極限實驗實驗一 無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限一、實驗?zāi)康?加深理解發(fā)電機功率特性和功率極限的概念。 2通過實驗了解提高電力系統(tǒng)功率極限的措施。 二、原理說明圖3-5-1為一個簡單電力系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)電機通過升壓變壓器T1、輸電線路和降壓變壓器T2接到無限大容量系統(tǒng)，為了分析方便，往往不計各元件的電阻和導(dǎo)納。圖3-5-1 簡單電力系統(tǒng)的等值電路及相量圖設(shè)發(fā)電機至系統(tǒng)d軸和q軸總電抗分別為Xd和Xq 隱極發(fā)電機

17、功率的功率特性：發(fā)電機電勢Eq點的功率為：發(fā)電機輸送到系統(tǒng)的功率為：發(fā)電機無調(diào)節(jié)勵磁時，電勢Eq為常數(shù)，從上公式可知：當(dāng)發(fā)電機裝有勵磁調(diào)節(jié)器時，為了維持發(fā)電機端壓水平，發(fā)電機電勢Eq隨運行情況而變化。 凸極發(fā)電機功率的功率特性： 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題更加突出，而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸送能力的最重要手段之一是盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限，從簡單電力系統(tǒng)功率極限的表達(dá)式看，提高功率極限可以通過發(fā)電機裝設(shè)性能良好的勵磁調(diào)節(jié)器以提高發(fā)電機電勢、增加并聯(lián)運行線路回路數(shù)或串聯(lián)電容補償?shù)仁侄我詼p少系統(tǒng)電抗、受端系統(tǒng)維持較高的運行電壓水平或輸電線采用中繼同步調(diào)相機或中繼電力系統(tǒng)以穩(wěn)定

18、系統(tǒng)中繼點電壓等手段實現(xiàn)。三、實驗設(shè)備序號型號使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出12EAL-02/03雙回路輸出電路13EAL-II微機原動機調(diào)速系統(tǒng)14EAL-II微機發(fā)電機勵磁系統(tǒng)15EAL-II微機準(zhǔn)同期系統(tǒng)1無調(diào)節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化對系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響，在相同的運行條，下測定輸電線單回線和雙回線運行時，功率極限值和達(dá)到功率極限的功角值同時觀察并記錄系統(tǒng)，其他運行參數(shù)（如發(fā)電機端電壓等）的變化。將兩種情況下的結(jié)果加以比較和分析。微機勵磁裝置使用他勵下的恒a方式并網(wǎng)，發(fā)電機組啟機，建壓，并網(wǎng)，通過可控線路單回路并網(wǎng)輸電(使用帶指示燈的可控回路)。 四、實驗內(nèi)

19、容與步驟 合上總電源開關(guān)，合上主電源源開關(guān)， 輸電線路選擇XL1和XL3（即閉合QFS、QF1、QF3和QF5，紅燈亮。（注釋：綠燈亮表示斷路器為斷開狀態(tài)，紅色亮表示斷路器為閉合狀態(tài)），調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，主控屏系統(tǒng)電壓表顯示380V。打開QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng)) 、QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))和 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))電源船型開關(guān).。進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))中選擇選擇“本地控制”， 在原動機控制方式界面選擇“轉(zhuǎn)速閉環(huán)”在原動機恒轉(zhuǎn)速控制模式界面中點擊“轉(zhuǎn)速設(shè)置”輸入轉(zhuǎn)速1500確定（注釋：1500為原動機的額定轉(zhuǎn)速），點擊“轉(zhuǎn)速啟動”，等待原動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)

20、定（注：原動機的轉(zhuǎn)速不要超過1800轉(zhuǎn)，如果超過1800轉(zhuǎn)時應(yīng)該立即關(guān)閉電源開關(guān)）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))中選擇“本地控制”在他勵模式下工作方式選擇“恒a勵磁”點擊“a啟動”按鈕，通過按“增加”或“減少”改變發(fā)電機的線電壓為380V左右（可以觀察主控屏發(fā)電機電壓表為380V或者在觸摸屏內(nèi)觀察U相電壓：220V左右、V相電壓：220VU左右、C 相電壓：220V左右，主控屏模擬表顯示的為線電壓；觸摸屏屏內(nèi)采集的為相電壓）使發(fā)電機電壓為380V左右，如果電壓達(dá)不到380V，通過按“增加”或“減少”（注：主控屏模擬表發(fā)動機的線電壓不要超過420V，觸摸屏相電壓不能超過

21、240V）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))中選擇“本地控制”，在并網(wǎng)控制方式選擇“半動并網(wǎng)”，在半動并網(wǎng)控制中點擊“啟動”按鈕，在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘，“壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈亮，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出合閘命令，合閘成功后，QFG綠燈亮。 發(fā)電機與系統(tǒng)并網(wǎng)后，在調(diào)速系統(tǒng)中通過“有功增加”鍵或“有功減少”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出有功功率為大概0左右（功率在微機勵磁系統(tǒng)中功率顯示可以查看）； 在有功

22、為零的情況下將微機調(diào)速裝置的功角為零（功角在微機準(zhǔn)同期中讀取） 逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，填入表3-5-1中。功角可以通過微機準(zhǔn)同期裝置讀取。注：在功率調(diào)節(jié)過程中，有功功率應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，每次增加或者減少后，需等待一段時間，特別是在臨界值附近，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定，以取得準(zhǔn)確的測量數(shù)值。注：在調(diào)節(jié)功率過程中一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：操作微機調(diào)速裝置上的“” 按鈕，減小有功功率。表3-5-1 單回線 Us =380V P：kW Q：kVar U：V (總功角) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）P(有功功率) （勵磁系統(tǒng)）Q(無功功率) （勵磁系統(tǒng)）U

23、L（勵磁電壓） （勵磁系統(tǒng)）IL (勵磁電流) （勵磁系統(tǒng)）Ia(A相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ib(B相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ic(C相電流) （勵磁系統(tǒng)）Us(系統(tǒng)電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）Ug(發(fā)電機電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)） IA發(fā)電機相電流；UL-勵磁電壓 IL發(fā)電機勵磁電流把功率大概減到大概零， 將單回線改為雙回線，（閉合QFS，QF1、QF3、QF5、QF2、 QF4合閘，紅燈亮）逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，填入表3-5-1中。功角可以通過微機準(zhǔn)同期裝置讀取。注：在功率調(diào)節(jié)過程中，有功功率應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，每次增加或者減少后，需等待一段時間，特別是在臨界值附近，觀察系

24、統(tǒng)是否穩(wěn)定，以取得準(zhǔn)確的測量數(shù)值。注：在調(diào)節(jié)功率過程中一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：操作微機調(diào)速裝置上的“” 按鈕，減小有功功率.表3-5-2 雙回線 Us =380V P：kW Q：kVar U：V (總功角) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）P(有功功率) （勵磁系統(tǒng)）Q(無功功率) （勵磁系統(tǒng)）UL（勵磁電壓） （勵磁系統(tǒng)）IL (勵磁電流) （勵磁系統(tǒng)）Ia(A相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ib(B相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ic(C相電流) （勵磁系統(tǒng)）Us(系統(tǒng)電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）Ug(發(fā)電機電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))通過“有功加”或“有功減”把

25、有功大概為0左右，進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))通過：“增加”或者“減少”按鈕把無功大概為0左右時， 按下 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))的“解列”按鈕，在QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng)) 按下“滅磁”按鈕。然后在QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))按下“停機”按鈕，最后斷開所有的電源開關(guān)。（注：（注：一定要先“解列”，再“滅磁”，最后“停機”）實驗二 自動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定一、實驗?zāi)康?加深理解發(fā)電機功率特性和功率極限的概念。 2通過實驗了解提高電力系統(tǒng)功率極限的措施。 二、原理說明圖3-5-1為一個簡單電力系統(tǒng)示意圖，其中發(fā)電機通過升壓變壓器T1、輸電線路和

26、降壓變壓器T2接到無限大容量系統(tǒng)，為了分析方便，往往不計各元件的電阻和導(dǎo)納。圖3-5-1 簡單電力系統(tǒng)的等值電路及相量圖設(shè)發(fā)電機至系統(tǒng)d軸和q軸總電抗分別為Xd和Xq 隱極發(fā)電機功率的功率特性：發(fā)電機電勢Eq點的功率為：發(fā)電機輸送到系統(tǒng)的功率為：發(fā)電機無調(diào)節(jié)勵磁時，電勢Eq為常數(shù)，從上公式可知：當(dāng)發(fā)電機裝有勵磁調(diào)節(jié)器時，為了維持發(fā)電機端壓水平，發(fā)電機電勢Eq隨運行情況而變化。 凸極發(fā)電機功率的功率特性： 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題更加突出，而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸送能力的最重要手段之一是盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限，從簡單電力系統(tǒng)功率極限的表達(dá)式看，提高功率極限可以通過發(fā)電

27、機裝設(shè)性能良好的勵磁調(diào)節(jié)器以提高發(fā)電機電勢、增加并聯(lián)運行線路回路數(shù)或串聯(lián)電容補償?shù)仁侄我詼p少系統(tǒng)電抗、受端系統(tǒng)維持較高的運行電壓水平或輸電線采用中繼同步調(diào)相機或中繼電力系統(tǒng)以穩(wěn)定系統(tǒng)中繼點電壓等手段實現(xiàn)。三、實驗設(shè)備序號型號使用儀器名稱數(shù)量備注1EAL-01電源輸出12EAL-02/03雙回路輸出電路13EAL-II微機原動機調(diào)速系統(tǒng)14EAL-II微機發(fā)電機勵磁系統(tǒng)15EAL-II微機準(zhǔn)同期系統(tǒng)1自動調(diào)節(jié)勵磁時，功率特性和功率極限的測定，勵磁使用他勵下的恒Ug方式完成并網(wǎng)，測定發(fā)電機的功一角曲線和功率極限，并與無調(diào)節(jié)勵磁時所得的結(jié)果比較分析，說明勵磁調(diào)節(jié)對功率特性的影響。四、實驗內(nèi)容與步驟

28、合上總電源開關(guān)，合上主電源源開關(guān)， 輸電線路選擇XL1和XL3（即閉合QFS、QF1、QF3和QF5，紅燈亮。注釋：綠燈亮表示斷路器為斷開狀態(tài)，紅色亮表示斷路器為閉合狀態(tài)），調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，主控屏系統(tǒng)電壓表顯示380V。打開QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng)) 、QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))和 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))電源船型開關(guān).。進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))中選擇選擇“本地控制”， 在原動機控制方式界面選擇“轉(zhuǎn)速閉環(huán)”在原動機恒轉(zhuǎn)速控制模式界面中點擊“轉(zhuǎn)速設(shè)置”輸入轉(zhuǎn)速1500確定（注釋：1500為原動機的額定轉(zhuǎn)速），點擊“轉(zhuǎn)速啟動”，等待原動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（注：原動

29、機的轉(zhuǎn)速不要超過1800轉(zhuǎn)，如果超過1800轉(zhuǎn)時應(yīng)該立即關(guān)閉電源開關(guān)）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))中選擇“本地控制”在他勵模式下工作方式選擇“電壓閉環(huán)勵磁”點擊給定電壓對話框，通過軟件盤輸入220V確定，點擊“啟動”按鈕，等待10S鐘，通過按“增加”或“減少”改變發(fā)電機的線電壓為380V左右（可以觀察主控屏發(fā)電機電壓表為380V或在觸摸屏 內(nèi)觀察 U相電壓：220V左右、V相電壓：220VU左右、C 相電壓：220V左右，主控屏模擬表顯示的為線電壓；觸摸屏屏內(nèi)采集的為相電壓）使發(fā)電機電壓為380V左右，如果電壓達(dá)不到380V，通過按“增加”或“減少”（注：主控屏模擬

30、表發(fā)動機的線電壓不要超過420V，觸摸屏相電壓不能超過240V），操作如下圖所示：進(jìn)入QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))中選擇“本地控制”，在并網(wǎng)控制方式選擇“半動并網(wǎng)”，在半動并網(wǎng)控制中點擊“啟動”按鈕，在這種情況下，要滿足并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘，“壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈亮，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出合閘命令，合閘成功后，QFG綠燈亮。發(fā)電機與系統(tǒng)并列后，在調(diào)速系統(tǒng)中通過“有功增加”鍵或“有功減少”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出有功功率為大概0左

31、右（功率在微機勵磁系統(tǒng)中功率顯示點擊可以查看）。逐步增加發(fā)電機輸出的有功功率，觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，填入表3-5-1中。功角可以通過微機準(zhǔn)同期裝置讀取。注：在功率調(diào)節(jié)過程中，有功功率應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)，每次增加或者減少后，需等待一段時間，特別是在臨界值附近，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定，以取得準(zhǔn)確的測量數(shù)值。注：在調(diào)節(jié)功率過程中一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：操作微機調(diào)速裝置上的“” 按鈕，減小有功功率。表 3-5-6 單回線 Us =380V 常規(guī)他勵 (總功角) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）P(有功功率) （勵磁系統(tǒng)）Q(無功功率) （勵磁系統(tǒng)）UL（勵磁電壓） （勵磁系統(tǒng)）IL (

32、勵磁電流) （勵磁系統(tǒng)）Ia(A相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ib(B相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ic(C相電流) （勵磁系統(tǒng)）Us(系統(tǒng)電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）Ug(發(fā)電機電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）把功率大概減到零， 將單回線改為雙回線，（閉合QFS、QF1、QF、QF5、QF2、 QF4合閘）重復(fù)上述步驟，填入表3-5-2中。 逐步增加發(fā)電機輸出有功功率,觀察并記錄系統(tǒng)中運行參數(shù)的變化，填入表3-5-6中。測定在有自動勵磁調(diào)節(jié)下的功率特性和功率極限，并將結(jié)果與無調(diào)節(jié)勵磁和手動調(diào)節(jié)勵磁時的結(jié)果比較，分析自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用。表3-5-2 雙回線 Us =380V P：kW Q：kVar U：V (總功角) （準(zhǔn)

33、同期系統(tǒng)）P(有功功率) （勵磁系統(tǒng)）Q(無功功率) （勵磁系統(tǒng)）UL（勵磁電壓） （勵磁系統(tǒng)）IL (勵磁電流) （勵磁系統(tǒng)）Ia(A相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ib(B相電流) （勵磁系統(tǒng)）Ic(C相電流) （勵磁系統(tǒng)）Us(系統(tǒng)電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）Ug(發(fā)電機電壓) （準(zhǔn)同期系統(tǒng)）進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))通過“有功加”或“有功減”把有功大概為0左右，進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))通過：“增加”或者“減少”按鈕把無功大概為0左右時， 按下 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))的“解列”按鈕，在QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng)) 按下“滅磁”按鈕。然后在QSTSXT-II(

34、微機調(diào)速系統(tǒng))按下“停機”按鈕，最后斷開所有的電源開關(guān)。（注：一定要先“解列”，再“滅磁”，最后“停機”）五、實驗報告1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，并作出各種運行方式下的P()，Q()特性曲線，并加以分析。2通過實驗記錄分析的結(jié)果對功率極限的原理進(jìn)行闡述，同時將理論計算和實驗記錄進(jìn)行對比，說明產(chǎn)生誤差的原因。3分析、比較各種運行方式下發(fā)電機的功一角特性曲線和功率極限各有什么特點。4根據(jù)實驗過程，分析功角指示器的工作原理。5根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析無功功率隨有功增加而變化的原因。6根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施有哪些？7實驗中，當(dāng)發(fā)電機瀕臨失步時應(yīng)采取哪些挽救措施才能避免電機失步？第七章 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定實

35、驗一、實驗?zāi)康?通過實驗加深對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定內(nèi)容的理解。2通過實際操作，從實驗中觀察到系統(tǒng)失步現(xiàn)象和掌握正確處理的措施。3了解提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施。二、原理說明電力系統(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。引起電力系統(tǒng)大擾動的原因主要有以下幾種： 負(fù)荷的突然變化，如投入或切除大容量的負(fù)荷； 切除或投入系統(tǒng)的主要元件，如發(fā)電機，變壓器等； 發(fā)生短路故障。其中短路故障的擾動最為嚴(yán)重，因此常以此作為檢驗系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的條件。圖3-6-1 所示簡單電力系統(tǒng)在輸電線首端發(fā)生短路時的等值電路，分析其暫態(tài)過程：圖3-6-1 簡單電力系統(tǒng)不同運行狀態(tài)及其等值電路

36、圖正常運行時發(fā)電機功率特性為：；短路運行時發(fā)電機功率特性為：； 故障切除發(fā)電機功率特性為： ；根據(jù)上面三個公式可知，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小于最大搖擺角max，在不計能量損耗時，根據(jù)等面積原則可簡便的確定max?；谏鲜鲈恚诒緦嶒炛?，設(shè)置不同短路狀態(tài)，使系統(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，導(dǎo)致極限切除故障時間不同。使對故障切除的時間要求也不同。在實驗過程中，可以研究提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施，如在短路發(fā)生后，改變繼電保護(hù)裝置切除故障的時間，發(fā)電機采用強勵措施和采用重合閘等措施。三、實驗內(nèi)容與步驟使用他勵下恒

37、IL方式半自動并網(wǎng)1短路對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響在本實驗平臺上，通過對操作臺上的短路故障的設(shè)置單元中短路按鈕的組合設(shè)置，可對某一固定點，進(jìn)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。測定不同短路故障下，能保持系統(tǒng)穩(wěn)定時發(fā)電機所能輸出的最大功率。 短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響在實驗臺上短路故障的設(shè)置單元中，通過對操作臺上的短路選擇按鈕的組合可進(jìn)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。四、實驗內(nèi)容與步驟 合上總電源開關(guān)，合上主電源源開關(guān)， 輸電線路選擇XL1和XL3（即閉合QFS、QF1、QF3和QF5，紅燈亮。注釋：綠燈亮表示斷路器為斷開狀態(tài)，紅色亮表示斷路器為閉合狀

38、態(tài)），調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，主控屏系統(tǒng)電壓表顯示380V。打開QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng)) 、QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))和 QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))電源船型開關(guān).。進(jìn)入QSTSXT-II(微機調(diào)速系統(tǒng))中選擇選擇“本地控制”， 在原動機控制方式界面選擇“轉(zhuǎn)速閉環(huán)”在原動機恒轉(zhuǎn)速控制模式界面中點擊“轉(zhuǎn)速設(shè)置”輸入轉(zhuǎn)速1500確定（注釋：1500為原動機的額定轉(zhuǎn)速），點擊“轉(zhuǎn)速啟動”，等待原動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（注：原動機的轉(zhuǎn)速不要超過1800轉(zhuǎn)，如果超過1800轉(zhuǎn)時應(yīng)該立即關(guān)閉電源開關(guān)）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSLCXT-II(微機勵磁系統(tǒng))中選擇“本地控制”在他勵模式下工作方式選擇

39、“電流閉環(huán)勵磁”點擊“閉環(huán)啟動”按鈕，通過按“增加”或“減少”改變發(fā)電機的線電壓為380V左右（可以觀察主控屏發(fā)電機電壓表為380V或在觸摸屏 內(nèi)觀察 U相電壓：220V左右、V相電壓：220VU左右、C 相電壓：220V左右，主控屏模擬表顯示的為線電壓；觸摸屏屏內(nèi)采集的為相電壓）使發(fā)電機電壓為380左右，如果電壓達(dá)不到380V，通過按“增加”或“減少”（注：主控屏模擬表發(fā)動機的線電壓不要超過420V，觸摸屏相電壓不能超過240V）。操作如下圖所示：進(jìn)入QSZTQ-II (微機準(zhǔn)同期系統(tǒng))中選擇“本地控制”，在并網(wǎng)控制方式選擇“半動并網(wǎng)”，在半動并網(wǎng)控制中點擊“啟動”按鈕，在這種情況下，要滿足

40、并列條件，需要手動調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓、頻率，直至電壓差、頻差在允許范圍內(nèi),相角差在零度前某一合適位置時，微機準(zhǔn)同期裝置控制合閘按鈕進(jìn)行合閘，“壓差閉鎖”和“頻差閉鎖”燈亮，表示壓差、頻差均滿足條件，微機裝置自動判斷相差也滿足條件時，發(fā)出合閘命令，合閘成功后，QFG綠燈亮。發(fā)電機與系統(tǒng)并列后，在調(diào)速系統(tǒng)中通過“有功增加”鍵或“有功減少”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出有功功率為大概0左右（功率在微機勵磁系統(tǒng)中功率顯示點擊可以查看）。在主控屏上整定短路時間10，短路故障設(shè)置及短路極限功率的測定；在微機調(diào)試系統(tǒng)中調(diào)節(jié)發(fā)電機使其輸出的一定的有功時投入短路；按下短路故障，如果電機不失步，退出短路故障，在微機調(diào)速系統(tǒng)中

41、繼續(xù)增加有功功率，再投入短路故障，直到找到電機短路時輸出最大功率（數(shù)值只是大概，具體功率大小觀察個表的波動性）。注：用戶可以自行確定系統(tǒng)初始運行條件，但為了實驗的安全和可靠性起見，初始運行狀態(tài)不宜超過半負(fù)荷，有多種短路和回路，可以自行選擇。注：在調(diào)節(jié)功率過程中一旦出現(xiàn)失步問題，立即進(jìn)行以下操作，使發(fā)電機恢復(fù)同步運行狀態(tài)：迅速退出短路故障，操作微機調(diào)速裝置上的“” 減速鍵，減小有功功率；單回路切換成雙回路。表3-1 短路類型：單相對地短路（A相接地短路）QF1QF5QF3QF2QF4QF6Imax(VAR)111000111011111101111110（0：表示對應(yīng)線路開關(guān)斷開狀態(tài)，1：表示對應(yīng)線路開關(guān)閉合狀態(tài)；紅色燈亮表示線路開關(guān)為閉合狀態(tài)，綠色燈亮表示線路開關(guān)為斷開狀態(tài)）在微機調(diào)試系統(tǒng)中調(diào)速系統(tǒng)中通過“有功增加”鍵或“有功減少”鍵，調(diào)節(jié)發(fā)