电力系统分析理论实验报告
一．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。
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（三）、实验步骤： 1、开机步骤：
⑴ 进行冷检查，确定无误后开启发电机电源进行热检查，确定之后再进行下列步骤；
⑵ 开启励磁开关，励磁开机； ⑶ 开机（手动调节励磁旋钮）；
⑷ 使发电机工作，并调节调速旋钮，使发电机的功角指示器由一个角变成几个角（实验中的功角指示器有四个角，表示电机为四极电机，p=2，额定转速为1500r/min ；8个角对应的转速为1500r/min，当功角指示器的几个角不稳定时，表示额定转速可能大于或小于额定转速，此时应尽量调节调速器使转速为额定转速）；
⑸ 加励磁，调节机端电压与系统相同（本实验为380V）；
⑹ 进行投切操作，在操作时，因为有延误，所以应保留一个小余量，保证准时准确地投入系统；此时应调节原动机，当转动不太快，角度在0到5度时投入；
2、关机步骤：
⑴调节调速器使输出功率（有功）P降为0；
⑵调节励磁使励磁电流If降为0，即使无功降为0；
⑶此时会发现有功又增大了，所以应继续调节调速器使有功降为0； ⑷解联（断开电机并网断路器）； ⑸调节励磁使电压U降为0； ⑺ 调节调速器使转速降为0； ⑻ 退出开机再关闭励磁。
（四）、实验内容及方法
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3-1 ? P Q I UF UZ △U U? ?U 0.4 0.38 1.625 400 385 367 35 20 0.8 0.4 1.25 390 375 365 25 10 单回路 1.2 0.45 2.2 375 360 367 10 -5 1.0 0.4 1.5 387 372 367 20 5 双回路 1.0 0.5 1.625 390 370 365 25 5 2 / 8
1.4 0.49 2.5 375 1.8 0.5 3,25 360 0.6 0.5 1.25 390 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
365 350 380 365 365 365 10 -5 25 0 15 15 （五）、实验数据处理与结果分析
1.根据实验数据分析，在一定设备的保证下，单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响很小。
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）、思考题
1.影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？
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。影响简单系统静态稳定性的因素有：发电机的电势、系统电压、系统元件电抗。
2.提高电力系统静态稳定有哪些措施？
主要措施有: （1） 调节空载电动势，主要可以通过采用自动励磁装置，根据运行状态变量 的偏移改变励磁，调节发电机励磁电流，以调节空载电动势。 （2） 减小元件的电抗，如果减小发电机和变压器的电抗，成本会增大，不合 理，所以常减小输电线路的电抗，可采用分裂导线、串联电容器补偿、增多输电线路的回路数等方法来减小电抗。 （3） 提高系统的电压等级，可以提高系统的稳定性，电压越高，电压损耗越 小，且增加了输送功率。 （4） 提高系统的运行电压，通过备有足够的无功功率来完成，如装设调相机、 静止补偿器等。
（5）改善系统的结构，加强系统联系，缩小电气距离，例如增加回路数等。
3.何为电压损耗、电压降落？
电压降落是指元件首末端两点电压的向量差；电压损损耗是两点间电压绝对值之差。
4.“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？
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：为相电压。
P=P1+P2=UabIacos???30???UcbIccos(30???)?3UIcos?，U
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