电力系统实验报告

电⼒系统实验报告
单机⽆穷⼤系统稳态实验：
⼀、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：
实验数据如下:
由实验数据，我们得到如下变化规律：
（1）保证励磁不变的情况下，同⼀回路，随着有功输出的增加，回路上电流也在增加，这是因为输出功率P=UIcos Φ，机端电压不变所以电流随着功率的增加⽽增加；
（2）励磁不变情况下，同⼀回路，随着输出功率的增⼤，⾸端电压减⼩，电压损耗也在减⼩，这是由于输出功率的增⼤会使发电机输出端电压降低，在功率流向为发电机到系统的情况下，即使电压虽好降低有由于电压降落的横向分量较⼩，所以电压降落近似为电压损耗；
（3）出现电压降落为负的情况是因为系统倒送功率给发电机的原因。

单回路供电和双回路供电对电⼒系统稳定性均有⼀定的影响，其中双回路要稳定⼀些，单回路稳定性较差。

⼆、根据不同运⾏状态的线路⾸、末端和中间开关站的实验数据、分析、⽐较运⾏状态不同时，运⾏参数变化的特点和变化范围。

由实验数据，我们可以得到如下结论：
（1）送出相同⽆功相同有功的情况下：单回路所需励磁电压⽐双回路多，线路电流⼤⼩相等，单回路的电压损耗⽐双回路多；（eg.P=1,Q=0.5时）
（2）送出相同⽆功的条件下，双回路⽐单回路具有更好的静态稳定性，双回路能够输送的有功最⼤值要多于单回路；
发⽣这些现象的原因是：双回路电抗⽐单回路⼩，所以所需的励磁电压⼩⼀些，电压损耗也要少⼀些，⽽线路电流由于系统电压不改变；此外，由于电抗越⼤，稳定性越差，所以单回路具有较好的稳定性。

三、思考题：
1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？
答：由静稳系数S Eq=EV/X，所以影响电⼒系统静态稳定性的因素主要是：系统元件电抗，系统电压⼤⼩，发电机电势以及扰动的⼤⼩。

2、提⾼电⼒系统静态稳定有哪些措施？
答：提⾼静态稳定性的措施很多，但是根本性措施是缩短"电⽓距离"。

主要措施有:
(1)、减少系统各元件的电抗:减⼩发电机和变压器的电抗，减少线路电
抗(采⽤分裂导线);
(2)、提⾼运⾏电压⽔平;
(3)、改善电⼒系统的结构;
(4)、采⽤串联电容器补偿;
(5)、采⽤⾃动励磁调节装置;
(6)、采⽤直流输电。

3、何为电压损耗、电压降落？
答：电压损耗指的是输电线路⾸末两端电压的数值差；
电压降落指的是⾸末两端电压的相量差。

4、“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？
答：原理：在测A、B、C三相总功率时，可以⽤两只功率表接在AB及BC间，测得的值相加即可。

功率表的测量原理是测得电压、电流及其功率⾓，
然后由P=UIcosΦ得到功率的⼤⼩，该种接法测得的是线电压、线电流及其夹
⾓，相对于相电压相电流之间夹⾓⽽⾔，增加了120°，若相⾓为0°，则总
功率P=3UI，采⽤两表发测得的功率为P=2UIcos120°√3=3UI，所以可以⽤
两表法测得。

前提条件：在负荷平衡的三相系统中可以⽤两表法测三相功率----三相三线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。

电⼒系统暂态稳定实验
⼀、．整理不同短路类型下获得实验数据，通过对⽐，对不同短路类型进⾏定性
分析，详细说明不同短路类型和短路点对系统的稳定性的影响。

各种短路类型获得的实验数据如下：
表5-1 单相接地短路
QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 Pmax（Kw）最⼤短路电流
1 1 1 1 0 1 1.8 3.65
0 1 0 1 0 1 1.1 4.11
1 1 0 1 1 1 1.4 4.67
0 1 1 1 1 1 1.7 5.84
表5-2 两相相间短路
QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 Pmax（Kw）最⼤短路电流
1 1 1 1 0 1 1.8 4.03
0 1 0 1 0 1 1.2 3.86
1 1 0 1 1 1 1.4 3.94
0 1 1 1 1 1 1.7 3.14
QF1 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 Pmax（Kw）最⼤短路电流
1 1 1 1 0 1 1.8 3.75
0 1 0 1 0 1 1.2 4.34
1 1 0 1 1 1 1.4 1.18
0 1 1 1 1 1 1.7 3.47
通过对⽐，我们可以看出同样的短路故障切除时间在不同短路类型下对系统
稳定性的影响不⼀样：
不对称短路时，根据正序等效定则，相当于在正常等值电路中的短路点接⼊
了⼀个附加阻抗，改变系统阻抗，影响系统输出功率，使之与正常运⾏情况下的
输出有差别，影响功⾓，进⽽影响系统的稳定性。

由于不同短路情况下的附加电
抗不⼀样，所以影响也不⼀样。

单相接地时附加电抗为负序电抗和零序电抗之和，
两相短路时附加电抗为负序电抗，两相接地短路时附加电抗附加电抗为负序电抗
与零序电抗并联。

由等⾯积定则可以得到，保持暂态稳定的条件是最⼤减速⾯积⼤于加速⾯积，
附加电抗越⼤，故障时的功率特性曲线离原动机输出越远，在相同切除时间时，
加速⾯积较⼤，极限切除⾓减⼩，相当于暂态稳定性降低。

⼆、通过试验中观察到的现象，说明⼆中提⾼暂态稳定的措施对系统稳定性作
⽤机理。

答：系统发⽣短路故障时，发电机输出的电磁功率骤然降低，⽽原动机的机械
输出功率来不及变化，两者失去平衡，发电机转⼦将加速。

强⾏励磁可以提⾼发电机的电势，增加发电机的输出功率，即可使原动机输
出与发电机输出功率平衡，可以有效地减⼩失步引起的不利影响。

且强⾏励磁的
速度越快、强励倍数越⼤，效果越好。

电⼒系统中的短路故障⼤多是由⽹络放电造成的，是暂时性的，在切断线路
经过⼀段电弧熄灭和空⽓去游离的时间轴，短路故障便完全消除了。

这时，如果
再把线路重新投⼊系统，它便能继续正常⼯作。

所以采⽤⾃动重合闸装置，⽤微机保护装置切除故障线路后，经过延时⼀定
时间将⾃动重合原线路，从⽽恢复全相供电，即可提⾼了故障切除后的功率特性
曲线，即提⾼系统的暂态稳定性。

三、思考题：
1．不同短路状态下对系统阻抗产⽣影响的机理是什么？
不对称短路时，根据正序等效定则，相当于在正常等值电路中的短路点接⼊了⼀个附加阻抗，改变了系统阻抗：
（1）单相接地短路：以A相短路为例，由边界条件Ua=0、Ib=0、Ic=0，将它们⽤对称分量法分解，得到各序分量之间表⽰的边界条件，采⽤复合序⽹或结合各序等效电路分析，便可以得到其附加电抗X△=X2+X0；
（2）两相相间短路：以BC两相间短路为例，其边界条件为Ub=Uc、Ib+Ic=0、Ia=0，得到其附加电抗为X△=X2；
（3）两相接地短路：以BC两相接地短路为例，其边界条件为Ia=0、Ub=0、Uc=0，得到其附加电抗为X△=X2//X0。

2．提⾼电⼒系统暂态稳定的措施有哪些？
答：（1）快速切除故障；
（2）采⽤⾃动重合闸；
（3）发电机快速强励磁；
（4）发电机电⽓制动；
（5）变压器中性点经⼩电阻接地；
（6）快速关闭汽门；
（7）切发电机和切负荷；
（8）设置中间开关站；
（9）输电线路强⾏串联补偿。

3．对失步处理的⽅法（注意事项3中提到）的理论根据是什么？
答：对失步处理的⽅法如下：通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电压增⼤；如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并⼊该线路减⼩系统阻抗；通过调速器的减速按钮减⼩原动机的输⼊功率。

其理论依据在于：
（1）可以通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电压增⼤，在于：系统发⽣短路故障时，发电机输出的电磁功率骤然降低，⽽原动机的机械输
出功率来不及变化，两者失去平衡，发电机转⼦将加速。

⽽迅速增磁
提⾼发电机的电势，可以增加发电机的输出功率，即可使原动机输出
与发电机输出功率平衡，可以有效地减⼩失步引起的不利影响；（2）如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并⼊该线路减⼩系统阻抗，原因在于：减⼩系统阻抗，可以使原动机所带负荷减少，
即其转速相对降低，这样，在发⽣短路故障时，原动机和发电机的输
出功率不平衡程度也相对减轻⼀些；
（3）通过调速器的减速按钮减⼩原动机的输⼊功率也可以作为减⼩故障影响，因为这也相当于减少转轴上的不平衡功率。

4．⾃动重合闸装置对系统暂态稳定的影响是什么？
答：⾃动重合闸装置即是开关设备⾃动进⾏重新投⼊输电线路的操作，只要该装置在极限切除⾓之前的功⾓处⾃动合闸，即可使系统保持暂态稳定。

但是需注意⼀点，重合闸时间必须⼤于潜供电弧熄灭时间，⼀⾯是线路再次受到短路故障的冲击，可能会⼤⼤恶化系统的暂态稳定性甚⾄破坏整个系统的稳定。

姓名：阳江华
学号：0843031509
班级：08303015
任课⽼师：刘天琪。