电力系统静态稳定

电气信息学院-1-一、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。电气信息学院-2-三、实验项目和方法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3-1P/kwQ/kvarI/AUFUZUU△U单回路0.40.30.75036035033030300.60.31.00035534033025250.80.41.37535033533020201.00.41.8753403203301010双回路0.40.40.87535534533025250.60.41.00035034033020200.80.41.50035034033020201.00.41.7503453353301520注：UZ—中间开关站电压；电气信息学院-3-U—输电线路的电压损耗；△U—输电线路的电压降落四、实验报告要求1．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）实验数据显示，相同条件下双回路送电的电压损耗比单回路要小。因为双回路线路阻抗较小。（2）双回线稳定性高于单回线。(3)从实验看出，发电机的无功输出影响系统稳定性。感性无功不足或者有容性无功，电网波动大。因为无功功率在影响着线路损耗。（4）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；2．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。（1）单回路时，随着功率的增加，发电机输出电压降低，开关站节点电压降低。电压损耗减少，电压降落在30v-10v。双回路现象与单回路相同。电压降落在25v-15v（2）输送相同无功和相同有功的情况下，双回路所需励磁电压比单回路要低，线路电流大小相等，单回路的电压损耗比双回路多。因为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。五、思考题1．影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？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？根本措施是缩短“电气距离”。其他主要措施有：(1)减小线路阻抗，发电机、变压器阻抗，采用串联补偿、分裂导线、提高输电线电压等级。(2)提高运行电压水平。(3)改善系统结构。电气信息学院-4-（4）采用直流输电（5）采用自动励磁调节装置。3．何为电压损耗、电压降落？电压损耗指始末两端电压数值差。电压降落指始末两端电压向量差。4.“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？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：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。