无穷大系统稳态运行实验报告

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。

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3-1

U —输电线路的电压损耗； 

△—  输电线路的电压降落

四、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。

五、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。