电力系统分析 实验指导书 山东理工大学 电气与电子工程学院 2015.9
电力系统分析 实验指导书 山东理工大学 电气与电子工程学院 2015.9
实验一 电力系统稳定性实验 3.1.1实验目的 1)加深理解电力系统静态稳定的原理。 2)了解提高电力系统静态稳定的方法。 3.1.2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”。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3-1所示。 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装置来实现自动调节。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。 实验台上安装有TQDB-Ⅲ多功能微机保护实验装置，可以用来测量电压、电流、功率和频率。 实验台上还设置了模拟短路故障等控制设备。 2QF 2TA 4TA 4QF 6QF 6TA B 无穷大系统 0-0 88 00 88 3QF 3TA 5TA 5QF 7QF 7TA 8T 8QF 2TV 图3-1一次系统接线图 3.1.3实验项目与方法 3.1.3.1负荷调节实验 1)启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并 列实验”。 2)将调速装置的工作方式设为“自动”，将励磁装置的工作方式设为“恒Ug”。 3)调节调速装置的增速减速按钮，可以调节发电机有功功率输出，调节励磁调节装置的增磁减 -1-
- 1 - 实验一 电力系统稳定性实验 3.1.1 实验目的 1) 加深理解电力系统静态稳定的原理。 2) 了解提高电力系统静态稳定的方法。 3.1.2 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”。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3-1所示。 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装置来实现自动调节。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。 实验台上安装有 TQDB-III 多功能微机保护实验装置，可以用来测量电压、电流、功率和频率。 实验台上还设置了模拟短路故障等控制设备。 G T1 1TA 1QF 1TV 2TV 3QF 2QF 2TA 3TA 4TA 5TA 5QF 4QF 7QF 6QF 6TA 7TA 无穷大系统 8TA 8QF 3TV A B C D 图3-1 一次系统接线图 3.1.3 实验项目与方法 3.1.3.1 负荷调节实验 1) 启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并 列实验”。 2) 将调速装置的工作方式设为“自动”，将励磁装置的工作方式设为“恒Ug”。 3) 调节调速装置的增速减速按钮，可以调节发电机有功功率输出，调节励磁调节装置的增磁减
磁按钮，可以调节发电机输出的无功功率。 4)将有功、无功减到零值作空载运行，记录空载励磁电流。 5)保持励磁装置的状态不变，调节调速装置的增速按钮，增加发电机有功输出，观察有功增加 时无功功率及励磁电流的变化，并记录有功功率为50%额定有功功率时的励磁电流的大小。 6保持调速装置的状态不变，调节励磁装置的增磁按钮，增加发电机的无功输出，观察无功功 率增加时，有功功率和励磁电流的变化，并记录无功功率为50%额定无功功率时的励磁电流的大小。 当无功功率较大时，线路两端的电压降落较大，但由于发电机电压具有上限限制，所以需要降低系 统电压来使无功功率上升。在实验中当调节机端电压设定值在380V时，如仍要增加无功输出，则可 以通过降低系统电压的方法来实现。 )调节调速装置的减速按钮，使有功功率为零，注意观察有功下降时无功功率的变化：使系统 电压恢复为正常值(380V),调节励磁装置的减磁按钮，将发电机无功重新调节为零，注意观察无 功减小时，有功功率的变化。 数据可通过机组控制屏上方的表计或励磁装置的显示屏上读取。 注意： 调节过程中，定子电流不应超过额定值3.61A。 表3-1发电机不同状态下的励磁电流 发电机状态 励磁电流(A) 有功功率无功功率均为0 50%额定有功功率(1KW) 50%额定无功功率(0.75KVR) 3.1.3.2单回路与双回路稳态对称运行比较实验 A.单回路稳态对称运行实验 在本节实验中，原动机采用手动方式开机，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、末端的数值，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。 实验步骤： 1)合上实验台的3QF、5QF、6QF、7QF、8QF和9QF,构成单回线路。 2)将机组控制屏3TV二次侧A相电压引入到实验台上的“微机保护装置端子图”中的UA端子： 将实验台的4TV二次侧A相电压引入到端子UB。3TV二次侧电压公共端与4TV二次侧电压公共端相连 后引入端子UN。 这样接线的作用是：利用微机保护装置同时监测A母线（线路始端）电压和B母线（线路末端） -2-
- 2 - 磁按钮，可以调节发电机输出的无功功率。 4) 将有功、无功减到零值作空载运行，记录空载励磁电流。 5) 保持励磁装置的状态不变，调节调速装置的增速按钮，增加发电机有功输出，观察有功增加 时无功功率及励磁电流的变化，并记录有功功率为50％额定有功功率时的励磁电流的大小。 6) 保持调速装置的状态不变，调节励磁装置的增磁按钮，增加发电机的无功输出，观察无功功 率增加时，有功功率和励磁电流的变化，并记录无功功率为50％额定无功功率时的励磁电流的大小。 当无功功率较大时，线路两端的电压降落较大，但由于发电机电压具有上限限制，所以需要降低系 统电压来使无功功率上升。在实验中当调节机端电压设定值在380V时，如仍要增加无功输出，则可 以通过降低系统电压的方法来实现。 7) 调节调速装置的减速按钮，使有功功率为零，注意观察有功下降时无功功率的变化；使系统 电压恢复为正常值（380V），调节励磁装置的减磁按钮，将发电机无功重新调节为零，注意观察无 功减小时，有功功率的变化。 数据可通过机组控制屏上方的表计或励磁装置的显示屏上读取。 注意： 调节过程中，定子电流不应超过额定值3.61A。 表3-1 发电机不同状态下的励磁电流 发电机状态 励磁电流（A） 有功功率无功功率均为 0 50％额定有功功率（1KW） 50％额定无功功率(0.75KVR) 3.1.3.2 单回路与双回路稳态对称运行比较实验 A. 单回路稳态对称运行实验 在本节实验中，原动机采用手动方式开机，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、末端的数值，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。 实验步骤： 1) 合上实验台的 3QF、5QF、6QF、7QF、8QF 和 9QF，构成单回线路。 2) 将机组控制屏3TV二次侧A相电压引入到实验台上的“微机保护装置端子图”中的UA端子； 将实验台的4TV二次侧A相电压引入到端子UB。3TV二次侧电压公共端与4TV二次侧电压公共端相连 后引入端子UN。 这样接线的作用是：利用微机保护装置同时监测A母线（线路始端）电压和B母线（线路末端）
电压。 3)启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并 列实验”。 4)改变发电机组的运行状态，记录励磁装置上的有功(P)、无功(Q)、发电机机瑞电流()、 机端电压(U)以及多功能微机保护实验装置显示屏上的UA(线路首端电压Up)和UB(线路末端电 压U)。 B.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 合上实验台上的2QF、4QF,将线路改为双回路运行。重复上面实验步骤，并将结果进行比较 和分析。 表3-2单双回线运行方式下各状态参数表 e AU 单回路 双回路 注：△U一输电线路的电压损耗△U=Up-Ue: 3.1.4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。 2)根据不同运行状态的线路首、末端的实验数据、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。 3.1.5思考题 1)影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？ 2)提高电力系统静态稳定有哪些措施？ 3)什么是电压损耗、电压降落？ -3-
- 3 - 电压。 3) 启动机组，满足条件后并网运行，并网后退出同期装置，并网步骤见“同步发电机准同期并 列实验”。 4) 改变发电机组的运行状态，记录励磁装置上的有功（P）、无功（Q）、发电机机端电流（Ig）、 机端电压（Ug）以及多功能微机保护实验装置显示屏上的UA（线路首端电压Up）和UB（线路末端电 压Ue）。 B. 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 合上实验台上的 2QF、4QF，将线路改为双回路运行。重复上面实验步骤，并将结果进行比较 和分析。 表 3-2 单双回线运行方式下各状态参数表 P Q Ig Ug Up Ue U 单回路 双回路 注：U—输电线路的电压损耗U=Up-Ue； 3.1.4 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。 2) 根据不同运行状态的线路首、末端的实验数据、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。 3.1.5 思考题 1) 影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？ 2) 提高电力系统静态稳定有哪些措施？ 3) 什么是电压损耗、电压降落？
实验二电力系统潮流分布和线损分析实验 5.1.1实验目的 (1)了解常用潮流计算方法。 (2)了解影响潮流分布的因素。 (3)掌握利用电力网信号源控制系统软件组态电力网络及潮流分析的方法。 5.1.2实验说明 本实验内容是利用“电力网信号源控制系统”软件任意组态电力网模型，并观察潮流分布情况。 本实验系统出厂时提供了一组潮流计算实验模型，可直接利用该模型或自行组态任意结构的新实验 模型。提供的潮流计算模型结构图如图5-1。 LGJ-185 10KV 110kV 110kV A rl=0x1=0.4 C 10kV 60km 0=0x0=1.4 13QF 心 ⑧ W D ⊙ 24+i18)MVA B 31.5MVA 31.5MVA rl=0 x1=0.26 2QF 40km 50km (24+j18)MVA Po=0kW 3QF Po=0kW t2=0x2=0.26 r1=0x1=0.26 Ud=10.5% W Ud=10.5% r0=0x0=0.26 r2=0x2=0.26 r0=0x0=0.26 中L1 F30Mvar L2 L3 图5-1电力系统潮流计算实验模型 5.1.3实验内容 5.1.3.1网络组态 组态一个新电力网模型的方法： 1)在P℃机上运行“电力网信号源控制系统”软件，参考《电力网信号源控制系统使用说明书》 组态一个新的电力网模型。 2)打开“电力网信号源控制系统”软件安装路径下Projects文件夹，拷贝“电力系统潮流计算 实验模型.ddb”,并粘贴，重新命名，如“潮流计算实验模型1.ddb”。 在P℃机上运行“电力网信号源控制系统”软件，打开“潮流计算实验模型1.db”,并在此模 型基础上进行修改，构建新的电力网模型。 如果利用实验台提供的“电力系统潮流计算实验模型”，则不需要进行网络组态。 5.1.3.2实验过程 (1)切除系统中的补偿电容器，改变系统所带负载，观察系统各支路潮流和母线电压的变化。 将从模型图中读取的电压数据记入表5-1，潮流及线损数据记入表5-2。 其中L1为纯有功负载，容量为6MVA,L2容量为(4+j5)MVA,L3为纯无功负载，容量为j5MVA, 电容器容量为30Mvar。 -4
- 4 - 实验二 电力系统潮流分布和线损分析实验 5.1.1 实验目的 (1) 了解常用潮流计算方法。 (2) 了解影响潮流分布的因素。 (3) 掌握利用电力网信号源控制系统软件组态电力网络及潮流分析的方法。 5.1.2 实验说明 本实验内容是利用“电力网信号源控制系统”软件任意组态电力网模型，并观察潮流分布情况。 本实验系统出厂时提供了一组潮流计算实验模型，可直接利用该模型或自行组态任意结构的新实验 模型。提供的潮流计算模型结构图如图 5-1。 110kV 10kV A B C 1QF 2QF 3QF 110kV (24+j18)MVA r1=0 x1=0.26 r2=0 x2=0.26 r0=0 x0=0.26 31.5MVA Po=0kW Ud=10.5% LGJ-185 r1=0 x1=0.4 r0=0 x0=1.4 31.5MVA Po=0kW Ud=10.5% 10kV L1 L2 60km 40km 50km (24+j18)MVA r1=0 x1=0.26 r2=0 x2=0.26 r0=0 x0=0.26 L3 30Mvar 3QF 图 5-1 电力系统潮流计算实验模型 5.1.3 实验内容 5.1.3.1 网络组态 组态一个新电力网模型的方法： 1) 在 PC 机上运行“电力网信号源控制系统”软件，参考《电力网信号源控制系统使用说明书》 组态一个新的电力网模型。 2) 打开“电力网信号源控制系统”软件安装路径下 Projects 文件夹，拷贝“电力系统潮流计算 实验模型.ddb”，并粘贴，重新命名，如“潮流计算实验模型 1.ddb”。 在 PC 机上运行“电力网信号源控制系统”软件，打开“潮流计算实验模型 1.ddb”，并在此模 型基础上进行修改，构建新的电力网模型。 如果利用实验台提供的“电力系统潮流计算实验模型”，则不需要进行网络组态。 5.1.3.2 实验过程 (1) 切除系统中的补偿电容器，改变系统所带负载，观察系统各支路潮流和母线电压的变化。 将从模型图中读取的电压数据记入表 5-1，潮流及线损数据记入表 5-2。 其中 L1 为纯有功负载，容量为 6MVA，L2 容量为（4+j5）MVA，L3 为纯无功负载，容量为 j5MVA， 电容器容量为 30Mvar
潮流观察方法： 首先点击“帮助”莱单中的“密码管理”按钮，输入正确的密码(c)后才可显示潮流计算结果。 点击“设备管理”菜单中的“设备初始化”按钮，点击“运行”莱单的“运行”按钮，软件即可自动进行潮流 计算。观察左下角状态栏，显示“潮流计算结束”后，点击“选项”菜单中的“显示结果”按钮，此时网络图上将 显示各母线电压值，各支路流过的有功、无功及电流值。在“运行”莱单的“结果浏览”中可看到更详细的潮流分 布及线略损耗等数据。 每次投切断路器或修改负载数值后，应重新点击“设备初始化”，再点击“运行”！ (2)投入L1、L2和L3,分别投入电容器和切除电容，观察各母线电压和系统潮流的变化，将 数据记入表5-3和5-4。 (3)如表5-5所示，改变网络结构，观察各母线电压和系统潮流的变化。完成表5-5和表5-6。 表51不接电容器改变负载时母线电压记录表 投入L1、L2、L3 投入L1、L2 投入L1、L3 投入L2、L3 母线A电压(kV) 母线B电压(kV) 母线C电压(kV) 表5-2不接电容器改变负载时潮流分布及线损记录表 投入L1、L2、L3 投入L1、L2 投入L1、L3 投入L2、L3 P+jQ 线损 P+jQ 线损 P+jQ 线损 P+jQ 线损 (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) T1高压侧 T2高压侧 线路AC (1QF处) 线路AB (2QF处) 线路BC (3OF处) 表53投切电容器对母线电压的影响记录表 切除电容器 投入电容器 母线A电压(kV) 母线B电压(kV) 母线C电压(kV) -5-
- 5 - 潮流观察方法： 首先点击“帮助”菜单中的“密码管理”按钮，输入正确的密码（cc）后才可显示潮流计算结果。 点击“设备管理”菜单中的“设备初始化”按钮，点击“运行”菜单的“运行”按钮，软件即可自动进行潮流 计算。观察左下角状态栏，显示“潮流计算结束”后，点击“选项”菜单中的“显示结果”按钮，此时网络图上将 显示各母线电压值，各支路流过的有功、无功及电流值。在“运行”菜单的“结果浏览”中可看到更详细的潮流分 布及线路损耗等数据。 每次投切断路器或修改负载数值后，应重新点击“设备初始化”，再点击“运行”！ (2) 投入 L1、L2 和 L3，分别投入电容器和切除电容，观察各母线电压和系统潮流的变化，将 数据记入表 5-3 和 5-4。 (3) 如表 5-5 所示，改变网络结构，观察各母线电压和系统潮流的变化。完成表 5-5 和表 5-6。 表 5-1 不接电容器改变负载时母线电压记录表 投入 L1、L2、L3 投入 L1、L2 投入 L1、L3 投入 L2、L3 母线 A 电压(kV) 母线 B 电压(kV) 母线 C 电压(kV) 表 5-2 不接电容器改变负载时潮流分布及线损记录表 投入 L1、L2、L3 投入 L1、L2 投入 L1、L3 投入 L2、L3 P+jQ （MVA） 线损 （MVA） P+jQ （MVA） 线损 （MVA） P+jQ （MVA） 线损 （MVA） P+jQ （MVA） 线损 （MVA） T1 高压侧 T2 高压侧 线路 AC （1QF 处） 线路 AB （2QF 处） 线路 BC （3QF 处） 表 5-3 投切电容器对母线电压的影响记录表 切除电容器 投入电容器 母线 A 电压(kV) 母线 B 电压(kV) 母线 C 电压(kV)
表5-4投切电容器对线路潮流的影响记录表 不投入电容器 投入电容器 P+jQ 线损 P+jQ 线损 过载情况 过载情况 (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) 线路AC (1QF处) 线路AB (2QF处) 线路BC (3QF处) 表5-5网络结构的变化对母线电压的影响记录表（投入电容器） 1QF、2QF、3QF合闸 1QF、3QF合闸，2QF断开 1QF、2QF合闸，3QF断开 母线A电压(kV) 母线B电压(kV) 母线C电压(kV) 表5-6网络结构的变化对线路潮流的影响记录表（投入电容器） 1QF、2QF、3QF合闸 1QF、3QF合闸，2QF断开 1QF、2QF合闸，3QF断开 P+jQ 线损 P+jQ 线损 P+jQ 线损 (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) (MVA) 线路AC (1OF处) 线路AB (2QF处) 线路BC (3QF处) 5.1.4思考题 1)欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？ 2)投切电容器对系统潮流及母线电压有何影响？ -6-
- 6 - 表 5-4 投切电容器对线路潮流的影响记录表 不投入电容器 投入电容器 P+jQ （MVA） 线损 （MVA） 过载情况 P+jQ （MVA） 线损 （MVA） 过载情况 线路 AC （1QF 处） ! 线路 AB （2QF 处） 线路 BC （3QF 处） 表 5-5 网络结构的变化对母线电压的影响记录表（投入电容器） 1QF、2QF、3QF 合闸 1QF、3QF 合闸，2QF 断开 1QF、2QF 合闸，3QF 断开 母线 A 电压(kV) 母线 B 电压(kV) 母线 C 电压(kV) 表 5-6 网络结构的变化对线路潮流的影响记录表（投入电容器） 1QF、2QF、3QF 合闸 1QF、3QF 合闸，2QF 断开 1QF、2QF 合闸，3QF 断开 P+jQ （MVA） 线损 （MVA） P+jQ （MVA） 线损 （MVA） P+jQ （MVA） 线损 （MVA） 线路 AC （1QF 处） 线路 AB （2QF 处） 线路 BC （3QF 处） 5.1.4 思考题 1) 欲改变电力网络的有功功率和无功功率分布，分别需要调整网络的什么参数？ 2) 投切电容器对系统潮流及母线电压有何影响？
实验三电力系统故障分析实验 5.2.1实验目的 (1)了解电力系统基本故障类型。 (2)掌握利用电力网信号源控制系统软件进行电力系统故障分析的方法。 5.2.2实验说明 本实验内容是利用“电力网信号源控制系统”软件任意组态电力网模型，并进行故障分析实验。 本实验系统出厂时提供了一组故障分析实验模型，可直接利用该模型或自行组态任意结构的新实验 模型。提供的故障分析实验模型结构图如图5-2。 LGJ.185105 ri=0xi-04 10.5N A 0F2 QF3 20W 60MWA 2005 P0=0WUd=10.% P-K 0=00=9e99 图5-2电力系统故障分析实验线路模型一次图 5.2.3实验内容 在PC机上运行“电力网信号源控制系统”软件，打开“电力系统故障分析实验模型.db”。 输入密码(cc),只有密码正确才能查看故障分析结果。 )不设置故障，观测系统正常运行时的母线电压和支路电流的大小。点击“设备初始化”，并 点击“运行”，点击“显示结果”，读取模型图中各支路电流和母线电压，记入表5-7。 表5-7系统正常运行时主要数据记录表 数值 (s母线)发电机母线电压(kV) 母线A(kV) 母线B(kV) 母线C(kV) QF1处电流(A) QF2处电流(A) QF3处电流(A) QF4处电流(A) QF5处电流(A) QF6处电流(A) 2)设置不同类型的故障，观测系统发生故障时，母线电压和支路电流的大小。 -7-
- 7 - 实验三 电力系统故障分析实验 5.2.1 实验目的 (1) 了解电力系统基本故障类型。 (2) 掌握利用电力网信号源控制系统软件进行电力系统故障分析的方法。 5.2.2 实验说明 本实验内容是利用“电力网信号源控制系统”软件任意组态电力网模型，并进行故障分析实验。 本实验系统出厂时提供了一组故障分析实验模型，可直接利用该模型或自行组态任意结构的新实验 模型。提供的故障分析实验模型结构图如图 5-2。 120MW t1=0 x1=0.9 T2=0 x2=0.45 t0=0 x0=9999 10.5KV 60MWA P0=0KW Ud=10.5% 200/5 115KV LGJ-185/105 r1=0 x1=0.4 r0=0 x0=1.2 LGJ-185/105 r1=0 x1=0.4 r0=0 x0=1.2 115KV 60MWA P0=0KW Ud=10.5% 2000/5 32+j16 QF1 T1 T2 QF2 QF3 QF4 QF5 QF6 A B AB1 AB2 C 图 5-2 电力系统故障分析实验线路模型一次图 5.2.3 实验内容 在 PC 机上运行“电力网信号源控制系统”软件，打开“电力系统故障分析实验模型.ddb”。 输入密码(cc)，只有密码正确才能查看故障分析结果。 1) 不设置故障，观测系统正常运行时的母线电压和支路电流的大小。点击“设备初始化”，并 点击“运行”，点击“显示结果”，读取模型图中各支路电流和母线电压，记入表 5-7。 表 5-7 系统正常运行时主要数据记录表 数值 （s 母线）发电机母线电压（kV） 母线 A（kV） 母线 B（kV） 母线 C（kV） QF1 处电流（A） QF2 处电流（A） QF3 处电流（A） QF4 处电流（A） QF5 处电流（A） QF6 处电流（A） 2) 设置不同类型的故障，观测系统发生故障时，母线电压和支路电流的大小
把鼠标移动到模型图上线路AB1元件上，点击右键选择“设置故障”，在同一故障点设置不同 的故障类型进行实验。点击“设备初始化”，并点击“运行”。故障计算完毕后，点击“运行”菜单 中的“结果浏览”查看各支路三相电流和母线电压数据，记入表5-8和5-9。 表5-8AB线略上故障时系统母线三相电压（单位：kV) 发电机母线 母线A 母线B 母线C Ua Ub Uc Ua Ub Uc Ua Ub Ue Ua Ub Uc A相接地短路 AB相间短路 AB相间接地短路 三相短路 表5-9AB线略上故障时各支路三相电流（单位：A) QF1处 QF2处 QF3处 QF4处 QF5处 Ia Ib Ie Ib 名 e 6 名 Ic A相接地短路 AB相间短路 AB相间接地短路 三相短路 5.2.4思考题 分析AB相间短路与AB相间接地短路时，短路电流的不同由什么因素造成？ -8-
- 8 - 把鼠标移动到模型图上线路 AB1 元件上，点击右键选择“设置故障”，在同一故障点设置不同 的故障类型进行实验。点击“设备初始化”，并点击“运行”。故障计算完毕后，点击“运行”菜单 中的“结果浏览”查看各支路三相电流和母线电压数据，记入表 5-8 和 5-9。 表 5-8 AB 线路上故障时系统母线三相电压（单位：kV） 发电机母线 母线 A 母线 B 母线 C Ua Ub Uc Ua Ub Uc Ua Ub Uc Ua Ub Uc A 相接地短路 AB 相间短路 AB 相间接地短路 三相短路 表 5-9 AB 线路上故障时各支路三相电流（单位：A） QF1 处 QF2 处 QF3 处 QF4 处 QF5 处 Ia Ib Ic Ia Ib Ic Ia Ib Ic Ia Ib Ic Ia Ib Ic A 相接地短路 AB 相间短路 AB 相间接地短路 三相短路 5.2.4 思考题 分析 AB 相间短路与 AB 相间接地短路时，短路电流的不同由什么因素造成？
实验四单机带负荷实验 3.4.1实验目的 1)了解和掌握单机带负荷运行方式的特点。 2)了解在单机带负荷运行方式下原动机的转速和功角与单机无穷大系统方式下有什么不同。 3)通过独立电力网与大电力系统的分析比较实验进一步理解系统稳定概念。 3.4.2原理与说明 单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概念，单机对无穷大系统在 稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，受无穷大系统的频率牵制。随系统的频率变化而变 化，发电机的容量只占无穷大系统容量的很小一部分。而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机 是唯一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化（原动机的调速装置，发电机的励 磁调节装置均为有差调节)此时，也可以通过二次调节将发电机的频率和电压调至额定值。学生可 以通过理论计算和实验分析比较独立电力网与大电力系统的稳定问题。单机带负荷实验图如图3-2 所示。 201 4TA 4QF 6QF 6TA 无穷大系统 9QF 9TA -00 0白负我1 88 88 00 8 o o 00 00负我2 3TA STA 50E 70E TTA 8TA 2TV 10QF I0TA 3TV 思 图3-2单机带负荷接线图 此实验中的负载可使用三相滑线变阻器或者灯箱，每一组负载的功率应小于600W。接线方法： 在停电状态下，连接负载1和负载2三相接线，负载1接在10QF上，负载2接在11QF上。 注意： 通电前一定要检查接线是否正确？负荷是否大于发电机组的额定功率？三相负载是否平衡？ 3.4.3实验项目与方法 注：此实验中单双回线设置为1：3（设置方法见《3.1.3.2单回路与双回略稳态对称运行比较实验》注 释)。负戴采用灯箱形势一一组负责为3个200哪白炽灯星型连接。 3.4.3.1原动机转速自动方式（自动调节)下负荷容量对发电机的电压，频率的影响 测定负荷容量对发电机的电压，频率的影响并计算出调差系数实验步骤： 注意： 1QF要在启动完发电机(1500m/m),起励加完电压(380V)后，再手动合上。 -9
- 9 - 实验四 单机带负荷实验 3.4.1 实验目的 1) 了解和掌握单机带负荷运行方式的特点。 2) 了解在单机带负荷运行方式下原动机的转速和功角与单机无穷大系统方式下有什么不同。 3) 通过独立电力网与大电力系统的分析比较实验进一步理解系统稳定概念。 3.4.2 原理与说明 单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概念，单机对无穷大系统在 稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，受无穷大系统的频率牵制。随系统的频率变化而变 化，发电机的容量只占无穷大系统容量的很小一部分。而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机 是唯一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化（原动机的调速装置，发电机的励 磁调节装置均为有差调节）此时，也可以通过二次调节将发电机的频率和电压调至额定值。学生可 以通过理论计算和实验分析比较独立电力网与大电力系统的稳定问题。单机带负荷实验图如图 3-2 所示。 G T1 1TA 1QF 1TV 2TV 3QF 2QF 2TA 3TA 4TA 5TA 5QF 4QF 7QF 6QF 6TA 7TA 无穷大系统 8TA 8QF 3TV 10QF 10TA 负载2 9QF 9TA 负载1 图 3-2 单机带负荷接线图 此实验中的负载可使用三相滑线变阻器或者灯箱，每一组负载的功率应小于 600W。接线方法： 在停电状态下，连接负载 1 和负载 2 三相接线，负载 1 接在 10QF 上，负载 2 接在 11QF 上。 注意： 通电前一定要检查接线是否正确？负荷是否大于发电机组的额定功率？三相负载是否平衡？ 3.4.3 实验项目与方法 注：此实验中单双回线设置为 1：3（设置方法见《3.1.3.2 单回路与双回路稳态对称运行比较实验》注 释）。负载采用灯箱形势---一组负责为 3 个 200W 白炽灯星型连接。 3.4.3.1 原动机转速自动方式（自动调节）下负荷容量对发电机的电压，频率的影响 测定负荷容量对发电机的电压，频率的影响并计算出调差系数实验步骤： 注意： 1QF 要在启动完发电机（1500n/m），起励加完电压（380V）后，再手动合上
