电力系统实验报告.docx

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1、电气工程学院暂态稳定分析实验报告实验3 暂态稳定分析实验一、实验目的进一步认识电力系统暂态失稳过程，学会绘制摇摆曲线；掌握影响电力系统暂态稳定的因素，掌握故障切除时间（角）对电力系统暂态稳定的影响；掌握提高电力系统暂态稳定的方法。二、实验内容 电力系统暂态失稳实验； 故障类型对电力系统暂态稳定的影响；电力系统暂态稳定的影响因素实验。三、实验使用工程文件及参数 工程文件名：暂态稳定分析实验，输入参数（如图15-6）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/242 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；变压器B2：Sn

2、=360MVA，变比=220/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。四、实验方法和步骤电力系统暂态失稳实验打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。网络结构图如图15-6所示，输入给定参数，完成实验系统建立。图15-6 带故障点双回路网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在

3、发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形，并将电压电流波形记录到图15-7和图15-8(仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50；故障类型：三相短路)。图15-7 故障前稳定运行时三相波形图图15-8 故障失稳运行时三相波形图故障类型对电力系统暂态稳定的影响实验模型中，在故障点设置不同类型短路，按表15-6运行仿真，观察结果，记录波形。(故障跳闸：仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50；断路器第一次动作时间（分闸）：5.5秒；故障不跳闸：仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：10秒；故障距离：50；)表15-6

4、不同类型故障对暂态稳态的影响（故障前/故障时/故障后A相电压电流输出波形、发电机输出功率波形）单相短路两相短路两相接地短路三相短路故障跳闸图1.1图1.2图1.3图1.4故障不跳闸图2.1图2.2图2.3图2.4结论由以上波形可知在各种不同类型情况下，故障时输出电压电流和发电机功率波形不一样，而故障后单相短路、两相短路、和两相接地短路的电压、电流和发电机输出功率波形基本上能够达到故障前的稳定状态。只有三相短路时，发电机的功角会发生振荡，并逐渐增大，最终会发散至接近180，所以在这种情况下，系统是不能保持暂态稳定的。故障跳闸时线路电压电流波形：图1.1故障线路三相电压电流波形非故障线路三相电压电

5、流波形图1.2故障线路三相电压电流波形非故障线路三相电压电流波形图1.3故障线路三相电压电流波形非故障线路三相电压电流波形图1.4故障线路三相电压电流波形非故障线路三相电压电流波形故障不跳闸时线路电压电流波形：图2.1图2.2图2.3图2.4电力系统暂态稳定的影响因素实验打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，网络结构图如图15-9所示，输入给定参数，完成实验系统建立。将发电机的有功功率P设置为0，调整发电机电压为18KV，仿真时间为15秒，故障时刻为第5秒，故障持续时间为0.5秒，故障距离为50。图15-9 双回路带故障的结构图a 运行仿真，在监控

6、图页上不断改变发电机的输出功率，通过短路故障来得出暂态稳定极限功率。分别进行以下类型的故障：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路，分别求出相应的暂态稳定极限。b 将故障持续时间改为1.0秒，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。c 将故障地点改为线路末端，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。d 将发电机P为0时的发电机电压调整成17.2KV，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。将以上实验a、b、c、d所得的暂态稳定极限填入表15-7中。表15-7 暂态稳态极限值记录表顺序排列单相接地两相短路两相接地三相短路a300300285210

7、b300300200130c300300200195d300300285210结论故障状态下稳定性：以上顺序，稳定性越来越差，发电机的极端电压的大小不影响暂态稳定极限的大小，而两相接地短路的暂态稳定极限要高于三相短路。当故障在50%时，随着故障类型的变化，暂态稳态极限值也发生相应的变化。其中单相故障时，其稳态值最高。而三相故障时，其稳态值最低。故障持续时间增加时，暂态稳态极限值也随着减小。当故障发生在线路末端时，除单相接地故障的暂态稳态极限值比故障在50%处时的值大外，其余故障类型都比50%处的值小。当发电机电压调整为17.2KV时，除单相故障的稳态极限值比原来的大，其余故障类型和原来相差不多

8、。由此也可以看出来，单相稳态的极限值都比较大，即其稳定裕度较大。五、思考题什么叫电力系统暂态稳定？暂态稳定极限和哪些因素有关？答：电力系统暂态稳定是指电力系统受到大的干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定极限和正常运行情况及扰动情况有关。正常运行情况包括发电机向系统输出的有功功率P0、发电机暂态电势E。扰动情况包括发生故障的类型、故障切除时间、故障发生的地点。用实验结果说明故障切除时间（角）对系统暂态稳定性的影响。答：因为a中故障持续时间为0.5s，b中故障持续时间为1.0s，通过表15-7中的a、b两种情况对比可知，b中各种故障类型（两项接地和三相短路）的暂态稳态极限值均小于a中的。所以快速切除故障对于提高电力系统暂态稳定性有决定性的作用。因为快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面，快速切除故障也可使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小了电动机失速和停顿的危险，提高了负荷的稳定性。