第七章 电力系统暂态稳定实验
一、实验目的
1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解。
2．通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施。 3．了解提高暂态稳定的措施。 二、原理说明
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。引起电力系统大扰动的原因主要有以下几种：
⑴ 负荷的突然变化，如投入或切除大容量的负荷； ⑵ 切除或投入系统的主要元件，如发电机，变压器等； ⑶ 发生短路故障。
其中短路故障的扰动最为严重，因此常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。 图3-6-1 所示简单电力系统在输电线首端发生短路时的等值电路，分析其暂态过程：
图3-6-1 简单电力系统不同运行状态及其等值电路图
正常运行时发电机功率特性为：PI?(Eo?Uo)?sin?/X1? PmIsin?； 短路运行时发电机功率特性为：PII?(Eo?Uo)?sin?/X2? PmIIsin?； 故障切除发电机功率特性为： PIII?(Eo?Uo)?sin?/X3? PmIIIsin?；
根据上面三个公式可知，功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于最大摇摆角δmax，在不计能量损耗时，根据等面积原则可简便的确定δmax。
基于上述原理，在本实验中，设置不同短路状态，使系统阻抗 X2不同，同时切除故障线路不同也使 X3不同，δmax也不同，导致极限切除故障时间不同。使对故障切除的时间要求也不同。在实验过程中，可以研究提高电力系统暂态稳定性的措施，如在短路发生后，改变继电保护装置切除故障的时间，发电机采用强励措施和采用重合闸等措施。
三、实验内容与步骤
使用他励下恒IL方式半自动并网 1．短路对电力系统暂态稳定的影响
在本实验平台上，通过对操作台上的短路故障的设置单元中短路按钮的组合设置，可对某一固定点，进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。测定不同短路故障下，能保持系统
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稳定时发电机所能输出的最大功率。
⑴ 短路类型对暂态稳定的影响
在实验台上短路故障的设置单元中，通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。
四、实验内容与步骤
合上总电源开关，合上主电源源开关， 输电线路选择XL1和XL3（即闭合QFS、QF1、QF3和QF5，红灯亮。注释：绿灯亮表示断路器为断开状态，红色亮表示断路器为闭合状态），调节三相调压器，主控屏系统电压表显示380V。
打开QSTSXT-II(微机调速系统) 、QSLCXT-II(微机励磁系统)和 QSZTQ-II (微机准同期系统)电源船型开关.。
进入QSTSXT-II(微机调速系统)中选择选择“本地控制”， 在原动机控制方式界面选择“转速闭环”在原动机恒转速控制模式界面中点击“转速设置”输入转速1500确定（注释：1500为原动机的额定转速），点击“转速启动”，等待原动机转速稳定（注：原动机的转速不要超过1800转，如果超过1800转时应该立即关闭电源开关）。操作如下图所示：
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进入QSLCXT-II(微机励磁系统)中选择“本地控制”在他励模式下工作方式选择“电流闭环励磁”点击“闭环启动”按钮，通过按“增加”或“减少”改变发电机的线电压为380V左右（可以观察主控屏发电机电压表为380V或在触摸屏 内观察 U相电压：220V左右、V相电压：220VU左右、C 相电压：220V左右，主控屏模拟表显示的为线电压；触摸屏屏内采集的为相电压）使发电机电压为380左右，如果电压达不到380V，通过按“增加”或“减少”（注：主控屏模拟表发动机的线电压不要超过420V，触摸屏相电压不能超过240V）。 操作如下图所示：
进入QSZTQ-II (微机准同期系统)中选择“本地控制”，在并网控制方式选择“半动并网”，在半动并网控制中点击“启动”按钮，在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸，“压差闭锁”和“频差闭锁”灯亮，表示压差、频差均满足条件，微机装置自动判断相差也满足条件时，发出合闸命令，合闸成功后，QFG绿灯亮。
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发电机与系统并列后，在调速系统中通过“有功增加”键或“有功减少”键，调节发电机使其输出有功功率为大概0左右（功率在微机励磁系统中功率显示点击可以查看）。
在主控屏上整定短路时间10，短路故障设置及短路极限功率的测定；在微机调试系统中调节发电机使其输出的一定的有功时投入短路；按下短路故障，如果电机不失步，退出短路故障，在微机调速系统中继续增加有功功率，再投入短路故障，直到找到电机短路时输出最大功率（数值只是大概，具体功率大小观察个表的波动性）。
注：用户可以自行确定系统初始运行条件，但为了实验的安全和可靠性起见，初始运行状态不宜超过半负荷，有多种短路和回路，可以自行选择。
注：在调节功率过程中一旦出现失步问题，立即进行以下操作，使发电机恢复同步运行状态：迅速退出短路故障，操作微机调速装置上的“－” 减速键，减小有功功率；单回路切换成双回路。
表3-1 短路类型：单相对地短路（A相接地短路）
QF1 1 1 1 1 QF5 1 1 1 1 QF3 1 1 1 1 QF2 0 0 1 1 QF4 0 1 0 1 QF6 0 1 1 0 Pmax(W) Imax(VAR) （0：表示对应线路开关断开状态，1：表示对应线路开关闭合状态；红色灯亮表示线路开关为闭合状态，绿色灯亮表示线路开关为断开状态）
在微机调试系统中调速系统中通过“有功增加”键或“有功减少”键，调节发电机使其输出有功功率为大概0左右，切换到下表回路，在微机调试系统中调速系统中通过“有功增加”键或“有功减少”键，调节发电机使其输出的一定的有功时投入短路；按下短路故障，如果电机不失步，退出短路故障，在微机调速系统中继续增加有功功率，再投入短路故障，直到找到电机短路时输出最大功率（数值只是大概，具体功率大小观察个表的波动性）。
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表3-2 短路类型：两相相间短路（A相与B相短路）
QF1 1 1 1 1 QF5 1 1 1 1 QF3 1 1 1 1 QF2 0 0 1 1 QF4 0 1 0 1 QF6 0 1 1 0 Pmax(W) Imax(VAR) （0：表示对应线路开关断开状态，1：表示对应线路开关闭合状态；红色灯亮表示线路开关为闭合状态，绿色灯亮表示线路开关为断开状态）
在微机调试系统中调速系统中通过“有功增加”键或“有功减少”键，调节发电机使其输出有功功率为大概0左右，切换到下表回路，在微机调试系统中调速系统中通过“有功增加”键或“有功减少”键，调节发电机使其输出的一定的有功时投入短路；按下短路故障，如果电机不失步，退出短路故障，在微机调速系统中继续增加有功功率，再投入短路故障，直到找到电机短路时输出最大功率（数值只是大概，具体功率大小观察个表的波动性）。
表3-4 短路类型：三相短路（A相，B相与接地短路）
QF1 1 1 1 1 QF5 1 1 1 1 QF3 1 1 1 1 QF2 0 0 1 1 QF4 0 1 0 1 QF6 0 1 1 0 Pmax(W) Imax(VAR) （0：表示对应线路开关断开状态，1：表示对应线路开关闭合状态；红色灯亮表示线路开关为闭合状态，绿色灯亮表示线路开关为断开状态）
进入QSTSXT-II(微机调速系统)通过“有功加”或“有功减”把有功大概为0左右，进入QSLCXT-II(微机励磁系统)通过：“增加”或者“减少”按钮把无功大概为0左右时， 按下 QSZTQ-II (微机准同期系统)的“解列”按钮，在QSLCXT-II(微机励磁系统) 按下“灭磁”按钮。然后在QSTSXT-II(微机调速系统)按下“停机”按钮，最后断开所有的电源开关。（注：一定要先“解列”，再“灭磁”，最后“停机”）
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五、实验报告
1．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。
2．通过试验中观察到的现象，说明提高暂态稳定有哪些，如何进行相关操作实现提高发电机的暂态功率极限。
3．对失步处理的方法有哪些，理论根据是什么？ 4．发电机组失步后，会有什么严重后果。
【电力系统分析实验】电力系统分析实验时间：第4、5、6周上，周三12:30-2:00(1班1-30号）
2:00-3：00（2班1-30号）
3:30-5:00（1班、2班其余的学生）
实验内容：实验指导书中的第五章、第六章、第七章的内容，每次一章作为一次 实验地点：勤学楼2103
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