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实验二电力系统暂态稳定分析
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实验二 电力系统暂态稳定分析
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，使理论教学与实践结合，提高学生的感性认识；
2. 学生通过实际操作，从试验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施。
二、实验原理
电力系统的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，在各种扰动中，以短路故障的扰动最为严重。在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，可用于提高系统的稳定性。由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这两种方法都有利于提高系统的稳定性。
暂态稳定是指电力系统在某个运行情况下突然受到大的干扰后，能否经过暂态过程到达新的稳态运行状态或那么恢复到原来的状态。
这里所谓的大干扰是相对小干扰来说的，一般指短路故障，突然断开线路或那么发电机等。如果收到干扰后系统能够回到稳态运行，就说系统在这种运行情况下是暂态稳定。反之，各发电机组转子间一直有相对运动，相对角不断变化，系统的功率、电流、电压都不断振荡，导致系统不能继续运行下去，那么称系统在这种运行情况下不能保持暂态稳定。一个系统的暂态稳定情况和系统原来的运行方式及干扰方式有关，同一个系统在某个运行方式下和某种干扰下系统是暂态稳定，而在另一个运行方式和另外一种干扰下它也可能是不稳定的。
干扰最严重的是三相短路故障，单相接地故障比拟多。系统的暂态时间有些可以在1S内都失去同步，有些可以维持几分钟。
模拟电力系统暂态稳定性实验接线图一般采用发电机-变压器-双回线路-无穷大系统。
以下我们来分析一下发电机在正常运行-短路故障-故障切除三种状态下功率特性曲线。如下列图：原动机输出的机械功率用PT表示，发电机向系统送的电磁功率用P0表示。正常运行的时候PT= P0。假设不计故障之后几秒钟调速器的作用，机械功率始终保持P0，图中a表示发电机正常运行点在曲线PⅠ上，发生短路后功率特性降为PⅡ，由于转子的惯性，转子角度不会立刻变化，运行点有a变至b点，电磁功率显著减小，而原动机PT不变，三相短路时PⅡ曲线越低，此时将加速，其相对速度和相对角度〔同步〕增加，有b点向c点移动，如果故障一直存在，那么始终存在过剩功率，发电机一直加速，直到系统失去同步。实际上，此时继电保护动作，故障切除，功率特性曲线变为PⅢ，发电机的运行点有c点变为e点，此时发电机的输出功率大于机械功率，转子速度减小，但是此时的速度还是大于同步转速的，功角还是在继续增大，到达f时，速度相等，制动完毕，但是在f点是不能稳定运行的，此时机械功率和电磁