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东南大学电气工程学院 电力系统动态模拟综合实验报告 2015

东南大学电气工程学院 电力系统动态模拟综合实验报告 2015 第10页共11页

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《电力系统动态模拟综合实验》

实验报告

实验名称 发电机及系统短路故

障影响实验

姓名XXX学号 XXX

日期XXX地点 XXX

成绩 教师

电气工程学院

东南大学

实验目的：

（1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。

（2） 熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。

（3）通过单机无穷大系统中不同点的短路故障实验， 理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。

实验内容：

在单机无穷大主接线模拟实验系统中， 通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备,

掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。

实验原理（实验的理论基础）：

根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中

含有以下四个分量

图1.发电机短路电流波形图

图1.发电机短路电流波形图

iw（a）为强制分量，不衰减

?iw为按此时励磁绕组的时间常数?iW2为按直轴阻尼绕组的时间常数

Td衰减的分量

Td，衰减的分量

ia和

ia和i2w为按定子绕组的时间常数根据发电机三相短路时电流波形图,

Ta衰减的分量

由短路电流波形图绘制其包络线。

包络线中分

线即直流分量。，将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。根据发电机参数，Td，和Td，，都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值iw（a）。在此时刻前找两处幅值 11,12及对应时刻T1,T2,则可得方程组：

T1 T1

n

=1~iw（：

=1~iw（：）

=2~iw（：）

E T2

LiweTd」iw2eTd

由此可以求出?iw,?iw2。方程中iw(m),I1,I2皆为减去对应时刻直流分量后的值。实验时，对短路电流波形进行录波， 再通过作图求取相关电流分量值及短路初始相

角，可分析短路故障时对发电机运行状态的影响。

本实验的一次主接线示意图如下所示：

在本次实验中，其主接线如图1所示，短路点有D11,D12,D13三个可选，其中D12短路点相当于03G发电机出口短路。在线路发生三相短路故障时，发电机定子绕组的极品周期电流将随时间发生变化，最终变为稳态短路电流。

实验方法及数据处理(实验步骤及数据处理方法， 包括原始数

据，图表等)：

实验步骤：

无穷大系统启动：

所谓无穷大电源可以看作是内阻抗为零， 频率、电压及其相位都恒定不变的一台同

步发电机，在动模试验系统中是将交流市电经感应调压器和升压变压器升压至 1000V

后作为试验用无穷大电源。部分无穷大电源还包含移相变压器， 具有调相功能。对无穷

大电源的操作主要在操作试验台上进行，其控制台操作按钮示意图如下图所示。

升压变压器感应调压器

升压变压器

感应调压器

图3.无穷大电源控制台操作按钮示意图

在操作控制台上找到无穷大电源监控单元，在按下【合】红色按钮之后，红色按钮的指示灯亮红色，【跳】按钮绿色按钮指示灯灭，同时感应调压器原方已接通了动力电源，调压变压器带电。按下【升压】黄色按钮，可以提高无穷大电源母线电线电压，同时观察上方仪表中电压的值是否为试验要求值(线电压 UL为1000V)。先观测三相电压

是否对称，最后按下【合闸】钮，投入无穷大电源使无穷大母线带电。

（2）发电机启动：

发电机启动与无穷大系统类似， 只不过要复杂一些；图4为同步发电机03G相关控

制台操作按钮示意图。启动时，先弹出【开/关机】按钮（白色方形“开机令”按钮），合【调速】电源开关（红色圆形按钮） ，同时观察发电机转速。当发电机转速接近额定

转速时，弹出【启励/灭磁】按钮（白色方形“启励”按钮），合【励磁】电源开关（红

色圆形按钮），此时发电机机端电压建立。

03G核电机绍

?9tQ

图4.同步发电机03G控制台操作按钮图

（3） 线路送电：

线路送电操作就是在无穷大系统启动后，按照主接线的连接（如图 2），将线路开

关QF51\QF52\QF53\QF54合闸。合闸时，在操作控制台上找到相关开关的操作按钮， 按

下【红色】操作按钮为合闸，【绿色】操作按钮为分闸，同时观察监控界面。

（4） 发电机同期并列：

实验系统的同期方式为自动准同期方式，发电机的同期点是发电机升压变高压侧的