内容发布更新时间 : 2024/11/14 10:51:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
电力工程 实验指导书
南通大学电气工程学院
郭晓丽 张新松
电力工程实验室守则
实验是教学的重要环节之一，可以巩固和验证所学过的理论知识，发现和探讨新的问题。为了保证实验的顺利进行和实验质量，保证人身和设备安全，培养学生的动手和实验能力，凡进实验室做实验的人员都必须遵守本实验守则。
1. 每次实验前必须根据实验指导书，结合讲课内容进行预习，明确实验目的、内容、
方法和注意事项，未预习者不得进行实验。
2. 进入实验室保持室内安静，保持室内清洁，爱护仪器设备，不玩弄仪器设备。 3. 实验时，选用适当量程仪表，接线要清晰，接线完毕后都必须请知道老师检查，确
定接线无误后，方可接通电源进行实验。如未经老师同意，擅自接通电源，造成后果由当事者负责。
4. 实验时严禁带电拆线、接线或接触带电线路和设备的裸露部分，更换接线必须切断
电源。
5. 实验时若发生事故，应保持冷静，迅速切断电源，同时保持现场并立即报告指导教
师，进行检查，未查明事故原因，不得继续实验。
6. 实验时若损坏仪器设备，应立即报告指导教师，检查损坏原因，当事人应做书面报
告或检查，实验室提出意见，交学院处理。
7. 实验不得无故缺席、迟到，不得无故更换时间和小组，否则停止实验。
8. 实验完毕后将实验数据请指导老师审阅后方可拆线，放在远处，经指导老师检查后
方可离开实验室。
9. 实验后按要求做好实验报告，按时交指导老师，实验报告内容和要求如下。 报告内容： 1. 实验目的； 2. 实验内容；
3. 实验仪器设备型号规格编号； 4. 实验接线图； 5. 实验数据；
6. 实验数据计算，结果分析，回答思考问题； 7. 实验心得体会。
南通大学电气工程学院
实验1无穷大功率电源供电系统短路实验
一、实验目的
1.了解电力系统的短路种类及故障
2.理解无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程
3.构建无穷大功率供电系统的仿真模型，设置短路点，计算短路电流周期分量的幅值和周期电流值。
二、实验设备
Matlab仿真软件
三、无穷大功率电源供电系统三相短路的暂态过程
所谓“无穷大功率电源”是指端电压保持恒定，没有内部阻抗，和容量无限大的系统。
图1-1所示电路发生三相短路故障。
图1-1无限大容量系统三相短路图
（1）正常工作时：设电源相电压为
u??U?msin(?t??)
正常运行电流为： i?Imsin?(t???? )
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式中电流幅值:
Im?U?m/(rK?r1)?(xK?x1) 阻抗角：
22??arctan(xK?x1)/(rK?r1)（2）k点三相短路
定性分析（电磁暂态）：k点右侧，没有电源，电流衰减到零；k点左侧有电源，短路后由于回路阻抗减少，电流要增大，而电感回路中电流不能突变，因此该回路中出现非周期分量。非周期分量电流不断衰减，电流最终达到稳态短路电流。 定量分析（分析短路电流变化）： 短路电流应满足微分方程：
其解为：
22 其中短路电流周期分量幅值 Ipm?U?m/rK?xkLKdiKdt?rKiK?U?msin(?t??)?tiK?Ipmsin(?t????K)?inpoe? 短路回路阻抗角
?k?arctan(xkrk)
短路回路时间常数 ? ? LK/rK 由初始条件决定，即在短路瞬间 t ? 0 ，短路前工作电流与短路后短路电流相等，即
Imsin(???)?Ipmsin(???k)?inpo 由上式求出inp0，并带入ik表达式中，则：
iK?Ipmsin(?t????k)?(Imsin(???)?Ipmsin(???k))e?t? 图1-2为无限大容量系统三相短路时的短路电流波形图。
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图1-2 无限大容量系统三相短路时的短路电流波形图
短路冲击电流ish是短路全电流的最大瞬时值，主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值。短路冲击电流出现在短路后半个周期，即t=0.01秒时，得:
ish?ip(0.01)?inp(0.01)?2Ip(1?e??LKrK
?0.01?)?2kshIp
ksh为短路电流冲击系数。纯电阻性电路，ksh=1；纯电感性电路，ksh =2。因此1≤ksh≤2。
四、 实验内容
利用Matlab对电力系统发生三相短路进行仿真实验。
假设无穷大功率电源供电系统如图1-3所示，在0.02s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量和冲击电流的大小。
图1-3无穷大功率电源供电系统
线路参数为L=50km,x1=0.4Ω/km,r1=0.17Ω/km;变压器额定容量SN=20MVA，短路电压Uk%=10.5，短路损耗ΔPk%=13.5kW,空载损耗ΔP0=22kW，空载电流I0%=0.8,变比KT=110/11，高低压绕组均为Y型联结；并设供电点电压为110kV。
实验步骤：
1）计算线路电阻、电抗有名值；计算变压器电阻、电抗、电感有名值，画出等值电路 2）计算短路电流周期分量幅值和短路电流冲击电流值 3）熟悉simulink各模块的名称及提取路径 4）模块参数设置 5）构建仿真模型
6）利用仿真结果得到的短路电流周期分量幅值和短路电流冲击电流值，与理论值相比较。
五、注意事项
1）设计时注意参数的设置。 2）注意每个功能模块的使用。