专业课-电信院电气工程基础

1第十四章电力系统稳定的基本概念214.1、电力系统稳定的基本概念综述1.电力系统的稳定运行状态

保证系统的稳定是保证系统安全可靠运行的重要问题。

系统中投入运行的同步发电机都在同步转速下运转。32.电力系统暂态过程

暂态过程进入一种新的稳态运行状态

失去稳定

当系统在运行中由于受到某些突然扰动，出现电流、电压、功率等运行参数的剧烈变化和振荡的过程。4功角不稳定与电压不稳定二者相互区别，又相互联系。功角失稳有可能引发电压失稳，反之亦然。3.电力系统稳定的分类功角稳定主要与有功功率的平衡相关，其主要标志是同步发电机组之间的同步运行状态是否被破坏。电压稳定主要与无功功率的平衡相关，其主要表现为系统的局部或全局是否发生电压的持续下降或上升。

514.2同步发电机的功角稳定

转子的运动特性电磁功率的变化特性一、同步发电机的功角特性机电特性6简单电力系统示意图

7

在不计发电机励磁调节作用的情况下（E=常数），发电机向系统输送的有功功率发电机输送的功率极限为称为“功率角”，简称“功角”。8隐极同步发电机的磁通及电势相量功角的空间概念9称为“功角特性”或“功率特性”。10发电机转子运动方程为

转子的转动惯量电磁转距转子的机械转距二、同步发电机的转子运动特性

11

在小干扰作用下，系统运行状态将偏离原来的运行状态（即平衡点），若干扰不消失，系统具有能自动在偏离原来平衡点很小处建立新的平衡点；或当干扰消失后，系统具有能自动回复到原有的平衡点的能力，则称电力系统是静态稳定的。

14.2.1静态稳定的概念12分析a、b点的异同

相同点：Pa=Pb=PT

不同点：13结论：在简单电力系统且发电机无励磁调节的情况下：系统静态稳定

系统不稳定

临界状态14

说明：①上述结论仅适应于简单电力系统；②功率极限和稳定极限是不同的两个概念，对于简单无励磁调节的电力系统，两者可视为相等；③多机系统的静态稳定性是不能简单用功率判据给予判定的。15★系统静态稳定储备系数

正常运行方式下

≥15%~20%

事故后的运行方式下≥10%正常运行功率稳定极限功率1614.2.2暂态稳定的概念

电力系统在正常工作的情况下，受到一个较大的扰动后，具有能从原来的运行状态过渡到新的运行状态，并能在新的状态下稳定地运行的能力。

17⑴系统正常运行时：⑵突然切除一回线：1819结论：保持暂态稳定的条件就是转子在加速过程中所积累的动能在减速过程中能全部为系统所吸收。

转子在加速过程中所积累的动能

A+

∝的面积20

在减速过程中系统所能吸收的能量

∝的面积当发电机的转速偏离同步转速不大时212223★面积定则

(判别简单电力系统暂态稳定的基本准则)：加速面积

减速面积＜系统保持暂态稳定

系统不能保持暂态稳定

＞加速面积

减速面积24说明：①面积原则仅适用于简单电力系统；②对于多机系统，面积原则不适用，通常用相对功角的变化趋势予以判定。25★提高电力系统稳定性的基本原则：提高静态稳定性：增加发电机的电势；减小系统各元件的电抗。提高暂态稳定性：减小暂态过程中作用在发电机转轴上的不平横转矩以及不平横转矩作用的时间。26一、采用自动励磁调节装置

27★自动励磁调节装置的作用：

⑴提高系统的稳定极限功率；⑵扩大稳定运行范围。★自动励磁调节装置的任务:

在发电机端电压降低时，自动增大励磁电流来提高发电机的激磁电势E，使发电机的端电压恢复正常。28二、故障后进行合理操作29⑴正常运行时⑵故障时30★快速切除故障

故障切除后>>313233极限切除角

能保证暂态稳定的最大切除角。即在保持加速面积与最大可能的减速面积相等的条件下求得的切除故障的角度。故障极限切除时间

34

要提高输送功率必须减小故障的持续时间。因此提高继电保护和断路器的动作时间可以将原来不稳定的系统变为稳定系统。

35★采用三相自动重合闸

重合闸可以使减速面积增大，从而提高了系统的稳定性。

36★采用单相自动重合闸（IV)

减速面积比三相自动重合闸时增加。

采用单相自动重合闸的缺点：要求断路器能分相操作，还要有故障选相装置，增加了设备的复杂性，且重合闸的动作时间较长。37★发电机的强行励磁

发电机强行励磁装置在系统故障后，发电机电压降低时动作，使发电机的励磁电流增大，减少发电机电势的衰减，从而对提高电力系统的暂态稳定有很大的作用。38三、降低作用在发电机轴上的不平衡转矩

（1）改善原动机的调节特性（2）电气制动发生故障后在发电机的端部投入电阻负荷来消耗发电机多余的有功功率，从而降低不平衡转矩，防止发电机转速的增大。

投入的电阻称为制动电阻。39四、调整线路参数

采用分裂导线线路串入电容降低P增大40本章小结

★

3、系统的静态稳定性。

（1）定义（2）判定原则简单电力系统：★