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静态稳定的初步理解

【摘要】:图13-5静态稳定的概念在a点运行时,假定系统受到某种微小的扰动,使发电机的功角产生了一个微小的增量Δδ,由原来的运行值δa变到δa′。由以上的分析,可以得到静态稳定的初步概念:所谓电力系统静态稳定性,一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后,独立地恢复到它原来的运行状态的能力。我们看到,对于简单电力系统,要具有运行的静态稳定性,必须运行在功率特性的上升部分。

从以上的分析可知,送端电机要稳定地与系统同步运行,作用在发电机转子上的转矩必须相互平衡。但是,转矩相互平衡是否就一定能稳定地运行呢?从图13-5可知,平衡点有a、b两个。下面进一步分析这两个平衡点的运行特性。

图13-5 静态稳定的概念

在a点运行时,假定系统受到某种微小的扰动,使发电机的功角产生了一个微小的增量Δδ,由原来的运行值δa变到δa′。于是,电磁功率也相应地增加到Pa′。从图中可以看到,正的功角增量Δδ=δa′-δa产生正的电磁功率增量ΔPe=Pa′-P0。至于原动机的功率则与功角无关,仍然保持PT=P0不变。发电机电磁功率的变化,使转子上的转矩平衡受到破坏。由于此时电磁功率大于原动机的功率,转子上产生可制动性的不平衡转矩。在此不平衡转矩作用下,发电机转速开始下降,因而功角开始减小。经过衰减振荡后,发电机恢复到原来的运行点a[见图13-6(a)]。如果在点a运行时受扰动产生一个负值的角度增量Δδ=δa″-δa,则电磁功率的增量ΔPe=Pa″-P0也是负的,发电机将受到加速性的不平衡转矩作用而恢复到点a运行。所以在点a的运行是稳定的。

图13-6 小扰动后功角的变化

(a)点a运行;(b)点b运行

点b运行的特性完全不同。这里,正值的角度增量Δδ=δb′-δb,使电磁功率减小而产生负值的电磁功率增量ΔPe=Pb′-P0(见图13-5)。于是,转子在加速性不平衡转矩作用下开始升速,使功角增大。随着功角δ的增大,电磁功率继续减小,发电机转速继续增加。这样送端和受端的发电机便不能继续保持同步运行,即失去了稳定。如果在点b运行时受到微小扰动而获得一个负值的角度增量,则将产生正值的电磁功率增量,发电机的工作点将由点b过渡到点a,其过程如图13-6(b)所示。由此得出,点b运行是不稳定的。

由以上的分析,可以得到静态稳定的初步概念:所谓电力系统静态稳定性,一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后,独立地恢复到它原来的运行状态的能力。我们看到,对于简单电力系统,要具有运行的静态稳定性,必须运行在功率特性的上升部分。在这部分,电磁功率增量和角度增量总是具有相同的符号。而在功率特性下降部分,ΔPe和Δδ总是具有相反的符号。因此,可以用比值的符号来判别系统在给定的平衡点运行时是否具有静态稳定性,即可以用

作为简单电力系统具有静态稳定性的判据。写成极限的形式为