文档介绍：电力系统运行的稳定性
四川大学王贵德
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内容提要
电力系统运行的稳定性概念
同步发电机的功角特性
电力系统的静态稳定性
电力系统的暂态稳定性
提高电力系统稳定的措施
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电力系统运行的稳定性概念
电力系统所有的同步发电机都是并列同步运行的。
在每台发电机的转轴上都有两个转矩:即起加速作用的原动机机械转矩和起制动作用的发电机电磁转矩;在正常运行下,二者处于平衡状态,发电机转子以同步转速旋转,这是电力系统正常运行的重要标志。
但是在电力系统运行中不可避免地出现不同程度的干扰,例如:负荷的微小变化、大容量负荷的投切、各种类型的短路故障等,都会破坏发电机转轴上的加速转矩和减速转矩的平衡状态,就有可能影响系统中同步发电机的同步运行。
所谓稳定性就是指电力系统受到不同程度扰动后,并列运行的发电机组间能否维持同步运行,不发生电压崩溃和频率崩溃的问题。
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稳定问题的分类
根据电力系统受扰动(干扰)程度的大小,一般可将系统的稳定问题分为静态稳定和暂态稳定两大类。
小扰动:一般指负荷的随机微小变化或汽轮机压力的波动等;
大扰动:一般指各种类型短路故障、投切大容量发电机或大型输变电设备及大容量负荷的突然变化等。
大、小扰动只是相对而言,一般没有明显的界限。到目前为止,国际上还没有统一的有关电力系统稳定的分类标准。
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电力系统静态稳定和暂态稳定的定义
(1)电力系统静态稳定是指电力系统受到小扰动后,不发生自发振荡和非周期性失步,能否自动恢复到原来稳定运行状态的能力。
(2)电力系统暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同步发电机能否保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。
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研究电力系统稳定性的意义
现代电力系统的规模日趋扩大,逐渐形成了跨区域、甚至跨国的大规模电力系统,这种大规模的联合电力系统具有显著的优越性,但是随之而来的系统稳定问题也显得更加突出和严重。
系统一旦失去稳定性,造成频率崩溃或电压崩溃,使系统解列,将造成大面积停电事故,给人民的生活带来极大的不便,给国民经济带来巨大的损失。
所以,研究电力系统稳定性,正确运用提高电力系统稳定性的措施,这对现代电力系统的安全、可靠、经济运行有着十分重大的意义。
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同步发电机的功角特性
研究电力系统稳定性问题最有效的数学方法,就是利用同步发电机的功角特性方程来分析。
同步发电机输出的电磁功率有它本身的变化规律,它与发电机所连接的电力网参数有关,特别是与并列运行的发电机间的功率角有关,这种关系被称为同步发电机的功(率)角(度)特性。
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一、保持发电机同步电势Eq恒定不变时的功角特性
二、自动调节励磁对功角特性的影响
三、用不同电势表示的功角特性
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一、保持发电机同步电势Eq恒定不变时的功角特性
图为一简单电力系统,同步发电机发出的功率经变压器、输电线送到受端系统。
设同步发电机为隐极机,受电端系统为无限大容量系统,其母线电压U的大小和相位可以认为是恒定不变的。
在工程中,为使分析问题简单起见,可忽略各元件的电阻和导纳,只计各元件的电抗,并用标幺制计算,可得如图的等值网络图。
发电机空载电势
受端无穷大系统母线电压
发电机同步电抗
降压变压器电抗
双回输电线并联时的电抗
升压变压器电抗
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相量图
在正常运行时,若同步发电机的励磁电流不变,则同步发电机的空载电势也保持恒定(大小)不变
受端无穷大系统母线电压也保持不变(大小及相角)
发电机电流,也即是流入系统的电流
这里δ表示相量Eq与U之间的夹角
发电机与受端系统间的等值电抗和空载电势
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