25暂态稳定分析

行
T2
方
U=C 式
（一）各种运行情况下的功角特性:
1.正常运行方式
L
G
T1
T2 U=C
jXd’
jXT1
jXL
XⅠ=X/d+XT1+1/2XL+XT2
jXT2
PI
E U XI
sin
2.故障运行方式
G
L T1
T2 U=C
jXL
jXd’
jXT1
jX
jXT2
故障时，相当于在短路点接入一个附加电抗，
发电机与系统之间的转移电抗为
三、面积定则和极限切除角
1.面积定则：加速面积<减速面积，暂态稳定； 加速面积>减速面积，暂态不稳定
2.极限切除角 加速面积和减速面积的大小与故障 切除时间，即故障切除角δC有关： δC小，则加速面积小，减速面积大 δC大，则加速面积大，减速面积小 由减速面积=加速面积 可求出极限切除角δcm
当δC<δClim时，暂态稳定；
当δC>δClim时，暂态不稳定
（三）有关分析的简化规定
1.发电机采用简化的数学模型
P EU sin
X d
EU
2.不考虑原动机自动调速系统的作用
3.负荷采用简化的数学模型：用恒定阻抗或导纳表示。
第二节 简单系统暂态稳定性分析
对图示简单电力系统，若一回线路的始端发生不对称 短路故障，我们来分析其暂态稳定性。
L
G
T1
正
常
运
由于转子的机械惯性
→δ继续↘→越过s点 →δ↘至δmin。 PT>PⅢ→转子加速 →δ↗开始第二次振荡， 由于能量损失，δ在δmax和 δmin之间衰减振荡， 最后在s点稳定运行。
原动机输入PT>发电机输出P， 转子加速，abce包围的面积— 源自文库加速面积（转子加速期间储 存的动能）
原 动 机 输 入 PT< 发 电 机 输 出 P ， 转 子 减 速 ， edfg 包 围 的 面 积 — —减速面积（转子减速期间消 耗的动能）
（3）故障切除后，运行点由PⅡ突升至PⅢ，
由于δ=δC→工作点为d →在d点PT<PⅢd→转子开始减速 →Δω↘但仍大于零→δ继续↗
→工作点沿PⅢ曲线由d向f点移动 →到达f点时，转子减速至Δω=0， δ=δmax，PT<PⅢf →转子继续减速→Δω<0→δ↘
→工作点沿PⅢ曲线由f向d、s点移动 →在s点PT=PⅢs，转子减速停止， ω=ωmin。
由于大干扰的形式不同，系统在某一运行方式下受到的大 干扰后的暂态稳定情况也不同，即同一电力系统在某一运行方 式和某种干扰下是暂态稳定的，但在另一种运行方式和另一种 干扰下可能不稳定。
因此，在分析某一系统的暂态稳定性时，首先必须确定出系统 的初始运行方式，而系统的干扰方式则应视具体情况而定
对系统最严重的干扰是三相短路，电力系统如能经受住三 相短路的扰动，则该系统的暂态稳定性是不成问题的。
1、暂态稳定 （1）正常：原动机输入 PT与发电机输出P0相平衡， 工作点在曲线PI的a点，对 应的功角为δ0，转子转速 为ωN
（2）短路瞬间：
运行点由PI突降至PII， 由于转子的惯性→δ不能突变， 仍为δ0→运行点变为b点 →PT>PⅡb→转子开始加速 →Δω=ω-ωN>0且在↗ →δ↗→工作点沿PII曲线移动 至C点δ=δC，ω=ωmax，此时 故障切除。
XⅡ= （X/d+XT1）+（1/2XL+XT2）+（X/d+XT1）（1/2XL+XT2）/X
PC
E U XC
sin
3.故障后运行方式
L
G
T1
UG
UL
T2 U=C
U
XⅢ= X/d+XT1+XL+XT2
P
EU X
sin
结论：由于XⅠ< XⅢ< XⅡ， 所以PMI>PMⅢ>PMII
（二）暂态稳定的定性分析
但以三相短路作为暂态稳定的条件是很不经济的。因此我 国电力系统目前是以不对称短路作为暂态稳定研究的基础，逐 步把暂态稳定的水平提高到三相短路上来。
由大扰动引起的电力系统暂态过程是一个由电磁暂态过程和发 电机组转子机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程，即机电 暂态过程。
精确地确定电力系统所有电磁变量和机械运动变量在暂态过程 中的变化是非常复杂和困难的，从解决实际工程问题来说，往 往是不必要的。
第十三章 电力系统暂态稳定性
第一节 暂态稳定概述
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后 各发电机是否能继续保持同步运行的问题。
（一）引起电力系统大扰动的主要原因 1.负荷的突然变化。如切除或投入大容量的用户引起较大 的扰动。 2切除或投入系统的主要元件。如切除或投入较大容量的 发电机、变压器和较重要的线路等引起的大的扰动。 3电力系统的短路故障。它对电力系统的扰动最为严重。
减速面积>加速面积，暂态稳定
2.暂态不稳定
若短路故障切除的迟些，δC更大时， 则发电机转子加速时间过长，储存的动 能较多
→在故障切除后，转子转速在运行点到 达PⅢ上的K/点时，仍不能减至同步速 →运行点越过K/点
→PT>P→转子又开始加速 →δ↗→（PT-P）↗→δ↗ →发电机失去同步。
加 速 面 积 abce> 减 速 面 积 edfk/ 暂态不稳定
暂态稳定性分析计算的目的在于确定电力系统在给定的大 扰动下各发电机组能否继续保持同步运行。
因此我们只需要确定表征发电机间是否同步的发电机组转 子运动特性便可以了。
（二）暂态稳定分析中的基本假设 1、忽略发电机定子电流的非周期分量。 2、忽略暂态过程中发电机的附加损耗。 3、当发生不对称短路时，不计负序和零序分量电 流对机组转子运动的影响。 4、不考虑频率变化对系统参数的影响。