第六章電力系統(tǒng)穩(wěn)定概述PPT課件

1、原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)提供的電磁轉(zhuǎn)矩平衡？轉(zhuǎn)子維持同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子加速或減速原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩是由發(fā)電廠動(dòng)力部分的運(yùn)行狀態(tài)決定的發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由發(fā)電機(jī)及其聯(lián)接的電力系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)決定的第1頁/共81頁干擾運(yùn)行狀態(tài)改變轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩不平衡轉(zhuǎn)速變化實(shí)際系統(tǒng)中的小擾動(dòng)和大擾動(dòng)都很常見要求系統(tǒng)受到各種擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)組經(jīng)過一段過程的運(yùn)動(dòng)變化仍能恢復(fù)同步運(yùn)行，則系統(tǒng)仍是穩(wěn)定的。第2頁/共81頁第3頁/共81頁第4頁/共81頁第5頁/共81頁電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則 1、保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求； 2、電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)； 3、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算分析； 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的管理。第6頁/

2、共81頁1、保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求 1.1 總體要求 1.2 電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 1.3 無功平衡及補(bǔ)償 1.4 對機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)及廠網(wǎng)協(xié)調(diào)的要求 1.5 防止電力系統(tǒng)崩潰 1.6 電力系統(tǒng)全停后的恢復(fù) 第7頁/共81頁1.1 總體要求 A) 為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，維持電網(wǎng)頻率、電壓的正常水平，系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備和有功、無功備用容量。備用容量應(yīng)分配合理，并有必要的調(diào)節(jié)手段。在正常負(fù)荷波動(dòng)和調(diào)整有功、無功潮流時(shí)，均不應(yīng)發(fā)生自發(fā)振蕩。 B) 合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。 C) 正常運(yùn)行方式下，系統(tǒng)中任一元件發(fā)生單一故障時(shí)，不應(yīng)導(dǎo)致主系統(tǒng)非同步運(yùn)行，不應(yīng)發(fā)生頻率和電壓崩潰。

3、第8頁/共81頁1.1 總體要求 D) 在事故后經(jīng)調(diào)整的運(yùn)行方式下，系統(tǒng)仍應(yīng)有規(guī)定的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備，并滿足再次發(fā)生單一元件故障后的暫態(tài)穩(wěn)定和其它元件不超過規(guī)定事故過負(fù)荷能力的要求。 E) 電力系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞時(shí)，必須有預(yù)定的措施，以防止事故范圍擴(kuò)大，減少事故損失。 F) 低一級電網(wǎng)中的任何元件發(fā)生各種類型的單一故障均不得影響高一級電壓電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。第9頁/共81頁電力系統(tǒng)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下，突然受到任意的小干擾后，能恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下，突然受到大干擾后能夠過渡到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。第10頁/共81頁了解系統(tǒng)中各類旋轉(zhuǎn)電機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)

4、的機(jī)電動(dòng)態(tài)特性電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過程同 步 發(fā)電 機(jī) 組的 機(jī) 電特性自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用原理和數(shù)學(xué)模型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)電特性綜合負(fù)荷特性第11頁/共81頁假設(shè)受端系統(tǒng)容量相對于發(fā)電機(jī)來說很大，則發(fā)電機(jī)輸送任何功率時(shí)，受端母線電壓的幅值和頻率均不變（即無限大容量母線）。12ddTLTXXXXX根據(jù)等值電路畫出正常運(yùn)行情況下的相量圖第12頁/共81頁根據(jù)等值電路畫出正常運(yùn)行情況下的相量圖UqEIdjIXcosdjIXdqcossinIXEqedsinE UPX便得兩端同時(shí)乘以 ，計(jì)及發(fā)電機(jī)輸出功率ecosPPUIdU X當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢Eq和受端電壓V均為恒定時(shí)，傳輸功率Pe是角度 的正弦函數(shù)。由相量圖

5、知第13頁/共81頁qEdsinE UPX 為 和 之間的相位角。因?yàn)閭鬏敼β实拇笮∨c相位角 密切相關(guān)，因此又稱 為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角的關(guān)系 稱為“功角特性”或“功率特性”e( )PfqEUEP( )EPf第14頁/共81頁功角 的討論功角在電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的研究中占有特別重要的地位。它除了表示電勢 和電壓 之間的相位差（即系統(tǒng)的電磁關(guān)系）外，還表明了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對空間位置（稱為“位置角”）。qEU功角隨時(shí)間的變化描述了各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，恰好是判斷各發(fā)電機(jī)之間是否同步運(yùn)行的依據(jù)。功角因此具有電氣量電氣量和機(jī)械量機(jī)械量的雙重身份第1

6、5頁/共81頁功角 的討論TPPqE正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率為PE=P0.此時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上作用著兩個(gè)轉(zhuǎn)矩：一個(gè)是原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩（PT），它推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；一個(gè)是與發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，它制止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在正常情況下，兩者相互平衡，即PT= PE=P0,因而發(fā)電機(jī)以恒定速度旋轉(zhuǎn)，且與受端系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同（指電角度），即兩者同步運(yùn)行，功角保持不變。第16頁/共81頁功角 的討論TPPqE設(shè)想把送端發(fā)電機(jī)和受端系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子移到一處，則功角就是兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸線間用電角度表示的相對空間位置角。因?yàn)閮蓚€(gè)發(fā)電機(jī)電角度相同，所以相對位置保持不變。第17頁/共81頁 如果增大送端發(fā)電機(jī)的

7、原動(dòng)機(jī)的功率，使PT1P0時(shí)，則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩平衡便受到破壞。由于原動(dòng)機(jī)功率大于發(fā)電機(jī)的電磁功率，所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子便加速使其轉(zhuǎn)速高于受端系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對空間位置便要發(fā)生變化，功角增大。當(dāng)功角增大后，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率也增大，直至PE=P0 = PT1 為止。此時(shí)，作用在送端發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到平衡，送端發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速又恢復(fù)到與受端的相同，保持同步運(yùn)行，功角也增加直至不變。系統(tǒng)在新情況下穩(wěn)定運(yùn)行。第18頁/共81頁EP( )EPfaae0aPPP在 a 點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，假定受微小擾動(dòng)，運(yùn)行點(diǎn)變動(dòng)到 點(diǎn)a產(chǎn)生正的電磁功率增量原動(dòng)機(jī)功率保持T0PP轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生制動(dòng)性的不平衡轉(zhuǎn)

8、矩，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降，功角減小。經(jīng)衰減振蕩后，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到原來運(yùn)行點(diǎn)a。aa0TPPaPaa如果擾動(dòng)后，產(chǎn)生負(fù)的電磁功率增量，是否穩(wěn)定？第19頁/共81頁EP( )EPfaa0TPPaPaaaae0aPPP若受擾動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的角度增量則電磁功率增量也為負(fù)發(fā)電機(jī)將受加速性的不平衡轉(zhuǎn)矩作用而恢復(fù)到點(diǎn)a運(yùn)行。所以在點(diǎn)a的運(yùn)行是穩(wěn)定的。aaaP第20頁/共81頁在a點(diǎn)運(yùn)行小擾動(dòng)后功角的變化第21頁/共81頁EP( )EPfbbbbbb在b點(diǎn)運(yùn)行，正的角度增量bbebbPPP電磁功率減小而產(chǎn)生負(fù)的電磁功率增量于是，轉(zhuǎn)子在加速性不平衡轉(zhuǎn)矩作用下開始升速，使功角增大。隨著功角 增大，電磁功率繼續(xù)減小，發(fā)電

9、機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加。這樣送端和受端的發(fā)電機(jī)便不能繼續(xù)保持同步運(yùn)行，即失去了穩(wěn)定。在b點(diǎn)運(yùn)行是否穩(wěn)定？第22頁/共81頁EP( )EPfbbbbbb在b點(diǎn)運(yùn)行，bbebbPPP若受擾而獲得負(fù)的角度增量則將產(chǎn)生正的電磁功率發(fā)電機(jī)將由b點(diǎn)過渡到a點(diǎn)所以，點(diǎn)b運(yùn)行是不穩(wěn)定的。第23頁/共81頁在b點(diǎn)運(yùn)行小擾動(dòng)后功角的變化第24頁/共81頁靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念： 所謂靜態(tài)穩(wěn)定，就是電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小擾動(dòng)后，獨(dú)立地恢復(fù)到它原來的運(yùn)行狀態(tài)的能力。EP( )EPfaa0TPPaPaaaaaP對于簡單電力系統(tǒng)，要具有運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性，必須運(yùn)行到功率特性的上升部分。在這部分，電磁功率增量和角度增量總是具有相同的符

10、號。而在功率特性下降部分，兩者總具有相反的符號。第25頁/共81頁靜態(tài)穩(wěn)定的初步概念： 所謂靜態(tài)穩(wěn)定，就是電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小擾動(dòng)后，獨(dú)立地恢復(fù)到它原來的運(yùn)行狀態(tài)的能力。EP( )EPfaa0TPPaPaaaaaP靜穩(wěn)判據(jù)：靜穩(wěn)判據(jù)：0ePe0dPd寫成極限形式第26頁/共81頁暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念電力系統(tǒng)具有靜態(tài)穩(wěn)定性是穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。但是當(dāng)電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)（短路、切除輸電線路等）時(shí)，是否能夠保持穩(wěn)定性的問題是暫態(tài)穩(wěn)定研究的內(nèi)容。討論簡單電力系統(tǒng)突然切除一回輸電線路的情況第27頁/共81頁d IdT1LT212XXXXXqId IsinE VPX正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的總電抗功率特性為d

11、 IIdT1LT2XXXXXqIId IIsinE VPX切除一回線路后，系統(tǒng)總電抗相應(yīng)的功率特性為顯然d IId IXX第28頁/共81頁 不考慮發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過程和勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用，假定 保持不變，可得功率特性曲線如圖qE達(dá)到c點(diǎn)處，轉(zhuǎn)矩平衡，由于轉(zhuǎn)子的慣性，功角將繼續(xù)增大而越過點(diǎn)c。之后，當(dāng) 功 角 繼 續(xù) 增 大時(shí)， ，發(fā)電機(jī)開始減速， 開始減小并在d點(diǎn)達(dá)到零值。TePP正常運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)a，0eTPPP切除線路瞬間運(yùn)行于點(diǎn)b原動(dòng)機(jī)保持 ，則 ，發(fā)電機(jī)加速 。于是送、受端出現(xiàn)正的相對速度 功角開始增大。發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)由b向c點(diǎn)變動(dòng)。T0PP0TePPEP( )EPfabcd第29頁/共81頁

12、不考慮發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過程和勵(lì)磁調(diào)節(jié)作用，假定 保持不變，可得功率特性曲線如圖qEEP( )EPfabcd 于是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始小于受端發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在d點(diǎn)， ，送、受端恢復(fù)同步，功角不再增大并抵達(dá)它的最大值 。此刻電磁功率仍大于原動(dòng)機(jī)功率，發(fā)電機(jī)繼續(xù)減速。0max0功角開始減小，工作點(diǎn)向c點(diǎn)移動(dòng)。由于慣性將越過c點(diǎn)而在b點(diǎn)附近 再次為零，功角不再減小而達(dá)到最小值 。以后功角又開始增大。由于各種損耗，功角變化將是一種減幅振蕩。min 最后在點(diǎn)c處，同時(shí)達(dá)到 和 ，建立了新的穩(wěn)定運(yùn)行0a0Pemax第30頁/共81頁 也可能是另外一種過程和結(jié)局EPabccc0cr 從點(diǎn)c開始，轉(zhuǎn)子減速，相對速度 減

13、小。因?yàn)?，所以功角仍增大。如果 還未降到零時(shí)，功角已達(dá)到臨界角 （對應(yīng) 點(diǎn)），則因?yàn)?，故功角將繼續(xù)增大而越過點(diǎn) ，因而轉(zhuǎn)子上的不平衡轉(zhuǎn)矩又變成加速性了。于是 又開始增加，功角將繼續(xù)增大，使發(fā)電機(jī)與受端系統(tǒng)失去同步，破壞了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。0crcc0第31頁/共81頁暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念：暫態(tài)穩(wěn)定的初步概念： 電力系統(tǒng)具有暫態(tài)穩(wěn)定性，一般是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，受到一個(gè)大的擾動(dòng)后，能從原來的運(yùn)行狀態(tài)（平衡點(diǎn)），不失去同步地過渡到新的運(yùn)行狀態(tài)，并在新的運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定地運(yùn)行。第32頁/共81頁負(fù)荷穩(wěn)定的概念電力系統(tǒng)的負(fù)荷中，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷又占主要成分。其中，除一部分同步電動(dòng)機(jī)之外，大部分為異步電

14、動(dòng)機(jī)。對于同步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，與同步發(fā)電機(jī)一樣存在受擾動(dòng)后能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行的穩(wěn)定性問題。對于異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，由于異步電動(dòng)機(jī)也是一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，同樣存在與轉(zhuǎn)矩平衡有關(guān)的運(yùn)行穩(wěn)定性問題。有這樣一些情況：當(dāng)負(fù)荷點(diǎn)的運(yùn)行電壓過低或異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷過重時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)會(huì)迅速減速以致停轉(zhuǎn)，從而破壞了負(fù)荷的正常運(yùn)行。停轉(zhuǎn)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)吸收的有功功率變得很小，使系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)輸出功率變化從而引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)，有時(shí)可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)之間失去同步。第33頁/共81頁以負(fù)荷為異步電動(dòng)機(jī)為例由圖可見，有兩個(gè)平衡點(diǎn)a、b。在a點(diǎn)，受擾動(dòng)后，轉(zhuǎn)差產(chǎn)生增量s轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生加速性不平衡轉(zhuǎn)矩eMMMM（或用功率表示為 ）eMP

15、PP 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)差減小，最終恢復(fù)到點(diǎn)a運(yùn)行。如擾動(dòng)產(chǎn)生負(fù)的 ，運(yùn)行點(diǎn)也將回到點(diǎn)a。s所以在點(diǎn)a的運(yùn)行是穩(wěn)定的，在點(diǎn)b的運(yùn)行是不穩(wěn)定的。負(fù)荷穩(wěn)定性：負(fù)荷穩(wěn)定性： 負(fù)荷在正常運(yùn)行中受到擾動(dòng)后能保持在某以恒定轉(zhuǎn)差下繼續(xù)運(yùn)行的能力。負(fù)荷靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：負(fù)荷靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)：0Ms 用功率形式表示e0dP ds 在b點(diǎn)，受擾產(chǎn)生正的 后，由圖可見， ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)差繼續(xù)增大，直至電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。eMMMsssssMMcrcremaxe2第34頁/共81頁電壓穩(wěn)定性的概念返 發(fā)電廠經(jīng)過一定距離的輸電線向負(fù)荷中心供電的系統(tǒng)中，當(dāng)電源電壓和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變時(shí)，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓會(huì)隨著負(fù)荷功率的增加而緩慢下降，

16、當(dāng)負(fù)荷功率增加到一定限值時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓將發(fā)生不可控制的急劇下降，這就是所謂的“電壓崩潰電壓崩潰”現(xiàn)象。電壓失穩(wěn)主要同負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性有關(guān)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)：負(fù)荷節(jié)點(diǎn)靜態(tài)電壓穩(wěn)定判據(jù)：0dVdP負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓的下降總可以換取網(wǎng)絡(luò)送達(dá)功率的增加系統(tǒng)穩(wěn)定電壓的降低將導(dǎo)致功率的減少系統(tǒng)不穩(wěn)定第35頁/共81頁第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 根據(jù)旋轉(zhuǎn)物體的力學(xué)定律，同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度與作用在轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩之間有如下關(guān)系：TEdJJMMMdt 轉(zhuǎn)子機(jī)械角加速度轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度第36頁/共81頁第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 根據(jù)旋轉(zhuǎn)物體的

17、力學(xué)定律，同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度與作用在轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩之間有如下關(guān)系：TEdJJMMMdt 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量作用在轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩第37頁/共81頁當(dāng)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)時(shí)，其動(dòng)能為：2012KWJ轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)能第38頁/共81頁當(dāng)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)時(shí)，其動(dòng)能為：2012KWJ202KWJ 代入TEdJJMMMdt 202KWdMd t 第39頁/共81頁202KWdMd t 采用標(biāo)幺值，兩端同時(shí)除以基準(zhǔn)值MB（ ）,則得：0BS02KBWdMSdt 由于機(jī)械角速度和電角速度存在下列關(guān)系：00pp p為同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對數(shù)同步電角速度第40頁/共

18、81頁02KBWdMSdt 改寫002JKBTWddMSdtdt 2KJBWTS發(fā)電機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)02ddtdddtdt代入002JKBTWddMSdtdt 可得：第41頁/共81頁220JTdMdt 考慮到發(fā)電機(jī)組的慣性較大，一般機(jī)械角速度的變化不是很大，所以可近似認(rèn)為轉(zhuǎn)矩的標(biāo)幺值等于功率的標(biāo)幺值，即：TEMPP220JTETdPPdt00()TEJddtdPPdtT第42頁/共81頁0(1)1()TEJddtdPPdtT表明了電的機(jī)械的角加速度和轉(zhuǎn)子上不平衡轉(zhuǎn)矩或功率的關(guān)系。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)械轉(zhuǎn)矩或功率和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩或輸出的電磁功率相等。第43頁/共81頁二、發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功率發(fā)

19、電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的公式：EqddqMii可表示發(fā)電機(jī)處于任意暫態(tài)過程時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩如何分析同步發(fā)電機(jī)受到干擾后的機(jī)電暫態(tài)過程呢？分析同步發(fā)電機(jī)受到干擾后的機(jī)電暫態(tài)過程轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式同步電機(jī)回路基本方程分析計(jì)算短路電流分析穩(wěn)定問題時(shí)忽略忽略第44頁/共81頁簡化包括兩個(gè)方面：（1）只計(jì)及發(fā)電機(jī)定子電流中的正序基頻交流分量產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩或功率，忽略暫態(tài)過程中定子電流的其它分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或功率。也就是忽略定子的暫態(tài)過程。（2）對于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)暫態(tài)過程的不同簡化，將影響發(fā)電機(jī)等值電動(dòng)勢的取值。第45頁/共81頁討論同步發(fā)電機(jī)在以下幾個(gè)假設(shè)條件下的電磁功率 1）略去發(fā)電機(jī)定子繞組電阻； 2）設(shè)機(jī)組轉(zhuǎn)速接近同

20、步轉(zhuǎn)速； 3）不計(jì)定子繞組中的電磁暫態(tài)過程； 4）發(fā)電機(jī)的某個(gè)電動(dòng)勢為恒定，如空載電動(dòng)勢或暫態(tài)電動(dòng)勢甚至端電壓。簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率多機(jī)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率第46頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)第47頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)第48頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗

21、表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)第49頁/共81頁以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)0qqdddqdEUI xUI x代入有功功率的表達(dá)式：Re()Re ()()Edqdqd dq qPUIUjUIjIU IU I0U|0|I0qU0qE0E0qEqd0ddjIx0djI x第50頁/共81頁()sinqqdEqdqddqdqddEUUPUUxxE UE Uxx得到以空載電動(dòng)勢時(shí)表示的功率表達(dá)式為：Eq為常數(shù)時(shí)隱極機(jī)的功角關(guān)系式第51頁/共81頁Eq為常數(shù)時(shí)隱極機(jī)的功角圖EqPqdE Ux09012015060300180該圖為簡單系統(tǒng)中的隱極發(fā)電機(jī)，在Eq為常數(shù)情況

22、下的有功功率和功角的關(guān)系曲線，此曲線為一正弦曲線，最大值為頂點(diǎn)值，也是該種情況下的功率極限。第52頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)第53頁/共81頁以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)由圖6-3可得：0qqdddqdEUI xUI x代入有功功率的表達(dá)式：2()sinsin 22qqdEqdqddqdddddEUUPUUxxE UxxUxxx 第54頁/共81頁暫態(tài)電動(dòng)勢為常數(shù)時(shí)隱極發(fā)電機(jī)的有功功率的功角特性圖EqP09012015060300180發(fā)電機(jī)的電磁功率也僅

23、是功角的函數(shù)。由于暫態(tài)電抗和同步電抗不相等，出現(xiàn)一個(gè)按兩倍功角正弦變化的功率分量，稱為暫態(tài)磁阻暫態(tài)磁阻功率功率。由于它的存在，功角特性曲線發(fā)生畸變，使功率極限略有增加，并且極限值出現(xiàn)在功角大于九十度處。第55頁/共81頁2()sinsin 22qqdEqdqddqddddEUUPUUxxE UxxUxx 近似工程計(jì)算中對上式作進(jìn)一步簡化：1、用電動(dòng)勢 代替 ；EqEsinEdE UPx2、用角度 代替 ；1sin(1)sinddxUEx討論第56頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)

24、端電壓為常數(shù)第57頁/共81頁發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)由隱極機(jī)相量圖可直接寫出發(fā)電機(jī)的功率為：sinGGUGeU UPxeTLxxx發(fā)電機(jī)端與無限大母線間電抗類似可得：1sin(1)sineGGdxUUx第58頁/共81頁簡單系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的功率隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極式發(fā)電機(jī)的功角特性以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)第59頁/共81頁(1) 以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)0qqdddqqEUI xUI xEddqqPU IU I代入2()sinsin22qqdEqdqdqqdqddqEUUPUUxxE UxxUxx x0U|0|I0qU0qE0

25、E0qEq0ddjIx0djI xQE第60頁/共81頁（2）以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)0qqdddqqEUI xUI x2sinsin22qqdE qdqdE UxxUPxx x第61頁/共81頁EqP090120150603001802sinsin22qqdE qdqdE UxxUPxx x第62頁/共81頁(3) 發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)的功率表達(dá)式sinGGUGeU UPxeTLxxx1sin(1)sineGGqxUUx第63頁/共81頁sinqEqdE UPx空載電動(dòng)勢為常數(shù)時(shí)的功率表達(dá)式為：暫態(tài)電動(dòng)勢為常數(shù)時(shí)的功率表達(dá)式為：2sinsin 22qddEqddE UxxUPxx si

26、nEdE UPx1sin(1)sinddxUEx近似計(jì)算第64頁/共81頁發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)時(shí)的功率表達(dá)式：sinGGUGeU UPx第65頁/共81頁以空載電動(dòng)勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)2sinsin22qdqEqddqE UxxUPxx x以暫態(tài)電動(dòng)勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)2sinsin22qqdE qdqdE UxxUPxx x發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)的功率表達(dá)式sinGGUGeU UPx1sin(1)sineGGqxUUx第66頁/共81頁多機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)功率 若系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)，近似地將發(fā)電機(jī)以一等值電抗和電動(dòng)勢來表示，負(fù)荷用恒定阻抗等值，則每臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率有簡明表達(dá)式。 （1）多機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電

27、機(jī)功率 （2）兩機(jī)系統(tǒng)的功率特性第67頁/共81頁（1）多機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)功率 若網(wǎng)絡(luò)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中G個(gè)節(jié)點(diǎn)上接有發(fā)電機(jī)，則在G個(gè)節(jié)點(diǎn)上應(yīng)接入個(gè)發(fā)電機(jī)的等值電抗和電動(dòng)勢。 用恒定導(dǎo)納表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)21()DDDDyPjQUUD潮流計(jì)算所得該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓模值PD、QD潮流計(jì)算所得該負(fù)荷節(jié)點(diǎn) 所吸收的有功、無功功率第68頁/共81頁接入發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等值電路后的網(wǎng)絡(luò)模型發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率是什么？第69頁/共81頁1Re()Re()GEiiiijijjPE IEEY1(cossin)GijijijijijjEE GB21(cossin)Giiiijijijijijjj iEGEE GB21sin()Giiiijijijijjj iEGEE Y1ijijijtgGB第70頁/共81頁討論：發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率與什么因素有關(guān)？21sin()GEiiiiijijijijjj iPEGEE Y為 和 之間的夾角；ijiEjE1ijijijtgGB任一發(fā)電機(jī)發(fā)出功率是該發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢相對于其他發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢相量的相角差的函數(shù)。在系統(tǒng)含有兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)時(shí)，就無法作出發(fā)電機(jī)的功角特性曲線。第71頁/共81頁（2）兩機(jī)系統(tǒng)的功率特性21sin()GEiiiiijijijijjj iPEGEE Y211111212121212211112121212(cossin)sin()EPEGE E GBEGE