chap电力系统运行稳定性.pptx

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1、5.3 5.3 发电机的功率特性发电机的功率特性简单简单“单机单机-无限大无限大”电力系统及其等值电路：电力系统及其等值电路：受受受受端端端端系系系系统统统统容容容容量量量量相相相相对对对对于于于于发发发发电电电电机机机机来来来来说说说说很很很很大大大大，以以以以至至至至可可可可以以以以认认认认为为为为发发发发电电电电机机机机输输输输出出出出功功功功率率率率变变变变化化化化时时时时，受受受受端端端端母线电压的幅值和频率均保持不变。母线电压的幅值和频率均保持不变。母线电压的幅值和频率均保持不变。母线电压的幅值和频率均保持不变。第1页/共27页1 1隐极机的功率特性隐极机的功率特性第2页/共27页

2、功角功角电磁参数：电磁参数：表示各发电机电势间相对差。机械运动参数：机械运动参数：表示各发电机转子间相对空间位置。隐极机功角特性：隐极机功角特性：角随时间的变化可以用来描述各发电机转子间的相对运动。角随时间的变化可以用来描述各发电机转子间的相对运动。角随时间的变化可以用来描述各发电机转子间的相对运动。角随时间的变化可以用来描述各发电机转子间的相对运动。第3页/共27页送送端端发发电电机机MT（PT）：原动机转矩（功率），推推动动转子旋转。Me（Pe）：发电机转矩（功率），制制止止转子旋转。正常运行时：PT=Pe=P0受受端端发发电电机机发电机以恒定速度与受端系统等值发电机同步旋转（N），功角保

3、持不变。功功角角的的含含义义第4页/共27页2 2凸极机的功率特性凸极机的功率特性基本电磁功率基本电磁功率基本电磁功率基本电磁功率附加电磁功率，由直轴附加电磁功率，由直轴附加电磁功率，由直轴附加电磁功率，由直轴和交轴磁阻不等引起，和交轴磁阻不等引起，和交轴磁阻不等引起，和交轴磁阻不等引起，又称磁阻功率。又称磁阻功率。又称磁阻功率。又称磁阻功率。第5页/共27页5.4 5.4 电力系统的静态稳定性电力系统的静态稳定性静静态态稳稳定定：指指电电力力系系统统在在正正常常运运行行状状态态下下，经经受受小小扰动扰动后恢复到原来运行状态的能力。后恢复到原来运行状态的能力。正常运行状态下的正常运行状态下的开

4、关操作、负荷正开关操作、负荷正常变化等。常变化等。以隐极机功角特性为例分析：平衡点（机械=电磁）：a和b1 1静态稳定初步概念静态稳定初步概念第6页/共27页a点运行点运行,受到小扰动：受到小扰动：功角：功角：a a ,=a -a0，增加增加电磁功率：电磁功率：PaPa ,Pe=Pa -Pa0，增增加加机械功率：机械功率：PT=P0=Pa不变不变电磁电磁机械机械 产生产生制动性制动性不平衡不平衡转矩转矩发电机转速发电机转速下降下降，功角，功角减减小小衰减振荡后恢复到运行点衰减振荡后恢复到运行点a。第7页/共27页a点运行点运行,受到小扰动：受到小扰动：功角：功角：a a ,=a -a0，减减小

5、小电磁功率：电磁功率：PaPa ,Pe=Pa-Pa0，减小减小机械功率：机械功率：PT=P0=Pa不变不变电磁电磁机械机械 产生产生加速性加速性不平衡不平衡转矩转矩发电机转速发电机转速上升上升，功角，功角增增加加衰减振荡后恢复到运行点衰减振荡后恢复到运行点a。结论：结论：a a点运行点运行是是稳定稳定的。的。第8页/共27页b点运行点运行,受到小扰动：受到小扰动：功角：功角：b b ,=b -b0，增加增加电磁功率：电磁功率：PbPb ,Pe=Pb -Pb0，减减小小机械功率：机械功率：PT=P0=Pb不变不变电磁电磁机械机械 产生产生加速性加速性不平衡不平衡转矩转矩发电机转速发电机转速上升上

6、升，功角，功角增增加加失去稳定。失去稳定。第9页/共27页b点运行点运行,受到小扰动：受到小扰动：功角：功角：b b ,=b -b0，增加增加机械功率：机械功率：PT=P0=Pb不变不变电磁电磁机械机械 产生产生制动性制动性不平衡不平衡转矩转矩发电机转速发电机转速下降下降，功角，功角减小减小由由b过渡到过渡到a点。点。结论：结论：b b点运行点运行是是不稳定不稳定的。的。第10页/共27页对对于于简简单单电电力力系系统统，要要具具有有运运行行的的静静态态稳稳定定性性，必必须须运运行行在在功功率率特特性性的的上上升升部部分分，电电磁磁功功率率增增量量 Pe 和角度增量和角度增量 总具有相同的符号

7、。总具有相同的符号。第11页/共27页2 2功率极限与静态稳定储备系数功率极限与静态稳定储备系数第12页/共27页 实际运行中，为了整个系统的安全运行，应使发电机的运行点离稳定极限一定的距离，即保持有一定的稳稳定定储储备备，以便使系统有能力应对经常出现的一些扰动而不致丧失静态稳定。P P P Pmaxmaxmaxmax：静静静静 态态态态 稳稳稳稳 定定定定 的的的的功率极限。功率极限。功率极限。功率极限。P P P P0 0 0 0：正正正正常常常常运运运运行行行行时时时时输输输输送功率。送功率。送功率。送功率。KP越大：稳定程度高，但输送功率受限。越大：稳定程度高，但输送功率受限。KP过小

8、：稳定度太低，降低系统运行可靠性。过小：稳定度太低，降低系统运行可靠性。根据情况选择合适值。根据情况选择合适值。第13页/共27页3 3提高电力系统静态稳定性的措施提高电力系统静态稳定性的措施l 提高系统运行电压提高系统运行电压 系统中应装设足够的无功电源。系统中应装设足够的无功电源。l 提高电压等级提高电压等级 大幅度提高极限输送功率时。大幅度提高极限输送功率时。（1）提高系统电压）提高系统电压U第14页/共27页l 采用自动励磁调节器。采用自动励磁调节器。（2）提高发电机电势）提高发电机电势Eq Eq一定，一定，IG UG IG UG增增加加发发电电机机励励磁磁电电流流IEF Eq UG

9、维持端电压不变维持端电压不变第15页/共27页 当当发发电电机机由由某某一一给给定定的的运运行行条条件件开开始始增增加加输输出出功功率率时时，随随着着的的增增大大，电电势势Eq也也增增大大，发发电电机机的的工工作作点点将将从从Eq较较小小的的正正弦弦曲曲线线过渡到过渡到Eq较大的正弦曲线上。较大的正弦曲线上。有有励励磁磁调调节节器器作作用用时时，发发电电机机的的功功率率特特性性曲曲线线明明显显高高于于无无励励磁磁调调节节器器的的功功率率特特性性曲曲线线。而而且且在在90的的某某一一范范围围内内，功功率率特特性性曲线仍然具有上升的性质。曲线仍然具有上升的性质。第16页/共27页 采采用用分分裂裂

10、导导线线，这这可可以以使使线线路路电电抗抗约约减减少少20%，而而且且还还能能减减少少或或避避免免电电晕晕所所引引起起的有功功率损耗；的有功功率损耗；采采用用串串联联电电容容补补偿偿，大大幅幅度度地地减减少少线线路路电电抗抗。串串联联电电容容的的容容抗抗与与线线路路的的感感抗抗之之比比称为补偿度称为补偿度，一般取补偿度为，一般取补偿度为0.20.5。（3）减少系统各元件电抗）减少系统各元件电抗Xd l 主要在于减少输电线路电抗。主要在于减少输电线路电抗。第17页/共27页5.5 5.5 电力系统的暂态稳定性电力系统的暂态稳定性1 1暂态稳定初步概念暂态稳定初步概念暂暂态态稳稳定定：指指电电力力

11、系系统统在在某某一一正正常常运运行行方方式式下下突突然然遭遭受受大大扰扰动动后后，能能否否过过渡渡到到一一个个新新的的稳稳定定运行状态，或者恢复到原来运行状态的能力。运行状态，或者恢复到原来运行状态的能力。大负荷突然切大负荷突然切除、电机切除、除、电机切除、短路故障等。短路故障等。以单机以单机无限大系统为例，双回线路短路，切除单线。无限大系统为例，双回线路短路，切除单线。设设正正常常运运行行、故故障障存存在在期期、一一回回线线路路切切除除后后三三者者总总电电抗抗分分别别为为X、X、X，一一般般X X Pm Pm。第18页/共27页第19页/共27页第20页/共27页第21页/共27页2 2面积

12、定则面积定则u 加速面积加速面积由由a、b、c、e所所围围成成，它它代代表表转转子子在在加加速速过过程程中中储储存存的的动动能能，又又等等于于加加速速性性过剩转矩对转子所作的功。过剩转矩对转子所作的功。u 减速面积减速面积由由e、d、f、g围围成成，它它既既代代表表转转子子在在减减速速过过程程中中所所消消耗耗的的动动能能，又又等等于减速性的过剩转矩所作的功。于减速性的过剩转矩所作的功。第22页/共27页当当发发电电机机转转子子耗耗尽尽了了它它在在加加速速期期间间所所储储存存的的全全部部动动能能增增量量时时，=0，它它的功角达到最大值的功角达到最大值max，此时：，此时：u 最大最大可能可能减速

13、面积减速面积e、d、s 所围成的面积。所围成的面积。根根据据最最大大可可能能减减速速面面积积必必须须大大于于加加速速面面积积原原则则，可可以以判断电力系统是否具有暂态稳定性。判断电力系统是否具有暂态稳定性。第23页/共27页 如在某一角度下切除短路故障时，恰好使最大如在某一角度下切除短路故障时，恰好使最大可能减速面积同加速面积相等，这时系统将处于稳可能减速面积同加速面积相等，这时系统将处于稳定的极限情况，通常称此切除角为定的极限情况，通常称此切除角为极限切除角极限切除角，并，并记作记作clim。第24页/共27页3 3提高电力系统暂态稳定性的措施提高电力系统暂态稳定性的措施（1）快速切除故障）

14、快速切除故障 缩缩短短故故障障切切除除时时间间，可可以以使使故故障障切切除除角角c减减小小，从从而而减减小小加加速面积，相应增大减速面积。速面积，相应增大减速面积。（2）实行快速强行励磁）实行快速强行励磁 迅迅速速提提高高发发电电机机的的电电势势，提提高高故故障障时时和和故故障障切切除除后后发发电电机机的的功率特性功率特性。（3）采用自动重合闸装置）采用自动重合闸装置在在故故障障发发生生后后，由由继继电电保保护护装装置置启启动动断断路路器器把把故故障障线线路路切切除除；故障消失后，又立即自动将这一线路重新投入运行。故障消失后，又立即自动将这一线路重新投入运行。第25页/共27页（4）改善原动机的调节特性）改善原动机的调节特性 实行快速调节，使原动机的的功率变化能接近跟上电实行快速调节，使原动机的的功率变化能接近跟上电磁功率的变化，减小机组轴不平衡功率。磁功率的变化，减小机组轴不平衡功率。（5）采用电气制动）采用电气制动 在送端发电机附近装设一电阻性负载，当系统发生短在送端发电机附近装设一电阻性负载，当系统发生短路故障而引起发电机产生过剩功率时，自动地投入这路故障而引起发电机产生过剩功率时，自动地投入这一电阻负荷以吸收过剩功率，抑制发电机的加速。一电阻负荷以吸收过剩功率，抑制发电机的加速。第26页/共27页感谢您的观赏！第27页/共27页