36
★ 采用单相自动重合闸
❖ 减速面积比三相 自动重合闸时增加。
❖ 采用单相自动重
合闸的缺点：
要求断路器能分
相操作，还要有故
障选相装置，增加
了设备的复杂性，
且重合闸的动作时
间较长。
37
★ 发电机的强行励磁
发电机强行励磁装置在系统故障后，发电机电 压降低时动作，使发电机的励磁电流增大，减少发 电机电势的衰减，甚至使电势升高，从而对提高电 力系统的暂态稳定有很大的作用。
对于简单无励磁调节的电力系统，两者可视 为相等； ➢③多机系统的静态稳定性是不能简单用功率 判据给予判定的。
15
★ 系统静态稳定储备系数
稳定极限功率
正常运行功率
kp
Psl P0 P0
100%
正常运行方式下
k p ≥ 15%~20%
事故后的运行方式下 k p ≥ 10%
16
9.3 暂态稳定的概念
电力系统在正常工作的情况下，受到一个较大 的扰动后，具有能从原来的运行状态过渡到新的运 行状态，并能在新的状态下稳定地运行的能力。
12
❖ 分析a、b点的异同 相同点：Pa=Pb=PT 不同点：
a点 ： a90， P0 b点 ： b90， P0
13
结论：在简单电力系统且发电机无励磁调节的情况下：
90,dP0 d
系统静态稳定
90o
临界状态
90,dP0 d
系统不稳定
14
说明：
➢①上述结论仅适应于简单电力系统； ➢②功率极限和稳定极限是不同的两个概念，
➢发电机转子运动方程为 转子的机械转距
J
d2
dt2
MT
Me
转子的转动惯量
电磁转距
11
9.2 静态稳定的概念
在小干扰作用下，系统运行状态将偏离原来的 运行状态（即平衡点），若干扰不消失，系统具有 能自动在偏离原来平衡点很小处建立新的平衡点； 或当干扰消失后，系统具有能自动回复到原有的平 衡点的能力，则称电力系统是静态稳定的。
sin
⑵故障时
PII
EU X II
sin
XII XI
P P
30
★ 快速切除故障
❖ 故障切除后
PIII
EU X III
sin
X III X d X T 1 X l X T 2
> > X I I X I I I X I
P P P
31
32
33
极限切除角 c . s l
能保证暂态稳定的最大切除角。即在保持加
第9章 电力系统稳定的基本概念
1
➢1. 同步发电机的机电特性 ➢2. 静态稳定的概念 ➢3. 暂态稳定的概念 ➢4. 提高电力系统稳定性的措施
2
一、稳定的基本概念综述
1.电力系统的稳定运行状态
系统中投入运行的同步发电机都在同步转速下 运转。
保证系统的稳定是保证系统安全可靠运行的重 要问题。
3
2.电力系统暂态过程
降低 X
P态稳定性
（1）定义
（2）判定原则
简单电力系统：
d d
P
0
列写系统的状 态方程，利用 微分方程的特 征方程判断稳 定性
复杂电力系统： 小扰动法
43
★ 二、系统的暂态稳定性 （1）定义 （2）判定原则 简单电力系统：面积定则 复杂电力系统：相对功角
44
X
称为“功率角”，简称“功角”。
❖ 发电机输送的功率极限为
P EU X
90
8
P f () 称为“功角特性”或“功率特性”。
9
二、同步发电机的转子运动特性
10
E和U间的夹角也就是并列运行的两台发电机转 子轴线间的夹角，表征系统两端发电机转子位置的 特性，在这个意义上，功角又可称为“位置角” 。
➢ 功角不稳定与电压不稳定二者相互区别， 又 相互联系。功角失稳有可能引发电压失稳，反 之亦然。
5
9.1 同步发电机的机电特性
转子的运动特性
电磁功率的变化特性
一、同步发电机的功角特性
6
简单电力系统示意图 7
在不计发电机励磁调节作用的情况下（E=常数）， 发电机向系统输送的有功功率
P EU sin
当系统在运行中由于受到某些突然扰动，出现 电流、电压、功率等运行参数的剧烈变化和振荡的 过程。
进入一种新的稳态运行状态
暂态过程
失去稳定
4
3.电力系统稳定的分类
➢ 功角稳定主要与有功功率的平衡相关，其主要 标志是同步发电机组之间的同步运行状态是否 被破坏。
➢ 电压稳定主要与无功功率的平衡相关，其主要 表现为系统的局部或全局是否发生电压的持续 下降或上升。
17
⑴系统正常运行时 ：
PI
EU X ΣI
sin
⑵突然切除一回线：
PII
EU X II
sin
18
19
结论：
保持暂态稳定的条件就是转子在加速过程中所 积累的动能在减速过程中能全部为系统所吸收。
❖转子在加速过程中所积累的动能
A
c Md
a
A+ ∝ S a b c 的面积
20
当发电机的转速偏离同步转速不大时 PM
38
39
三、降低作用在发电机轴上的不平衡转矩
（1）改善原动机的调节特性 （2）电气制动
40
变压器的中性点经小电阻接地，当有零序电流 通过时，也可消耗有功功率，提高系统在接地故障时 的暂态稳定性。
➢ 通常电阻值以4%左右为宜。
41
四、调整线路参数 P EU sin X
采用分裂导线 线路串入电容
26
一、采用 自动励磁 调节装置
27
★ 自动励磁调节装置的任务:
在发电机端电压降低时，自动增大励磁电流来 提高发电机的激磁电势E，使发电机的端电压恢复 正常。
★ 自动励磁调节装置的作用：
⑴提高系统的稳定极限功率； ⑵扩大稳定运行范围。
28
二、故障后 进行合理操 作
29
⑴正常运行时
PI
EU X I
❖ 在减速过程中系统所能吸收的能量
A
d Md
c
A ∝ S c d d 的面积
21
22
23
★ 面积定则
(判别简单电力系统暂态稳定的基本准则)：
加速面积 S a b c ＜ 减速面积 S c d e
系统保持暂态稳定
＞ 加速面积 S a b c
减速面积 S c d e
系统不能保持暂态稳定
24
速面积
S
a
与最大可能的减速面积
bcd
相S d 等e f 的条件
下求得的切除故障的角度。
故障极限切除时间 t c . s l
34
❖ 要提高输送功率必
须减小故障的持续时 间。因此提高继电保 护和断路器的动作时 间可以将原来不稳定 的系统变为稳定系统。
35
★ 采用三相自动重合闸
❖ 重合闸可以使 减速面积增大， 从而提高了系统 的稳定性。
说明：
➢ ①面积原则仅适用于简单电力系统； ➢ ②对于多机系统，面积原则不适用，通常用相对
功角的变化趋势予以判定。
25
9.4 提高电力系统稳定性的措施
★ 提高电力系统稳定性的基本原则：
➢ 提高静态稳定性：增加发电机的电势；减小系 统各元件的电抗。
➢ 提高暂态稳定性：减小暂态过程中作用在发电 机转轴上的不平横转矩以及不平横转矩作用的 时间。