电力系统基础精品课程第4章(7).ppt

第11章电力系统的暂态稳定性 内容提要 简单电力系统暂态稳定的定性分析 等面积定则 极限切除角的定义和计算 提高电力系统暂态稳定性的措施 重点 简单电力系统暂态稳定的定性分析 等面积定则 极限切除角的定义和计算 提高电力系统暂态稳定性的措施 难点 极限切除角的计算 一 电力系统暂态稳定的特点 引起电力系统大扰动的原因 负荷的突然变化 切除或投入系统的主元件 发生短路故障 系统受大扰动时 表征系统运行状态的各电磁参数都要发生急剧变化 但是 由于原动机调速器具有较大的惯性 它必须经过一定时间后才能改变原动机的功率 这样 Pe与PT间失去平衡 产生不平衡转矩 二 基本假设 1忽略定子电流的非周期分量和与它对应的转子电流的周期分量 这意味着定子回路交流分量的电流和与之对应的磁链可以突变 电感电路的电流可以突变 闭合绕组的合成磁链不在守恒 系统中的电压和电磁功率也可以突变 2发生不对称故障时 不计负序和零序分量电流对转子运动的影响 3忽略暂态过程中发电机的附加损耗 4不考虑频率变化对系统参数的影响 三 近似计算中的简化 1 发电机简化的数学模型 2 不考虑原动机调速器的作用 3 电力系统负荷用简化的数学模型 2简单电力系统暂态稳定的定性分析 一 各种运行情况下的功率特性 1 正常运行时功角特性 2 发生故障时功角特性 相当于在短路点接入一个短路附加阻抗Z 或电抗X 此时 发电机与系统间的转移电抗 3 故障切除后功角特性 系统电抗 1 正常运行情况下 2 短路瞬间 3 故障切除瞬间 4 故障切除瞬后 5 最后 三 等面积定则 四 极限切除角 五 简单电力系统暂态稳定判断的极值比较法 例11 1一简单电力系统的接线如题图所示 设输电线路某一回路的始端发生两相接地短路 试计算为保持瞬态稳定而要求的极限切除角度 解 1 选择基值 参数计算取 求得正常运行时正序 负序和零序等值电路中的参数 如题图11 2 a b 所示 将发电机的惯性时间常数归算到 各序等值电路 2 计算系统正常运行方式 决定和 此时系统总电抗为 发电机的瞬态电势为 3 故障后的功率特性 由题图11 2 b 的负序 零序网络可得故障点的负序 零序等值电抗为 所以加在正序网络故障点上的附加电抗为 于是故障时等值电路如题图11 2 c 所示 故 所以故障时发电机最大功率为 4 故障切除后的功率特性 故障切除后的等值电路如题图11 2 d 所示 此时最大功率为 5 计算极限切除角为 一 分段计算法 6发电机转子运动方程的数值解法 分段计算法的基本思路是将转子运动过程分成一系列很小的时间段 t 称计算步长 并假设 二 改进欧拉法 是一种常用的求解非线性微分方程的解法 1 欧拉法 欧拉折线法 2 改进欧拉法 1快速切除故障 七 提高电力系统暂态稳定性的控制 一 故障的快速切除和自动重合闸 a快速切除 稳定 b慢速切除 不稳定 c瞬时切除 稳定 2 自动重合闸 1 双回路的三相重合闸如图所示电力系统 双回路中有一回路发生了瞬间短路故障 有 无三相自动重合闸运行情况的变化如图b c所示 2 单回路的单相重合闸超高压电力线路故障 90 以上是单相接地短路 且大多数是瞬间故障 对此可采用按相断开和按相重合的单相重合闸 如图b c所示 2 自动重合闸 二 提高发电机输出的电磁功率 1 发电机强行励磁 系统故障发电机端电压降低时 迅速 大幅度地增加励磁 从而提高发电机电动势 增加发电机输出的电磁功率 励磁指标 强励倍数励磁电压响应比 2 发电机采用电气制动 发生不对称故障时 中性点经小电阻Rg接地 3 变压器中性点经小电阻接地 正常运行时 三相对称电阻不起作用 中性点未接电阻时 发电机电磁功率 中性点经小电阻接地时 发电机电磁功率 功率中增加了一项固有功率 而由于Rg的存在 Z0 增大 三 减小原动机输出的机械功率 1 汽轮机快关汽门 水轮机油动机时间常数不能过小 水轮机的机械功率PT 定值 2 连锁切机 四 防止系统