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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第九章,機(jī)組的機(jī)電特性,第三篇 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程式,9.1,發(fā)電機(jī)的功,-,角特性方程式,9.2,異步電動機(jī)組的機(jī)電特性,9.3,自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對功角特性的影響,9.4,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，,是指當(dāng)電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否繼續(xù)運(yùn)行的能力。如果能夠繼續(xù)運(yùn)行，則認(rèn)為系統(tǒng)在該運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的；反之，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的,。,按遭受干擾的大小分為,靜態(tài)穩(wěn)定性,和,暫態(tài)穩(wěn)定性,。,靜態(tài)
2、穩(wěn)定性：,指系統(tǒng)受到小干擾后，能否恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。,暫態(tài)穩(wěn)定性：,指系統(tǒng)受到大干擾（短路、斷線等），能否恢復(fù)到原來運(yùn)行狀態(tài)或過渡到新的平衡狀態(tài)的能力。,9.1,同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動方程式,一,.,機(jī)械轉(zhuǎn)矩方程式,同步,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動,的,方程,為,-,原動機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；,N m,-,發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；,N m,-,機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度；,rad/s,2,-,機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度；,rad/s,-,機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角位移；,rad,-,不平衡轉(zhuǎn)矩或凈加速轉(zhuǎn)矩；,N m,9.1,二,.,同步發(fā)電機(jī)組的基本方程式,在電力系統(tǒng)分析中，采用電氣角度,、電,角速度,來表示轉(zhuǎn)子的運(yùn)動方程,-,電角度
3、；,-,電角速度；,-,同步發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)；,-,同步電角速度；,-,角位移；,轉(zhuǎn)子的相對角速度：,轉(zhuǎn)子的相對或絕對角加速度：,代入機(jī)械轉(zhuǎn)矩方程：,將上式標(biāo)幺化，取轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值,則,即,或,其中,為歸算到功率基準(zhǔn)值 的發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù),(s),若機(jī)組的轉(zhuǎn)速偏離同步轉(zhuǎn)速不大，,由于,則,即不平衡轉(zhuǎn)矩的標(biāo)幺值近似等于不平衡功率的標(biāo)幺值,上式即為同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動的基本方程式。,當(dāng),的單位,rad,時，,當(dāng),的單位,時，,9.1,三,.,將方程式化為全標(biāo)幺值形式,某些場合使用時，需要將,均化為,rad,形式，,即全標(biāo)幺值形式，同學(xué)請參照書本自行學(xué)習(xí)。,注意基準(zhǔn)值的取值。,9.1,四,.,慣性時
4、間常數(shù)及其物理意義,同步發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù),對于單機(jī)組取,單機(jī)組的慣性時間常數(shù)以本機(jī)組 額定容量為基準(zhǔn)時,為同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速時所具有的動能；,為額定轉(zhuǎn)速時,機(jī)組單位容量所具有的動能；,為額定轉(zhuǎn)速時,機(jī)組單位容量所具有動能的,2,倍；,這反映了發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速時的機(jī)械轉(zhuǎn)動的慣性；,當(dāng),可求發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 從,0,上升至 時所需的時間,得,的另一個物理意義：,當(dāng)機(jī)組輸出的電磁轉(zhuǎn)矩 ，輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩,則不平衡轉(zhuǎn)矩 時，機(jī)組從靜止升速至額定轉(zhuǎn)速所需的時間。,慣性時間常數(shù)實際中的計算方法：,-,包括原動機(jī)在內(nèi)的機(jī)組轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)力矩；,-,機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速；,r/min,-,機(jī)組的額定功率；,
5、kVA,在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算中，當(dāng)已選好全系統(tǒng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)功率時，必須將各發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)歸算成統(tǒng)一基準(zhǔn)功率的有名值為,-,以機(jī)組容量 為基準(zhǔn)的慣性時間常數(shù)；,-,以機(jī)組容量 為基準(zhǔn)的慣性時間常數(shù)；,n,臺機(jī)組并列運(yùn)行時,汽輪發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù),816s,；,水輪發(fā)電機(jī)組的慣性時間常數(shù),48s,；,同期調(diào)相機(jī)組的慣性時間常數(shù),24s,；,同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的運(yùn)動方程式，可以描述電力系統(tǒng)受擾動后發(fā)電機(jī)間或發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的相對運(yùn)動，也是用來判斷電力系統(tǒng)受擾動后能否保持穩(wěn)定性的最直接根據(jù)。,發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的運(yùn)動狀態(tài)決定于作用在其軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩，不平衡轉(zhuǎn)矩又取決于機(jī)械轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值。,一般認(rèn)為
6、機(jī)械轉(zhuǎn)矩在機(jī)電暫態(tài)過程中保持不變。電磁轉(zhuǎn)矩計算非常復(fù)雜。,9.2,發(fā)電機(jī)功,-,角特性特征方程式,一,.,隱極式發(fā)電機(jī)的功,-,角特性方程式,發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率和功率角的關(guān)系，稱為發(fā)電機(jī)的功,-,角特性，這是分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的另一個重要基礎(chǔ)方程式。,隱極式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是對稱的，其直軸同步電抗與交軸同步電抗是相等的，,即,1,以空載電動勢和同步電抗表示發(fā)電機(jī)時,隱極式發(fā)電機(jī)等值電路和向量圖,由于定子繞組電阻很小，常忽略不計，,r,0.,等值電路關(guān)系式,隱極式發(fā)電機(jī)相量圖,由圖得,（,9-23,）,將（,9-23,）代入得,同理,無限大容量電源,-,當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點的電氣距離較遠(yuǎn)時
7、，由短路引起的電源送出功率的變化遠(yuǎn)小于電源的容量，端電壓及頻率在短路后的暫態(tài)過程中保持不變。,無限大容量母線,-,母線上接無限大容量電源。,若發(fā)電機(jī)與無限大容量母線相連，則,母線電壓,保持恒定；若發(fā)電機(jī),無自動調(diào)節(jié)勵磁裝置,，并,保持 為定值,。,E,q,當(dāng),E,q,和,U,恒定時，可作出其功率特性曲線,功角特性曲線,發(fā)電機(jī)的功,-,角特性曲線為一正弦曲線，其最大值為,也稱為功率極限。,該功,-,角特性曲線多運(yùn)用于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行及故障后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定性的分析和計算。,2,以交軸暫態(tài)電動勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)時,在分析暫態(tài)穩(wěn)定或近似地分析某些有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的靜態(tài)穩(wěn)定時，往往以交軸暫態(tài)電動勢和直軸暫態(tài)電抗表示發(fā)電機(jī)。,代入功率表達(dá)式得,此時得到的功,-,角特性可見圖,9-4.,由于 ，出現(xiàn)了一個按,2,倍功率角正弦,變化的功率分量，成為暫態(tài)磁阻功率。由于,它的出現(xiàn)，使得功率曲線發(fā)生畸變，帶來了計算的復(fù),雜化。,為簡化計算，通常采用 代替 ，并以相量,與 的夾角 代替,
電力系統(tǒng)分析第三章機(jī)組特性
