靜態(tài)穩(wěn)定只是發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的必要條件,還不能說(shuō)明系統(tǒng)在遭受急劇擾動(dòng)時(shí)保持同步運(yùn)行的能力。以電網(wǎng)發(fā)生短路為例來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路的時(shí)候,各發(fā)電機(jī)的功角特性及其輸出功率都會(huì)發(fā)生突然變化。比如在母線附近發(fā)生短路,母線電壓接近于零,發(fā)電機(jī)間就完全失去聯(lián)系和影響。由于柴油機(jī)調(diào)速器具有一定慣性,原動(dòng)機(jī)功率并不會(huì)立即改變,各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在柴油機(jī)剩余功率的作用下被加速(也可能減速),每臺(tái)機(jī)組的加速情況取決于該機(jī)組的機(jī)械慣性、電氣特性、短路前的運(yùn)行參數(shù),以及短路阻抗和短路持續(xù)時(shí)間。因此,在短路被切除以后,不但各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置發(fā)生了變化,而且轉(zhuǎn)速也不相一致,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子能否經(jīng)過(guò)一定的相對(duì)擺動(dòng)恢復(fù)同步運(yùn)行,就要看各機(jī)組所具有的動(dòng)能以及柴油機(jī)剩余力矩的大小和方向了。為了定性地說(shuō)明問(wèn)題,只相對(duì)地看某一臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的擺動(dòng)過(guò)程,而不考慮其他機(jī)組動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響。
假定在短路被切除以后,某臺(tái)發(fā)電機(jī)具有圖9.7所示的功角特性,且此時(shí)發(fā)電機(jī)的功角為θa,并假定此刻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)的電壓矢量具有相同的轉(zhuǎn)速,即相對(duì)速度v為零。則在柴油機(jī)剩余功率的作用下,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由θa被加速,θ角逐漸增大,在到達(dá)b點(diǎn)以前,柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩總是大于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩,加速過(guò)程一直要延續(xù)到b點(diǎn)為止。當(dāng)θ=θb時(shí),發(fā)電機(jī)輸出功率和柴油機(jī)功率相平衡,剩余轉(zhuǎn)矩為零,相對(duì)轉(zhuǎn)速v不再增加而達(dá)最大值。由于此時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于電壓矢量的轉(zhuǎn)速,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將借助慣性越過(guò)b 點(diǎn),繼續(xù)增大θ角,但是剩余功率改變了符號(hào),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開(kāi)始減速,直到c點(diǎn),發(fā)電機(jī)的相對(duì)速度v為零,θ角達(dá)最大值,在剩余轉(zhuǎn)矩的作用下,轉(zhuǎn)子開(kāi)始了相反的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。發(fā)電機(jī)在加速過(guò)程中所獲得的動(dòng)能可用加速面積a'ab表示,在減速過(guò)程中所消耗的動(dòng)能可用減速面積bcc'表示,根據(jù)能量守恒原則,加速面積和減速面積應(yīng)該相等。很顯然,減速面積的最大值為bcb'b,如果加速面積小于這一最大值(圖9.7中所示情況),則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在阻尼因素的作用下,經(jīng)過(guò)若干擺動(dòng)之后,便可穩(wěn)定在6點(diǎn),說(shuō)明系統(tǒng)經(jīng)過(guò)短路這一擾動(dòng)后,具有功態(tài)穩(wěn)定性;如果加速面積大于bcb'b,則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)將越過(guò)6'點(diǎn),柴油機(jī)的剩余轉(zhuǎn)矩再次改變符號(hào),使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)一步加速,直至失去同步,因此系統(tǒng)不具備動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
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