电力系统基础第12章

b2
QG
b2 b1
a a1 a2 a2 a1
U
QL c
U cr
Q U
b
b
Ub
a
Ua
b
a
U
Q
在a点：当有U 时（即U ）， ,电源无功 a 2 , 负荷无功 a1 中枢点母线处Q L QG 无功过剩， 各发电厂向负荷送的无 功 而随Q 系统中的电压降落（ U ) 中枢点U恢复到原来值。
QG
b2 b1
a a1 a2 a2 a1
U
b1
U U
b2
QL c
U cr
Q U
b
b
Ub
a
Ua
b
a
U
Q
在b点：当有U 时（即U ）， , 负荷无功 b1,电源无功 b2 中枢点母线处QL QG 无功过剩， 各发电厂向负荷送的无 功 U ) 中枢 系统中的电压降落（ 运行点将越过a点， 点U进一步 ， 经一系列震荡在a点达到新的平衡。
欠励
3. 电容器的静态电压特性
并联补偿电容器输出的无功功率 U2 QC XC 为一经过原点的抛物线。
QC
U
二、负荷的静态电压特性
1. 异步电动机的静态电压特性 (1) 异步电动机负荷输入的有功功率由三部分组成。
第一部分是转换为机械功率的电磁功率Pe (1 s) M T。
U G ( M T 不变）s Pe
QEq
0.5
Q
U 2 EqU COS Xd Xd
P, Q
பைடு நூலகம்
0.25
欠励
0.8 0.9 Eq 较小时 U
1.0
Q
P
0
0.25 0.5
Q
过励
1.0 U
Eq 较大时
三、电力系统的电压稳定性
如下图所示系统，变电所的高压 母线是一电压中枢点。
G
U
Q
G
QG
b2 b1
a a1 a2 a2 a1
电压稳定判据： dQ d (QG QL ) 0 dU dU
dQ 0, 在 Q 曲线 c 点， dU c 点是临界点。与之对应 称为电压稳定极限，又 以 U cr 表示。
的电压 称临界电压，
电压稳定的储备，规定 为 U ( 0 ) U cr 100 % Ku % U (0) %； K u % 正常时，不小于（ 10 15） 事故后，不小于 8 %。
U
QG
b2 b1
a a1 a2 a2 a1
U
b1
U U
b2
QL c
U cr
Q U
b
b
Ub
a
Ua
b
a
U
扰动
U ( 0)
电压崩溃现象
电压崩溃 发电厂失步
t
在a点运行时，静态是稳定 的； 在b点运行时，静态是不稳 定的。
在 a 点，电压处于较高水平 U 时， Q 向负方向 ； U 时， Q 向正方向 。 dQ 即在 a 点， 0 dU dQ 在 b 点， 0 dU ，
2 G
,
0 a b C
(0 ) 1800
Q Eq 是 还是 不能肯定。还要看 X d 和 E q ( 0 )的大小。
一般，U G 时，X d 大的发电机输出的无功 ； X d 小的发电机输出的无功 。（如图）
Pe
Q1、Q2、Q3 对应不同的同步电抗； X d1 X d 2 X d 3
Q
稳定分析：设有一个小 扰动U。
在a点：当有U 时（即U ）， ,电源无功 a 2 , 负荷无功 a1 中枢点母线处QL QG 无功缺额， 各发电厂向负荷送更多 的无功 而随Q 系统中的电压降落（ U ) 中枢点U恢复到原来值。
b1
U U
U
b1
U U
b2
QL
b
c
U cr
Q
U
由这母线提供的负荷无功功率静 态电压特性如图2中曲线QL; 向这母线供电的电源的无功功率 静态电压特性如图2中曲线QG。
b
Ub
a
Ua
b
a
U
Q QG QL
正常运行时，Q 0，QG QL 运行在QG 与QL 交点a, b
四、电压稳定的计算
就是求U cr
例题1 : 简单电力系统如图 1( a )，其等值电路如图 (b )。 正常运行时， E q1( 0 ) 2.39; E q 2 ( 0 ) 2.52; U ( 0 ) 1.0; 3.08 j1.91 S L 3.66 j 2.27; S 1 0.58 j 0.36; S 2 计算系统的电压稳定储 备，计算时负荷的静态 电压特性 如图 2，并设 P2 3.08 定值。 解：
Qx、Qu的变化与Pr、Pu 变化规律一致。
（a）机械转矩恒定，负荷率较低的电动机 U G Q （b）机械转矩恒定，负荷率较高的电动 U G Q先降后升 机； Q
Q 1.0 Q 1.0 Q
2
1.0 U (b) (a) 异步电动机无功功率的静态电压特性曲线
1.0
U
2. 同步电动机的静态电压特性
EqU U2 COS Xd Xd
0.4 0.2 0.2
Eq 2U
过励
U Eq 2U
U
QEq U

Eq ( 0) Xd
2U Xd
0 0.7 0.8
Eq 2U
QEq 0, QEq随U 而 可见：过励运行， Eq ( 0) 2U时， U QEq 过励运行，Eq ( 0) 2U时， 0, QEq随U 而 U （ - QEq） 欠励运行， 0, QEq随U 而 （如图） U
第二部分是各绕组中损耗的功率Pr I 2 (rs rr )。
U G ( M T 不变）s I Pr
第三部分是励磁功率或空载损耗功率Pu I 0 ru。
U G Pr
还与负荷率有关（如图）
2
P P 1.0
P P
1.0
P 1.0
P
(a)
1.0 U
b1
U U
b2
QG
b2 b1
a a1 a2 a2 a1
U
QL c
U cr
Q U
b
b
Ub
a
Ua
b
a
U
Q
在b点：当有U 时（即U ）， , 负荷无功 b1,电源无功 b2 中枢点母线处QL QG 无功缺额， 各发电厂向负荷送更多的无功 而随Q 系统中的电压降落（U ) 中枢点U进一步 ，循环不已， 顷刻间，“电压崩溃”，发电厂 之间失步，系统中电压、电流、 功率大幅振荡，系统瓦解。 如图所示。
(b)
1.0
U
(c)
1.0
U
异步电动机有功功率的静态电压特性曲线 （a）机械转矩恒定，负荷率较低的电动机； （b）机械转矩恒定，负荷率较高的电动机； （c）机械转矩随转速的减小而减小的电动机。
(2) 异步电动机负荷输入的无功功率由两部分组成。
第一部分是各绕组漏抗中损耗的功率Qx I 2 ( x s x r )。 第二部分是励磁功率或空载损耗功率Qu I 0 xu。
1. 同步发电机的静态电压特性 发电机的有功功率静态电压特性是一个定值。
定子电阻小，P小，当PT 不变时， U G , 不会使Pe 变化。
发电机的无功功率：
Pe
QEq
U2 EqU COS Xd Xd
PT Pe
前项由 U G 使 Q Eq , 后项由 U G 使 Q Eq 按 U
第12章 电力系统电压稳 定 内容提要：介绍电力系统电压稳定的概念；电压稳定的定性分析；
电压稳定的判据； 重点：电压稳定的定性分析 难点：电压稳定的判据
5-1 电力系统电压稳定的概念
第10章讨论的是电力系统中发电机并列运行的静态稳定性。 它是电力系统静态稳定性的主要方面，但不是唯一方面。电力系 统静态稳定性的另一方面是系统中电压或频率微小变化时，负荷 和电源的无功、有功功率能否保持平衡的问题，或者说，会不会 导致“电压崩溃”或“频率崩溃”的问题。 一 、电源的静态电压特性 静态电压特性——电压缓慢变化或变化后进入稳态时，系统中 无功、有功功率随电压而变化的规律。但由于系统电压的稳定 性主要和无功功率有关，所以在讨论静态电压特性时仅侧重讨 论无功功率的变化规律。
1 .4 1 .2 1 .0 0 .8
0 .6
Q3
Q1
图中 — 为无自动调节 励磁装置的发电机； 图中为有自动调节 励磁装置的发电机。 （ U G 时E q , QEq 的少）
Q2
PT
0 .9 1 .0 U
0 0.7 0.8
2. 调相机的静态电压特性
Q
无有功输入输出。无功为 U 2 Xd Xq EqU COS QEq 2 Xd Xq Xd
E q1 S1
G G
图 （ 1 a) j 2.49
U
j0.56
E q2
S1
图 （ 1 b)
SL
S2
S2
本章小结
电压稳定的基本概念； 电压稳定的机理分析； 电压稳定的判据； 电压稳定极限和稳定储备系数的计算；