【導讀】第一節(jié)簡單的電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性……………………朝著“大機組、超高壓、大電網(wǎng)”的方向發(fā)展。在當今電力作為推動社會飛速發(fā)展的。主動力時代，電力網(wǎng)是否穩(wěn)定對社會的生產(chǎn)、生活、發(fā)展起著決定性的影響。研究電力系統(tǒng)在各種條件下的穩(wěn)定性問題對社會的發(fā)展具有特別重要的意義。力行業(yè)的工作人員有著十分重要的意義。在分析電磁暫態(tài)過程時，曾假設(shè)旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速保。的影響及系統(tǒng)各種參數(shù)變化的過程。如果能夠，則認為系。統(tǒng)在該運行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回到原來的運行。有一個穩(wěn)定值，而是隨時間不斷增大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。當轉(zhuǎn)子維持同步轉(zhuǎn)速時，上述兩部分轉(zhuǎn)。減速，轉(zhuǎn)子就脫離了同步轉(zhuǎn)速。原動機的機械轉(zhuǎn)矩是由發(fā)電廠動

　　

【正文】 1 ) 1 . 2 7 8 3 . 5 1 0 . 7 1 7 3 . 7 9 4KP??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 2 ) ( 1 ) ( 2 ) 3 0 . 2 4 8 3 . 7 9 4 3 4 . 0 4 2? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 如此計算如下表所示 t(s) v ? () sin ()v? ()VP ()vP? ( 1)v??? () 0 0 1 2 3 4 由上表可看出在 時 ? 對應的角度為 小于極限切除角 。 （ 2） .當故障切除時間為 時計算 t?? 曲線 故障切除后 IIMP 突變?yōu)?IIIMP ,上表中 (3)P 突變?yōu)? ( 3 ) ( 3 )s i n 1 . 4 9 5 s i n 4 0 . 2 4 2 0 . 9 6 6IIIMPP ?? ? ? ? ( 3 ) 1 0 .9 6 6 0 .0 3 4P? ? ? ? (3)P? 的平均值為( 3 ) 0 .0 3 4 0 .6 3 7 0 .3 3 62P ?? ? ? ( 3 ) ( 2 ) ( 3 ) 7 .3 6 5KP??? ? ? ? ? ? ? ( 4 ) ( 3 ) ( 4 ) 4 0 . 2 4 2 7 . 3 6 5 4 7 . 6 0 7? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 42 如此計算下去如下表所示 t(s) v ? () sin ()v? ()VP ()vP? ( 1)v??? () 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由上表可看出在 時 ? 開始減小并小于 180 ，可判斷系統(tǒng)可回到穩(wěn)定狀 態(tài) 。 畫出 t?? 曲線如下圖所示： 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 43 ： 《 4》 發(fā)生一回路斷線故障 （ 1）用分段計算法計算搖擺曲線 取 t? = 則 K=2360JftT? =23 6 0 5 0 0 .0 5 3 .5 11 2 .8 1 8?? ? 剛短路時 0? 仍為 ，發(fā)電機輸出的功率降低為 (0)P = (0)sinP ?Ⅱ M =? = 即在第一個時間段開始時過剩功率從 0 變?yōu)? (0)P? = 0P (0)P == 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 44 所以經(jīng)第一個時間段后的角增量 為 (1)?? =0+ (0)02PK ?? =0+? = (1)? = + = 第一時段末，即第二時段開始時發(fā)電機的輸出功率 (1)P? =1 (1)sinP ?Ⅱ M = sin = (2)?? = (1)?? +K (1)P? = +? = (2)? = + = 如此繼續(xù)計算下去 ,如下表所示 t(s) v ? () sin ()v? ()VP ()vP? ( 1)v??? () 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 45 10 11 12 13 14 由上表可看出在 ? 開始下降，此時 ? 為 小于 180系統(tǒng)可以回到穩(wěn)定狀態(tài)，即在發(fā)生一回路斷線故障時不需要采取措施系統(tǒng)即可恢復穩(wěn)定。 畫出 t?? 曲線如下圖所示： 《 5》 在一回線路 1/3 處發(fā)生三相短 路。 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 46 （ 1） 取 t? = 則 223 6 0 3 6 0 5 0 0 . 0 5 3 . 5 11 2 . 8 2JftK T ? ? ?? ? ? 剛短路時 0? 仍為 ，發(fā)電機輸出的功率降低為 ? ? ( 0 )0 s i n 0 . 5 3 8 s i n 2 8 . 9 7 0 . 2 6 1MPP ??? ? ? ? ? 即在第一個時間段開始時過剩功率從 0 變?yōu)? ? ? ? ?000P P P? ? ? =1 = 所以經(jīng)第一個時間段后的角增量為 ? ? ? ?01 0 0 . 7 3 90 3 . 5 1 1 . 322PK? ??? ? ? ? ? ? ? (1)? = + = 第一時段末，即第二時段開始時發(fā)電機的輸出功率 ? ? ? ?011 s i n 1 0 . 5 3 8 s i n 3 0 . 2 7 0 . 7 2 9MP P P ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 1 1 1 . 3 3 . 5 1 0 . 7 2 9 3 . 8 6KP??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 3 0 .2 7 3 .8 6 3 4 .1 3? ? ? ? ? ? ? 如此繼續(xù)計算下去 ,如下表所示 t(s) v ? () sin ()v? ()VP ()vP? ( 1)v??? () 0 0 1 2 3 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 47 4 5 6 7 8 9 由上表可看出在 該故障下若不在極限切除角 ? 對應的時間 前切除故障，則發(fā)電機不能自行恢復到穩(wěn)定運行狀態(tài)。 （ 2）當 故障在極限切除角 ? 對應的時間切除， 計算 ? t 曲線 發(fā)電機的功率特性 突變?yōu)?PⅢ M ： 則 P? 前 =? =, P? 后 =? =。 其平均過剩功率為 ? ?5 0 .4 9 4 0 .4 0 7 0 .0 4 42P ???? ? ? ? ? ? ?6 5 5 1 0 . 6 8 3 . 5 1 0 . 0 4 4 1 0 . 8 3KP?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?6 5 6 7 0 . 2 1 0 . 8 3 8 1 . 0 3??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第七 時段 開始時，發(fā)電機的過剩功率 為 ? ? ? ?066 s i n 1 1 . 4 9 5 s i n 8 1 . 0 3 0 . 4 7 7P P P ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?7 6 6 1 0 . 8 3 3 . 5 1 0 . 4 7 7 9 . 1 6KP??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 48 ? ? ? ? ? ?7 6 7 8 1 . 0 3 9 . 1 6 9 0 . 1 9? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 如此計算下去如下表所示 t(s) v ? () sin ()v? ()VP ()vP? ( 1)v??? () 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 49 從上表可看出在 s時 ? 開始下降 ,此時 ? 為 ? 小于 180? 系統(tǒng)可以回到穩(wěn)定運行狀態(tài) 。 畫出 t?? 曲線如下圖所示： 第五章 故障條件下對繼電保護和自動重合閘的要求 第一節(jié) 故障時對繼 電保護的要求 一、電力系統(tǒng)繼電保護的目的 電力系統(tǒng)繼電保護是指反應電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)而動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 50 置。電力系統(tǒng)由于受到自然（如雷擊、風災等）、 人為 （如設(shè)備制造上的缺陷、誤操作等） 等因素的影響，會不可避免的發(fā)生各種形式的短路故障和異常運行狀態(tài)。 電力系統(tǒng)的故障和異常運行狀態(tài)如不及時處理或處理不當，就可能在電力系統(tǒng)中引起故障，造成人員傷亡及設(shè)備損壞，使用戶停電、電能質(zhì)量下降到不能允許的程度。為防止事故發(fā)生，就必須在每一個電氣設(shè)備上裝設(shè)繼電保護裝置，根據(jù)故障和異常運行情況，動作于斷路器跳閘或發(fā)信號。 二、電力系統(tǒng)繼電保護的基本要求 根據(jù)繼電保護的任務和電力系統(tǒng)的運行特點，對繼電保護裝置的基本要求應滿足選擇性、速動性、靈敏性、和可靠性。 這些要求之間，有的相輔相成、有的相互制約，需要對不同的使用條件分別進行協(xié)調(diào)。 ：是對繼電保護最基本的性能要求，它又可分為可信賴性和安全性 二 個方面?？尚刨囆砸罄^電保護在異?；蚬收锨闆r下，能準確地完成設(shè)計所要求的動作；安全性要求繼電保護在非設(shè)計所要求動作的所有情況下，能夠可靠地不動作。 2. 選擇性：是指在對電網(wǎng)影 響可能最小的地方，實現(xiàn)斷路器的控制操作，以終止故障或電網(wǎng)事故的發(fā)展。如對電力設(shè)備的繼電保護，當電力設(shè)備故障時，要求最靠近故障點的斷路器動作斷電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 51 開電網(wǎng)的供電電源，即電力設(shè)備繼電保護的選擇性。選擇性除了決定于繼電保護裝置本身的性能外，還要求滿足從電源算起，愈靠近故障點，其繼電保護裝置的故障啟動值愈小，動作時間愈短；而對振蕩解列裝置，則要求當電網(wǎng)失去同步穩(wěn)定性時，其所動作的斷路器斷開點，在解列后兩側(cè)電網(wǎng)可以各自安全地同步運行，從而終止振蕩等。 ：是指繼電保護應以允許的可能最快的速度動作于斷路器跳閘 ，以斷開故障或終止異常狀態(tài)的發(fā)展。繼電保護快速動作可以減輕故障元件的損壞程度，提高線路故障后自動重合閘的成功率，并特別有利于故障后的電力系統(tǒng)同步運行的穩(wěn)定性。快速切除線路和母線的短路故障，是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的最重要手段。 ：是指繼電保護對設(shè)計規(guī)定要求動作的故障和異常狀態(tài)能夠可靠動作的能力。故障時進入裝置的故障量與給定的裝置啟動值之比，為繼電保護的靈敏系數(shù)，它是考核繼電保護靈敏性的具體指標，在一般的繼電保護設(shè)計與運行規(guī)程中都有具體的規(guī)定要求。 繼電保護裝置時電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證 電力系統(tǒng)安全、可靠運行的重要技術(shù)措施之一。 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 52 第 二 節(jié) 故障時對 自動重合閘的 要求 一 、 自動重合閘概述 在電力系統(tǒng)中 ,輸電線路 (特別是架空線路 )最容易發(fā)生故障。運行經(jīng)驗證明 ,架空線路的故障大多是暫時性的。例如，由于雷電過電壓引起的絕緣子表面的閃絡、大風引起的短時碰線、通過鳥類的身體的放電以及樹枝等物掉落在導線上引起的短路等。當故障線路被迅速斷開后，電弧熄滅 ,故障點的絕緣強度重新恢復，這時，如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能使輸電線路繼續(xù)供電。因此，稱這類故障為暫時性故障。此外，也還有永久性故障，例如，倒塔 桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在故障線路被斷開以后，故障點的絕緣強度不能恢復，即故障仍然存在，這時即使再合上斷路器，輸電線路還要再次斷開 ,因而不能立即恢復正常供電。 由于輸電線路上發(fā)生的故障絕大多數(shù)是暫態(tài)性故障。因此，在線路被斷開以后再進行一次重合閘 ,就有可能提高供電的可靠性。當然，重新合上斷路器的工作可由運行人員手動操作進行。但因停電時間過長，用戶的電動機多數(shù)可能停轉(zhuǎn) ,效果就不顯著。為此，在電力系統(tǒng)中廣泛地采用自動重合閘裝置（縮寫為 ARC） ,當斷路器跳閘以后，它能夠自動地將斷路器合閘。 在線路上 裝設(shè)自動重合閘裝置以后，由于它不能判別是暫時性故障還是永久性故障，因此，重合閘后就有可能成功 (即恢復電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 53 供電 )，也可能不成功。根據(jù)運行資料統(tǒng)計，重合閘的成功率 (重合閘的成功數(shù)與總動作數(shù)之比 )在 70%～ 90%之間，可見其成功率是相當高的。 采用自動重合閘的技術(shù)經(jīng)濟效果主要可以歸納如下 : （ 1）可以提高輸電線路供電的可靠性，減少線路的停電機會，特別是對于單側(cè)電源的單回線路尤為顯著。 （ 2）可以提高并列運行的穩(wěn)定性 ,提高輸電線路容量。 （ 3）對由于斷路器本身機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，能起糾正作用。 對于 自動重合閘的經(jīng)濟效益，應該用無重合閘時，由于停電而造成的國民經(jīng)濟損失來衡量，自動重合閘本身的投資很低，工作可靠，因而經(jīng)濟效益顯著，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 （ 4）自動重合閘與繼電保護相配合，在很多情況下可以加速故障的切除。 對于 1KV 及以上電壓的架空線路和電纜與架空的混合線路，有斷路器的一般都應裝設(shè)自動重合閘裝置，在用高壓熔斷器的線路上，可采用自動重合熔斷器。此外，在供給地區(qū)負荷的電力變壓器上以及變電所的母線上，必要時也可以裝設(shè)自動重合閘裝置。 但事物都是一分為二的 ,采用自動重合閘裝置后，在重合于永久 性故障時，也會帶來以下不利后果： 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題分析與計算 54 （ 1）使電力系統(tǒng)又一