[精品]发电机振荡和失步浅析.doc

一•发电机失步浅析 电力系统正常运行时各发电机都处于功率平衡状态，但当系统发生某些重大故障 时，系统的稳定性遭到严重破坏，使发电机功角的摆动超过90。后，输出功率 反而随少角增大而减小，致使发电机转子加速与电力系统失去同步。系统瓦解 成若刊障，尽 快使机组投人运行。
6造成发电机失步的原因分析
、功率过大或电压过低时
此时，由于系统电压降低发电机的有功功率瞬间突然变小，假定发电机机械输入 功率不变，仍为％大于发电机新的电磁功率，产生了使发电机过速的过剩转矩, 过剩转矩很大，转子量使发电机的工作点到某一点后仍继续向少角增加方向移 动，一直冲过功率极限之后，少角继续增大。反而使过剩转矩加大，发电机转 子更进一步加速，发电机电磁功率减小，输入功率与发电机功率将不可能平衡， 这样就造成了失步。

电力系统正常运行时各发电机都处于稳定状态，但当系统发生某些重大故障时，系统的稳定性遭到破 坏，使发电机产生振荡，轻者使发电机各表计摆动，重者使发电机强烈振动，失去同步，系统瓦解成 若干小系统，给电网运行和国民经济带来严重后果。因此，避免产生失步现象，稳定电力系统，保障 经济持续发展。
下面我们了解一下振荡和失步：
振荡是当电力系统发生重大故障时，破坏了发电机与电力系统的功率平衡，由于转子惯性的作用， 使转子的位移角(功角)a不能立刻稳定在新的数值上，而引起在稳定值左右多次摇摆的现象；而失 步则是指功角的摆动超过90°后，输出功率反而随a角增大而减小，致使发电机转子加速与电力系统 失去同步。
1发电机振荡与失步原理
(1)功角特性
发电机的输出功率P与功角a之间的关系：
P=(EU/X)sina=pmsina
P-■发电机输出功率
E ■■发电机电势
U--受端母线电压
X--发电机及系统电抗之和
a-发电机电势
E--与受端母线电压U之间的时间相位差（又称功角）
Pm--发电机输出功率极限（当a=90°）
功率极限Pm是指发电机电动势E和受端电压U的大小为某一定值时，系统传输功率的最大值。
根据上述关系可以作功角特性曲线P=f （a）
（2）有功调节
正常运行时，仅在发电机输出功率小于功率极限时，汽轮机输出功率和发电机的输出功率才取得 平衡，，发电机和汽轮机功率处于平衡状 态。当发电机与系统并网时，E与U同相位，即a=0, PM= 0 o当开大汽轮机进气阀时，使输入 发电机的机械功率P增大时，将使M 1>M （M 1 一发电机的机械转矩，M 一电磁转矩），发电机转子 将暂时升速，a角增大，M和PM随之增大，直到e角增到某一数值，使得M 1 =M, P1 = PM, 达到新的平衡状态，当缓慢增大输入功率时，发电机将运行于较大的功角，具有较大的电磁功率。但 是当达到a= 9 0°后，如果再增大P 1, a将大于9 0 °,而电磁功率反面减小，因而功率不能平衡， 剩余的功率（相应的剩余转矩AM = M 1 -M> 0 ）就会使转子继续加速，a继续增大，转子转速将 越来越来大，高于同步转速，即"失去同步”或叫"失去静态稳定”。如果不立即减小汽轮机输入功率， 转速将达到很高数值，由于离心很大，将使转子遭到破坏。因此发电机并网时必须设法保持静