四川理工学院毕业设计（论文）
由于△Pa＜0，上式积分为负值。也就是说，动能增量为负值，这意味着转子储存的动能减小了，即转速下降了，减速过程中动能增量所对应的面积称为减速面积，Aedfg就是减速面积。
图2-4功率特性及等面积定则 图2-5 极限切除时间的确定
显然，当满足：
Wa?Wb???c?0?PT?P???d?????PT?P????d??0 (2.27)
c?max条件时，动能增量为零，即短路后得到加速使其转速高于同步速的发电机重新恢复了同步。应用这个条件，并将本例PT＝P0。以及PⅡ和PⅢ的表达式(2.6)和式(2.8)代入，便可求得?max。
式(2.27)也可写成Aabce?Adefg即加速面积和减速面积大小相等，这就是等面积定则。同理，根据等面积定则，可以确定摇摆的最小角度?min，即
???P?P?d?????P?P?d??0 (2.28)
max?s?minsT???T???由图2-2可以看到，在给定的计算条件下，当切除角?c一定时，有一个最大可能的减速面积Adfse。如果这块面积的数值比加速面积Aabce小，发电机将失去同步。因为在这种情况下，当功角增至临界角?cr时，转子在加速过程中所增加
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第二章 电力系统暂态分析法
的动能末完全耗尽，发电机转速仍高于同步速度，功角继续增大而越过点S′，过剩功率变成加速性的了，使发电机继续加速而失去同步。显然，最大可能的减速面积大于加速面积，是保持暂态稳定的条件。
利用上述的等面积定则，可以决定极限切除角，即最大可能的?c。如前所述，为了保持系统的稳定，必须在到达S’点之前使转子恢复同步速度。极限的情况是正好到达S’点时转子恢复同步速度，这时的切除角称为极限切除角?c.lim。应用等面积定则可以确定?c.lim。
由图2-4可得
???P?P0?c.lim0m??sin??d????cr?c.lim?P0?Pm??sin??d??0 (2.29)
上式经整理后，可得极限切除角
?c.lim?arccos?P0??cr??0??Pm???cos?cr?Pm??cos?0Pm????Pm?? (2.30)
上式中所有角度都是用弧度表示的。临界角
?cr???arcsinP0 (2.31) Pm???为了判断系统的暂态稳定性，可以通过求解发电机转子运动方程确定出公角随时间变化的特性??t?，如图2-5所示。在极限切除角时切除故障线路，已利用了最大可能的减速面积。如果切除角大于极限切除角，就会造成加速面积大于减速面积，暂态过程中运行点就会越过S’点而使系统失去同步。相反，只要切除角小于极限切除角，系统总是稳定的。但是，求得极限切除角并没有解决实际问题。实际需要知道的是，为保证系统稳定必须在多少时间之内切除故障线路，也就是要知道极限切除角对应的极限切除时间。要解决这个问题并不困难，只需要求出从故障开始到故障切除这段时间内的?随时间变化的曲线，则从此曲线上找到对应于极限切除角的时间即为极限切除时间。
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第3章 提高电力系统暂态稳定性的措施
3.1 提高暂态稳定的方法
从暂态稳定分析可知，电力系统受到大干扰后，发电机转轴上出现的不平衡转矩将使发电机产生剧烈的相对运动；当发电机的相对角的振荡超过一定限度时，发电机便会失去同步。因此要提高系统的暂态稳定性就要尽可能减小发电机转轴上的不平衡功率、减小转子相对加速度以及减小转子相对动能变化量，从而减小发电机转子相对运动的振荡幅度[21]。因此主要措施有以下几条。
3.2 提高暂态稳定性具体措施
3.2.2 减少电磁功率差额
(一)、快速切除故障
快速切除故障对于提高系统的暂态稳定性有决定性的作用，因为快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面，快速切除故障也可使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小了电动机失速和停顿的危险，提高了负荷的稳定性。如图3-1，若在?2切除故障，由于加速面积大于减速面积，系统将要失去稳定；而若能在?1切除故障，则不仅加速面积减小，最大可能的减速面积也大为增加，如果此时最大可能的减速面积大于加速面积，则系统能保持暂态稳定。
图3-1 快速切除故障对暂态稳定性的影响 图3-2 自动重合闸的作用
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第三章 提高电力系统暂态稳定性的措施
切除故障时间是继电保护装置动作时间和开关接到跳闸脉冲到触头分开后电弧熄灭为止的时间总和。因此，研制新型的快速继电保护装置和快速的短路器应该从改善开关和继电保护这两方面着手。目前已可做到短路后0．06s切除故障线路，其中0.02s为保护装置动作时间，0.04s为断路器动作时间。
(二)、采用自动重合闸
电力系统的故障特别是高压输电线路的故障大多数是短路故障，而这些短路故障大多数又是暂时性的。采用自动重合闸装置，在发生故障的线路上，先切除线路，经过一定时间再合上断路器，如果故障消失则重合闸成功。重合闸的成功率是很高的，可达90％以上。这个措施可以提高供电的可靠性，对于提高系统的暂态稳定性也有十分明显的作用。图3-2中所示为在简单系统中重合闸成功使减速面积增加的情形。重合闸动作愈快对稳定愈有利，但是重合闸的时间受到短路处去游离时间的限制。如果在原来短路处产生电弧的地方，气体还处在游离的状态下而过早地重合线路断路器，将引起再度燃弧，使重合闸不成功甚至扩大故障。去游离的时间主要取决了线路的电压等级和故障电流的大小，电压愈高，故障电流愈大，则去游离时间愈长。
超高压输电线路的短路故障大多数是单相接地故障，因此在这些线路上往往采用单相重合闸，这种装置在切除故障相后经过一段时间再将该相重合。由于切除的只是故障相而不是三相，从切除故障相后到重合闸前的一段时间里，即使是单回路输电的场合，送电端的发电厂和受瑞系统也没有完全失去联系，故可以提高系统的暂态稳定。必须指出，采用单相重合闸时，去游离的时间比采用三相重合闸时要有所加长，因为切除一相后其余两相仍处在带电状态，尽管故障电流被切断了，带电的两相仍将通过导线之间的电容和电感耦合向故障点继续供给电流(称为潜供电流)，因此维持了电弧的燃烧，对去游离不利。
3.2.3提高发电机输出的电磁功率
(一)、对发电机施行强行励磁
根据发电机端电压的变化来调节励磁电流的大小,从而调节Eq的大小，保持发电机端电压在正常值范围内，如图4-3所示。
发电机都备有强行励磁的装置，以保证当系统发生故障而使发电机端电压低
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