分析暂态稳定的物理过程 或 暂态稳定物理过程的分析

结合图10-6所示的简单电力系统在正常运行、故障时、故障被切除后三种运行情况下的功角特性曲线，分析系统暂态稳定的物理过程如下：

（1）系统正常运行时，发电机输出的有功功率P0与原动机输入的机械功率PT相等，发电机运行在PⅠ曲线的a点，对应功率角为δ0。

（2）在线路首端发生短路故障瞬间，运行点从PⅠ曲线a点变化到PⅡ曲线b点（由于转子惯性，功率角不能变突）。此时，输入的机械功率PT大于b对应的输出电磁功率，转子轴上出现了过剩转矩。在过剩转矩的作用下，转子将加速，功率角开始增大，运行点沿PⅡ曲线从b点向c点运动。

（3）设运行点到c点时，故障切除，则运行点从PⅡ曲线c点变化到PⅢ曲线e点（由于功率角不能突变）。此时，发电机输出的电磁功率大于原动机输出的机械功率，转子轴上出现缺额转矩。缺额转矩将使转子减速，但此时转子转速高于同步转速，功率角δ仍将继续增大，运行点沿PⅢ曲线由e点向f点方向运动。

（4）设运行点到达f点时，转子正好减速到同步转速，此时功率角δ达到了最大角δmax。

（5）在f点，原动机输入的机械功率小于发电机输出的电磁功率，转子将继续减速，功率角δ开始减小，运行点将沿PⅢ曲线由f点向e点方向运动。

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图10-6　系统在正常运行、故障时及故障被切除后的功角特性

（6）运行点到达k点时，作用在转子轴上的机械功率和电磁功率达到平衡，但由于转子转速低于同步转速，功率角δ将继续减小，一直运动到h点，功率角达到最小值δmin。

（7）在h点，机械功率大于电磁功率转子又将加速，δ将增大，运行点沿PⅢ曲线运动。

（8）运行点将沿PⅢ曲线，在δmax和δmin之间来回振荡。

（9）在振荡过程中，能量不断损失，振幅将逐渐减小。

系统最后稳定在k点。说明在上述大扰动后保持了暂态稳定。

系统不稳定的情况是：到上述第（4）步的情况有变化，运行点到达f点时，转子没有减速到同步转速，直至功率角δ增大到k′点以后，发电机转子仍未恢复到同步转速，则运动点将越过k′点。越过k′点之后，发电机原动机输入机械功率大于发电机输出的电磁功率，转子将会加速，而使功率角δ越来越大，不能恢复到稳定状态。系统是暂态不稳定的。