静态稳定只是发电机并列运转的必要因素,还不能说明系统在遭受急剧扰动时保持同步运行的能力。以电网发生短路为例来说明这一问题。当大电产生短路的时候,各发电机的功角特征及其输出容量都会发生突然变化。比如在母线附近产生短路,桥西发电机出租母线电压接近于零,发电机间就完全失去联系和影响。因为柴油机速度控制器具有一定惯性,柴油发动机容量并不会立即改变,各发电机转子在柴油机剩余功率的功能下被加载(也可能减速),每台机组的加载状况取决于该机组的机械惯性、电气特点、短路前的运转数据,以及短路阻抗和短路连续时间。因此,在短路被切除以后,不但各发电机转子的相对位置发生了变化,而且转速也不相一致,发电机转子能否经过一定的相对摆动恢复同步运转,就要看各机组所具有的动能以及柴油机剩余力矩的大小和方向了。为了定性地说明问题,只相对地看某一台发电机转子的摆动过程,而不考虑其他机组动态程序的影响。
假定在短路被切除以后,某台发电机具有图9.7所示的功角特性,且此时发电机的功角为θa,并假定此刻发电机转子和市电的电压矢量具有相同的转速,即相对转速v为零。则在柴油机剩余功率的用途下,发电机转子由θa被加载,θ角逐渐增大,在到达b点以前,柴油机转矩总是大于发电机转矩,加载过程一直要延续到b点为止。当θ=θb时,发电机输出容量和柴油机容量相平衡,剩余转矩为零,相对转速v不再增加而达最大值。由于此时发电机转子的速度大于电压矢量的转速,发电机转子将借助惯性越过 b点,继续增大θ角,但是剩余容量改变了符号,发电机转子开始减速,直到c点,发电机的相对转速v为零,θ角达最大值,在剩余转矩的功能下,转子开始了相反的运动步骤。发电机在加载程序中所获得的动能可用加载面积aab表示,在减速过程中所消耗的动能可用减速面积bcc表示,根据能量守恒原则,加载面积和减速面积应当相等。很显然,减速面积的最大值为bcbb,如果加载面积小于这一最大值(图9.7中所示状况),则发电机转子在阻尼要素的作用下,经过若干摆动之后,便可稳定在6点,说明装置经过短路这一扰动后,具有功态稳定性;如果加载面积大于bcbb,则发电机转子的运动将越过6点,柴油机的剩余转矩再次改变符号,使发电机转子进一步加载,直至失去同步,因此系统不具备动态稳定性。
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