8.7. Статическая и динамическая устойчивость работы генераторов при параллельной работе

Бесперебойное электроснабжение потребителей возможно лишь в том случае, если энергосистема в целом и её отдельные элементы сохраняют устойчивую работу во всех нормальных, аварийных и послеаварийных режимах. Различают статическую и динамическую устойчивость работы энергосистем. Первая соответствует медленным, вторая – быстрым изменениям режима работы. Под устойчивой работой генераторов понимают бесперебойную и надёжную параллельную работу генераторов при медленных изменениях нагрузки или внезапных нарушениях режима работы, вызванных КЗ в сети, включением или отключением большой нагрузки и т.п. Нарушение устойчивости параллельной работы синхронных генераторов выражается обычно в том, что они выпадают из синхронизма. Для оценки статической устойчивости используется выражение для активной электромагнитной мощности генератора, которую он выдаёт в сеть

В нормальных условиях работы ток возбуждения генератора, а, следовательно, и создаваемая им ЭДС, величины постоянные; напряжение U_c и сопротивление X в этом случае также постоянные. При этом величина активной электромагнитной мощности генератора P в формуле изменяется только в зависимости от угла δ(рис.8.6).

Пусть мощность первичного двигателя (турбины) генератора постоянна и соответствует прямой P_н . Установившийся режим определяется условием равенства мощности турбины и электромагнитной мощности генератора. Этому условию соответствуют точки пересечения прямой с кривой. Для угла точка пересечения соответствует устойчивому установившемуся режиму при выдаче генератором мощности в сеть.
В области углов δ от 0 до 90 ° синхронный генератор способен самостоятельно поддерживать синхронное вращение, поэтому это допустимая область его работы. Способность самосинхронизировать свое вращение характеризуется удельной синхронизирующей способностью. За пределами угла 90 ° он теряет эту способность и выпадает из синхронизма.
Нарушение статической устойчивости наиболее вероятно при большом снижении напряжения на шинах электростанции, в результате чего резко снижается статический предел мощности. Однако, подобные снижения напряжения в энергосистеме возникают только при КЗ в сети, а это связано не только со статической, но в большей степени с динамической устойчивость параллельной работы.
Способность генератора выдерживать внезапные нагрузки без выпадения из синхронизма называется динамической устойчивостью. Чем выше статическая устойчивость системы, тем выше и динамическая; однако статически устойчивая система может оказаться динамически неустойчивой.
Расчёт динамической устойчивости параллельной работы генераторов можно наглядно выполнить с помощью метода площадей.