Угловая характеристика мощности генератора для нормального ре­жима определяется выражением

Р₁ = Е'U_c sin δ/х₁ (2.4)

где

х₁ = х'_dрез1 = х'_d + х_тр1 + х_л/2 + х_тр2,

а для послеаварийного режима – выражением

Р₁₁₁ = Е'U_c sin δ/х₁₁₁ (2.5)

где

х₁₁₁ = х'_dрез2 = х'_d + х_тр1 + х_л + х_тр2.

Схему замещения электропередачи для аварийного режима можно по­лучить, если в точку КЗ включить шунтирующее сопротивление х_к (рис. 2.5, а), значение которого зависит от вида КЗ: х_к = 0 при трехфазном КЗ; х_к = х₂ + х₀ при однофазном КЗ и х_к = х₂х₀/(х₂ + х₀) при двухфазном КЗ на землю, где х₀ и х₂ – суммарные сопротивления схем нулевой и обрат­ной последовательностей относительно точки КЗ.

Рис. 2.5. Схема замещения электропередачи для аварийного

режима (а) и её преобразования (б, в)

Схему замещения, показанную на рис. 2.5,а, можно последовательно преобразовать из звезды (рис.2.5,б) в треугольник (рис.2.5,в), в котором

х_Е = х_а + х_к + х_ах_к/х_b;

х_U = х_b + х_к + х_bх_к/х_a; (2.6)

х_ЕU = х_а + х_b + х_ах_b/х_к.

Сопротивления х_Е и х_U, подключенные непосредственно к эдс Е' и к напряжению U_c, на активную мощность генератора в аварийном режиме существенно не влияют и могут не учитываться. При этом вся активная мощность генератора передается через сопротивление х_ЕU = х₁₁, связы­вающее эдс генератора Е' с напряжением приемной системы U_c, а угло­вая характеристика мощности генератора определяется выражением

Р₁₁ = Е'U_c sin δ/х₁₁ (2.7)

Амплитуда угловой характеристики мощности для аварийного ре­жима зависит от сопротивления х_ЕU. Это сопротивление является взаим­ным сопротивлением между эдс Е' и U_c. С уменьшением сопротивления шунта сопротивление х_ЕU увеличивается, что приводит к снижению ам­плитуды угловой характеристики мощности. Наиболее тяжелым будет ава­рийный режим при трехфазном КЗ в начале ЛЭП, когда сопротивление х_ЕU бесконечно велико, а амплитуда угловой характеристики мощности равна нулю. Самый легкий аварийный режим соответствует однофазному КЗ, при котором сопротивление шунта КЗ будет максимальным.

Угловые характеристики мощности генератора для нормального Р₁(δ), аварийного Р₁₁(δ) и послеаварийного Р₁₁₁(δ) режимов показаны на рис.2.6. Отдаваемая генератором мощность и угол между эдс Е' и напряжением U_c в нормальном режиме обозначены соответственно Р₀ и δ₀. В начальный момент КЗ из-за инерции ротора генератора угол δ мгновенно измениться не может. Это приводит к внезапному уменьшению мощности от точки а на характеристике Р₁(δ) до точки b на характеристике Р₁₁(δ). В результате на валу генератора возникает некоторый избыточный ускоряющий момент, обусловленный разностью мощностей первичного двигателя и генератора, под влиянием которого ротор генератора начинает перемещаться относи­тельно вектора напряжения приемной системы (угол δ увеличивается). Этому перемещению соответствует увеличение мощности по характери­стике Р₁₁(δ).

Если вся кинетическая энергия будет израсходована до достижения гене­ратором угла δ_кр (точка f на характеристике Р₁₁₁(δ)), то под действием из­быточного тормозящего момента ротор начинает перемещаться в обратном направлении по характеристике Р₁₁₁(δ) и после нескольких колебаний пе­рейдет в новый установившийся режим с углом δ_у. Если ротор пройдет угол δ_кр, то избыточный момент вновь станет ускоряющим. С увеличением угла δ ускоряющий момент ротора будет прогрессивно возрастать, и гене­ратор выйдет из синхронизма. Таким образом, в первом случае система динамически устойчива, а во втором неустойчива.

Рис. 2.6. Угловые характеристики мощности генератора для разных режимов

Рассмотренные переходные режимы системы при разных возмуще­ниях позволяют сформулировать отличительные признаки статической и динамической устойчивости:

при статической устойчивости в процессе появления возмущений мощность генератора меняется по одной и той же угловой характеристике, а после их исчезновения параметры системы остаются такими же, как и до появления возмущений;

при динамической устойчивости система переходит на другую угло­вую характеристику, причем после исчезновения возмущений ее пара­метры отличаются от первоначальных, но остается в допустимых преде­лах.