Vispirms mums jāsaprot spēka stabilitātes pētījumi. Stabilitātes pētījums ir procedūra, kas nosaka sistēmas stabilitāti pēc dažādu traucējumu radīšanas, un tā seko ar vairākiem slēdziena darbībām (IESLĒGT un IZSLĒGT). elektrosistēmā sinkrona mašīna var būt ietekmēta šiem traucējumiem. Šo ietekmes novērtēšana stabilitātes pētījumos ir pārejas stabilitātes pētījumi un stacionārās stabilitātes pētījumi. stacionārās stabilitātes pētījumi attiecas uz to, vai tiek uzturēta sinkronizācija, kad sistēma saskaras ar maziem traucējumiem. Pārejas stabilitātes pētījumi nozīmē, vai tiek uzturēta sinkronizācija, kad sistēma saskaras ar lieliem vai smagiem traucējumiem.
Šie traucējumi var būt īsslēgums, nejauša liela slodzes zudums vai ģenerācijas zudums. Šo pētījumu mērķis ir noskaidrot, vai slodzes leņķis atgriežas pie stabilas vērtības pēc traucējuma novēršanas. Šeit tiek atrisinātas nelīnijas vienādojumi, lai noteiktu stabilitāti. Līdzās laukuma kritērijs saistīts ar pārejas stabilitāti. Tas ir ļoti viegli izmantojams grafisks paņēmiens, ko izmanto, lai noteiktu vienas mašīnas vai divu mašīnu sistēmas pārejas stabilitāti pret bezgalīgo elektrostaciju.
Bez zaudējumu līnijā reālais pārnosītais jaudas apjoms būs
Apmērojam, ka notiek defektu situācija sinkronajā mašīnā, kas strādāja stacionārā stāvoklī. Šeit nodotas jaudas apjoms ir dotošs
Lai novērstu defektu, slazdnīkam defektā cēlonā jāatver. Šis process aizņem 5/6 ciklus, un sekotājā gaidāmais pārejas stāvoklis aizņems papildus dažus ciklus.
Primitīvais dzinējs, kas sniedz ievades jaudu, tiek pārvietots ar gāzes turbinu. Turbīnas masas sistēmai laika konstants ir pāris sekundes, bet elektriskajai sistēmai tas ir milisekundes. Tātad, kamēr notiek elektriskie pārejas stāvokļi, mehāniskā jauda paliek stabila. Pārejas pētījums galvenokārt izskata elektrosistēmas spēju atgūties no defekta un sniegt stabila jauda ar jauno iespējamo slodzes leņķi (δ).
Izmanto jaudas leņķa līkni, kas parādīta fig.1. Iedomājieties sistēmu, kas nodosa ‘Pm’ jaudu leņķī δ0 (fig.2), kas strādā stacionārā stāvoklī. Kad notiek defekts; slazdnīki atveras un reālā jauda samazinās līdz nullei. Bet Pm paliks stabils. Tā rezultātā paātrināšanas jauda,
Jaudas atšķirības radīs kinētiskās enerģijas maiņas ātrumu rotora masās. Tāpēc, datora stabila ietekmei, ne nulles paātrināšanas jaudai, rotors paātrinās. Tādējādi, slodzes leņķis (δ) palielināsies.
Tagad, mēs varam apsvērt leņķi δc, kurā slazdnīks atkal aizveras. Jauda tad atgriezīsies uz parastā darbības līkni. Šajā brīdī elektriskā jauda būs lielāka par mehānisko jaudu. Bet, paātrināšanas jauda (Pa) būs negatīva. Tāpēc, mašīna palēninās. Slodzes jaudas leņķis turpinās palielināties datora inercijas dēļ. Šis palielinājums slodzes jaudas leņķī beigsies savlaicīgi, un dators sāks palēnināties vai izgāsies sistēmas sinkronizācija.
Swings vienādojums ir dots
Pm → Mehāniskā jauda
Pe → Elektriskā jauda
δ → Slodzes leņķis
H → Inercijas konstants
ωs → Sinkronais ātrums
Mēs zinām, ka,
Ievietojot vienādojumu (2) vienādojumā (1), mēs iegūstam
Tagad, reizināsim dt abām vienādojuma (3) pusēm un integrēsim to starp diviem izvēlētiem slodzes leņķiem, kas ir δ0 un δc. Tad mēs iegūstam,
Pieņemsim, ka ģeneratora slodzes leņķis ir δ0. Mēs zinām, ka
Defektu situācijas laikā mašīna sāk paātrināties. Kad defekts tiek novērst, tā turpinās palielināt ātrumu, pirms tā sasniedz savu maksimālo vērtību (δc). Šajā punktā,
Tātad, paātrināšanas laukums no vienādojuma (4) ir
Līdzīgi, palēnināšanas laukums ir
Nākamais, mēs varam pieņemt, ka līnija tiek atkal noslēgta slodzes leņķī, δc. Šajā gadījumā, paātrināšanas laukums ir lielāks par palēnināšanas laukumu. A1 > A2. Ģeneratora slodzes leņķis pārsniegs punktu δm. Pāri šim punktam, mehāniskā jauda ir lielāka par elektrisko jaudu, un tā piespiež paātrināšanas jaudu palikt pozitīvā. Pirms palēnināšanās, ģeneratora tāpēc paātrinās. Tādējādi, sistēma kļūs nestabila.
Kad A2 > A1, sistēma pilnībā palēnināsies pirms atkal paātrinās. Šeit, rotora inercija piespiež secīgu paātrināšanas un palēnināšanas laukumus kļūt mazākiem par iepriekšējiem. Tādējādi, sistēma sasniedz stacionāru stāvokli.
Kad A2 = A1, stabilitātes robeža tiek definēta šāda stāvokļa. Šeit, skaidrošanas leņķis ir dots ar δcr, kritiskais skaidrošanas leņķis.
Kā redzams, A2 = A1. Mēs iegūstam
