Понятие статической устойчивости. Иллюстрация на угловой характеристике мощности.

Статическая устойчивость - это способность системы восстанавливать исходный (или близкий к исходному) режим после малого его возмущения.

Аварийные режимы в электрической системе возникают при КЗ, аварийных отключениях нагруженных агрегатов или линий и т.п.

Существует такой режим, при котором очень малое увеличение нагрузок вызывает нарушение его устойчивости. Такой режим называют предельным, а нагрузки системы -максимальными или предельными нагрузками по условиям статической устойчивости.

Рассмотрим режим работы в точке а. Если мощность генератора изменится на величину , то и угол , следуя синусоидальной зависимости, изменится на . В точке а положительному приращению мощности соответствует положительное приращение угла.

При изменении мощности генератора равновесие моментов турбины и генератора нарушается. При увеличении мощности генератора на валу, связывающем ею с турбиной, возникает избыточный тормозящий момент. Под влиянием тормозящего момента ротор генератора начинает замедляться, что вызывает перемещение ротора и связанного с ним вектора ЭДС Е в сторону уменьшения угла . 

В итоге в точке а восстанавливается исходный режим работы и, как следует из определения статической устойчивости, этот режим является устойчивым. Такой же вывод можно получить и при уменьшении мощности генератора в точке а.

В точке b отрицательному приращению мощности генератора соответствует положительное приращение угла.

Если в точке b и возникнет тормозной избыточный момент (мощность генератора увеличится), то он вызовет перемещение рабочей точки системы турбина - генератор в точку а.

Таким образом, точка а характеристики мощности является точкой устойчивого равновесия, точка b - точкой неустойчивого равновесия моментов турбины и генератора. Поэтому все точки, лежащие на возрастающей части характеристики мощности, являются точками устойчивой работы системы, а точки, лежащие на падающей части характеристики, - точками неустойчивой работы.

Границей зон устойчивой и неустойчивой работы является максимум характеристики мощности.

При уменьшении мощности генератора на валу возникает ускоряющий избыточный момент, который увеличивает угол . С ростом угла мощность генератора начинает, это увеличивает ускоряющий момент, т.е. возникает лавинообразный процесс, называемый выпадением из синхронизма. Процесс выпадения из синхронизма и асинхронный режим характеризуются непрерывным перемещением вектора ЭДС Е относительно напряжения U приемной системы.

Если в точке b возникнет тормозной избыточный момент (мощность генератора увеличится), то он вызовет перемещение рабочей точки системы турбина - генератор в точку а.

Таким образом, точка а характеристики мощности является точкой устойчивого равновесия, точка b - точкой неустойчивого равновесия моментов турбины и генератора.

Производная  или приближенно отношение , называемое синхронизирующей мощностью, можно рассматривать как показатель степени устойчивости.
При приближении к пределу она уменьшается и при достижении предела (точка 3) становится равной нулю.

Формальным признаком статической устойчивости электрической системы может служить знак приращения мощности к приращению угла. Если