Генератор при расчётах в схеме замещения представляется индуктивным сопротивлением ХГ и приложенной за ним ЭДС ЕГ. Величины сопротивления и ЭДС зависят от типа генератора, отсутствия или наличия АРВ и способа регулирования.
1) При отсутствии АРВ: ХГ=Хd=1,88 о.е.; ЕГ=Еq– синхронные сопротивления и ЭДС.
Расчёт величин ведётся по формуле:
о.е,
где
;
По формуле
;
определяются углы d0, d’0, d0U, характеризующие сдвиг вектора соответствующей ЭДС ЕГ относительно вектора напряжения UH.
.
2) При наличии АРВ ПД: ХГ=Хd'=0,27 о.е.; ЕГ=Е' – переходные сопротивления и ЭДС.
о.е.;
3) При наличии АРВ СД: ХГ=0; ЕГ=UГ – напряжение генератора.
.
Продольная составляющая переходной ЭДС:
По рассчитанным значениям ЭДС и углов и заданному значению U*н=1 в координатной плоскости (d, q) в масштабе строим векторную диаграмму
Рисунок 3 – Векторная диаграмма неявнополюсного генератора
2. Расчет статической устойчивости
При выполнении расчётов предполагается, что устройства АРВ безинерционны и обеспечивают отсутствие самораскачивания. Предел передаваемой мощности определяется максимумом статической угловой характеристики мощности
. Учёт действия устройств АРВ производится путём введения соответствующих ЭДС ЕГ=const, приложенных за соответствующими сопротивлениями ХГ.Коэффициент запаса статической устойчивости по мощности определяется как
1) При расчёте запаса статической устойчивости при отсутствии АРВ турбогенератор представляется в схеме замещения синхронным индуктивным сопротивлением по продольной оси Xd и приложенной за ним синхронной ЭДС Eq. Угловая характеристика мощности при этом имеет вид
где PmEq – идеальный предел мощности нерегулируемой передачи;
; 
; 
.2) Идеальный предел передаваемой мощности при наличии АРВ ПД определяется приближённо и без учёта явнополюсности при Е'q=const и ХГ=Х'd=0,37.
.3) При наличии АРВ СД (UГ=const; ХГ=0)
Рисунок 4 – Характеристики мощности
Вывод: наличие АРВ разных видов увеличивает запас статической устойчивости рассматриваемой электропередачи; наибольший запас статической устойчивости имеет место при наличии АРВ СД.
3. Расчёт динамической устойчивости
3.1 Общие положения
Исследования динамической устойчивости (ДУ) основываются на методах численного решения дифференциального уравнения относительного движения ротора генератора.
При выполнении упрощённых расчётов принимаются следующие основные допущения:
- мощность турбины считается неизменной в течении всего переходного режима;
- мощность, вырабатываемая генератором, считается изменяющейся мгновенно при изменении в схеме электропередачи в следствии КЗ или коммутации;
- апериодические моменты, обусловленные потерями мощности, не учитываются.
С учётом указанных допущений, для простейшей схемы электропередачи, дифференциальное уравнение относительного движения ротора может быть записано в виде:
,где Тj (c) – постоянная инерции ротора генератора; t (c) – время; f0 =50 Гц;
d (эл. град); Р0=РН – мощность турбины.
Электрическая мощность генератора Р без учёта явнополюсности определяется по угловой характеристике мощности
где
– взаимное сопротивление между точкой приложения ЭДС Е' и шинами системы UH для состояния «n» схемы.Величина
представляет собой ускорение рассматриваемого генератора.В данной курсовой работе выполняются два расчёта динамической устойчивости электропередачи: без учёта (приближённый расчёт по правилу площадей и методом последовательных интервалов) и с учётом реакции якоря генератора и действия АРВ (уточнённый расчет методом последовательных интервалов).
3.2 Расчёт ДУ по правилу площадей
При выполнении приближённого расчёта по формуле строятся угловые характеристики мощности при Е'=const. Генератор вводится в схему замещения своим переходным сопротивлением X'd. Взаимное сопротивление
определяется с учётом сопротивления аварийного шунта DХ(n), зависящего от вида КЗ.Нормальный режим.
Рисунок 5 – Нормальный режим
Первый аварийный режим.
Рисунок 6 – Аварийный режим
Второй аварийный режим.
Рисунок 7 – Отключение одного выключателя
Проведя те же преобразования, что и первом аварийном режиме, получим суммарное сопротивление Хш2.
Послеаварийный режим.
Рисунок 8 – Послеаварийный режим
По результатам вычислений строим характеристики нормального PI, первого P`II и второго аварийного P``II и послеаварийного PIII режимов.
Рисунок *9 – Характеристики мощностей
Исходя из равенства площадок, характеризующих избыточные кинетические энергии ускорения и торможения, определим предельный угол отключения КЗ dпр.откл:
; 
; 
; 
; 
;По отношению площадки возможного торможения к площадке фактического ускорения оценивается запас динамической устойчивости:
.3.3 Приближённый расчет ДУ методом последовательных интервалов
При приближённом расчёте метод последовательных интервалов используется для численного интегрирования дифференциального уравнения. В результате определяются зависимости d=f(t) и a=f(t). При этом переходный процесс разбивается на малые отрезки времени (Dt=0,05 c), на протяжении которых ускорение а считается неизменным.
Порядок расчёта следующий:
1. Для начала переходного процесса по разности мощностей турбины и генератора DР(0) находится изменение угла за первый расчётный интервал
,где
;