大機組與大電網(wǎng)協(xié)調(diào)

大機組與大電網(wǎng)協(xié)調(diào)華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是1頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

目前我國電力系統(tǒng)基本上進人大電網(wǎng)、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代。大機組與高電壓、大電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)，一直是影響系統(tǒng)安全、可靠與經(jīng)濟的重大課題。 近年來，國際上發(fā)生了多次大面積停電事故，以及機組重大部件的損壞，電力部門和一些著名制造廠研究了汽輪發(fā)電機組如何適應(yīng)電網(wǎng)運行的問題。

(1)當機組偏離額定頻率運行時，在不損傷機組的前提下，提出了允許運行時間的要求；也提出了在異常頻率下，電網(wǎng)應(yīng)該采取的措施?，F(xiàn)在是2頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院 (2)隨著一些大機組的大軸損壞事故的發(fā)生，分析了大機組在一系列特殊運行方式下，都有可能使機組產(chǎn)生遠大于機端出口多相短路時的電磁與機械應(yīng)力。

(3)隨著系統(tǒng)串聯(lián)電容補償技術(shù)的采用，發(fā)生了與機組間產(chǎn)生次同步諧振的現(xiàn)象，當與電廠高壓輸電線出口三相短路重合，有可能一次就耗盡了機組軸系的疲勞壽命，因而必須由電網(wǎng)采取措施予以防止。

(4)隨著長距離、超高壓輸電線路出現(xiàn)，對發(fā)電機提出了吸收無功功率的要求。

(5)隨著電氣鐵道等單相負荷的日益增長和大容量機組轉(zhuǎn)子對連續(xù)不對稱負荷和不對稱短路適應(yīng)能力的減弱，發(fā)電機組適應(yīng)電網(wǎng)不對稱運行的能力也已成為眾所關(guān)注的問題?，F(xiàn)在是3頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是4頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是5頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

對目前的我國電網(wǎng)而言，一臺600MW機組，在地區(qū)電網(wǎng)中占有較大的比重，它的投切和故障對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有較大影響， 反之，系統(tǒng)的各種異常運行或故障，對600MW機組的威脅比對中小型機組的威脅更大。 我國國家標準規(guī)定：發(fā)電機能承受的誤并列能力為，180°相角差5次或120°相角差2次。 還要求發(fā)電機應(yīng)能承受電力系統(tǒng)中高壓線路事故后的自動重合閘。 這些要求，都將使發(fā)電機瞬時產(chǎn)生大的定轉(zhuǎn)子電流及電磁力矩，對發(fā)電機定子繞組端部、轉(zhuǎn)子軸頸等造成沖擊及材料壽命損耗。 另外，還要求發(fā)電機具備失磁異步運行能力及三相不對稱或非全相運行能力，這些也容易使發(fā)電機定子端部和轉(zhuǎn)子表面局部過熱而產(chǎn)生裂紋?，F(xiàn)在是6頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院一、電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)并按規(guī)定的分工和技術(shù)經(jīng)濟要求組成的，將一次能源轉(zhuǎn)換為電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)，如圖7—1所示。 其中發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換為電能，升壓后，經(jīng)過輸電網(wǎng)，再降壓，送人配電網(wǎng)，再由配電網(wǎng)將電能分配至用戶，從而完成了電能從生產(chǎn)到使用的全過程。為了保證系統(tǒng)運行的安全可靠，系統(tǒng)還配置了繼電保護和安全自動裝置、調(diào)度自動化和通信等相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是向用戶提供充足、可靠、合格和廉價的電能。 在電力系統(tǒng)中，輸送、變換和分配電能的那一部分稱為電力網(wǎng)(electricnetwork)，如圖7—1中虛線所框的部分·，所以電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個組成部分，電力網(wǎng)包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)?，F(xiàn)在是7頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是8頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

輸電網(wǎng)主要是將遠離負荷中心的發(fā)電廠所發(fā)出的電能，經(jīng)過變壓器升高電壓并通過高壓輸電線輸送到鄰近負荷中心的樞紐變電所。同時，輸電線還有聯(lián)絡(luò)相鄰電力系統(tǒng)和聯(lián)系相鄰樞紐變電所的作用。 在我國，現(xiàn)有高壓輸電網(wǎng)的電壓為220kV、330kV、500kV、750kV交流和±500kV直流，即將出現(xiàn)1000kV交流和±800kV直流。配電網(wǎng)是將電能從高壓變電所經(jīng)降壓后再分配到用戶的電力網(wǎng)。按電壓，一般又將配電網(wǎng)分為高壓、中壓和低壓三種。 在我國，高壓配電網(wǎng)電壓一般為35kV、63kV和110kV；中壓配電網(wǎng)電壓一般為6—10kV(有的城市已在考慮升壓為20kV)；低壓配電網(wǎng)電壓一般為三相四線制的380／220V?，F(xiàn)在是9頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

輸、配電網(wǎng)可按電壓等級的高低分層，或按負荷密集的地域分區(qū)。不同容量的發(fā)電廠和電力用戶分別接人不同電壓等級的電力網(wǎng)，較大容量的應(yīng)接入較高電壓的電力網(wǎng)，較小容量的可接入較低電壓的電力網(wǎng)。 我國已經(jīng)啟動的西電東送工程，將著力推進全國大電網(wǎng)建設(shè)與聯(lián)網(wǎng)，逐步形成大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的基本格局。發(fā)展具有規(guī)模經(jīng)濟效益和極強資源配置能力的大電網(wǎng)，這是電力工業(yè)發(fā)展的基本規(guī)律。 國內(nèi)外現(xiàn)有實踐均已證明，全國聯(lián)網(wǎng)能帶來多方面的效益，如錯峰效益，水、火電互補效益，互為備用和事故支援效益，以及可以最大限度采用高效率高參數(shù)的大機組等。西電東送戰(zhàn)略的實施將從根本上改變中國未來電力發(fā)展的格局，即實行立足于跨大區(qū)電網(wǎng)之間以及大區(qū)電網(wǎng)與獨立省網(wǎng)之間的全國互聯(lián)。 現(xiàn)在是10頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

目前，中國將以三峽工程為契機，并以三峽電站為中心，建設(shè)東、西、南、北四個方向的聯(lián)網(wǎng)和送電線路，并在條件成熟的電網(wǎng)間實現(xiàn)周邊聯(lián)網(wǎng)。經(jīng)過不斷開發(fā)西部大型水電以遠距離輸電至東部地區(qū)，同時根據(jù)需要與條件加快其余大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，屆時中國電網(wǎng)將形成西電東送、南北互聯(lián)的基本格局以及統(tǒng)一調(diào)度的聯(lián)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是11頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

整流器逆變器~~換流變壓器2換流變壓器1+交流電力系統(tǒng)I換流站I(整流站)換流站II(逆變站)直流線路直流輸電系統(tǒng)交流電力系統(tǒng)II二、直流輸電 直流輸電就是在甲地將交流功率經(jīng)過整流站整流變?yōu)橹绷鞴β?，通過直流輸電線路送到乙地，再經(jīng)過逆變站逆變?yōu)榻涣鞴β仕腿虢涣麟娋W(wǎng)。整流站和逆變站統(tǒng)稱為換流站，其設(shè)備、接線和原理完全相同，并且可以互相改接，僅僅是控制方式不同。現(xiàn)在是12頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

1．直流線路優(yōu)點 （1）造價低，電能損耗少。 （2）無電抗影響，遠距離輸電不存在失去穩(wěn)定的問題。 （3）穩(wěn)態(tài)下，不存在交流長電纜線路的容性電納引起的電壓升高。 （4）直流輸電系統(tǒng)響應(yīng)快，調(diào)節(jié)精確，有利于故障時交流系統(tǒng)間的快速緊急支援和減少功率擾動。 （5）可聯(lián)絡(luò)兩個額定頻率相同或不同的交流電力系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)后交流系統(tǒng)的短路容量，不因互聯(lián)而顯著增大?，F(xiàn)在是13頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院 (4)限制系統(tǒng)短路容量。兩大交流電網(wǎng)用直流聯(lián)網(wǎng)后，由于換流站的“定電流控制”特性，兩側(cè)交流網(wǎng)路的短路容量將得到限制。

(6)有利于采用電纜送電。在直流電場的作用下，電纜的絕緣強度約為交流電場的3倍，35kV的交流電纜可用于直流110kV。直流電纜送電不存在容性無功，在交流電網(wǎng)中電纜的長度受容性充電無功電流的限制，而直流電纜送電沒有長度限制，最適宜于遠距離隔海送電，我國舟山島就是用直流110kV電纜送電的?，F(xiàn)在是14頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院2．缺點 換流站造價高，換流器工作時需要消耗較多的無功功率，產(chǎn)生較大的諧波電流和電壓；直流斷路器熄弧困難，使多端直流輸電的發(fā)展受到一定的影響。3．應(yīng)用范圍 遠距離大功率輸電；交流系統(tǒng)的互聯(lián)；過海電纜輸電；用電纜向大城市市區(qū)供電?，F(xiàn)在是15頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

兩端直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成可分為單極，雙極和無直流輸電線路三類。無直流輸電線路即為兩側(cè)換流器背靠背裝設(shè)在一起的非同步聯(lián)絡(luò)站，或稱變頻站?，F(xiàn)在是16頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院1．單極系統(tǒng)直流單極系統(tǒng)中，輸電線路只用一根導(dǎo)線。一般采用正極接地，負極線路運行，又稱一線一地制。接地正極以大地或海水作回流線路。其優(yōu)點是投資省，且負極性運行的直流架空線路，受雷擊的幾率以及電暈引起的無線電干擾都比正極性運行時小。單極系統(tǒng)的主要缺點是地中電流所經(jīng)之處的金屬構(gòu)件電化腐蝕嚴重，若海水中流過電流時，對航行、通信和漁業(yè)等有不同程度的影響。因此單極系統(tǒng)也有用金屬導(dǎo)體作回流線路，稱兩線制。由于投資大，這種方式僅作為分期建設(shè)中的過渡接線形式。現(xiàn)在是17頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院GGGG+GG2．雙極系統(tǒng)雙極系統(tǒng)可看作兩個單極系統(tǒng)疊加而成，其接線分為：兩端中性點接地方式，一端中性點接地方式和中性線方式三種，如圖3-33。

(c)圖3-33雙極直流輸電系統(tǒng)(a)中性點兩端接地方式（兩線一地制）(b)中性點-端接地方式（兩線制）(c)中性線方式（三線制）現(xiàn)在是18頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院（1）兩端中性點接地方式，如圖3-33(a)，也稱兩線一地制。它可以看作由兩個對稱的一線一地制單極系統(tǒng)疊加而成。如果兩極參數(shù)對稱，理論上兩接地點之間是不存在直流電流的。實際上在正常運行時，地回路中有不平衡電流流過。它的數(shù)值不大，只有額定電流的百分之幾。因此大大減輕了大地或海水作回流電路時對金屬設(shè)施的腐蝕。當任一導(dǎo)線發(fā)生故障，健全相可以用大地和海水作回流電路，保持輸送一半的電力。GG現(xiàn)在是19頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院2）中性點一端接地方式，如圖3-33(b)，也稱兩線制。接地端可以固定直流輸電系統(tǒng)的基準地電位，避免發(fā)生系統(tǒng)電位的浮動而威脅到設(shè)備和線路的安全。優(yōu)點是避免了建設(shè)接地裝置的巨大投資，缺點是一根導(dǎo)線發(fā)生故障時不得不停止送電。GG+現(xiàn)在是20頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院（3）中性線方式，如圖3-33(c)，也稱三線制。與兩線一地制比，直流輸電線一極故障時，可以避免以大地或海水作回流電路所帶來的弊端。3．非同步聯(lián)絡(luò)站是輸電線路長度為零的直流輸電系統(tǒng)，可以聯(lián)絡(luò)兩個額定頻率相同或不同的交流電力系統(tǒng)。GG現(xiàn)在是21頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院三、高壓直流輸電系統(tǒng)的主要電器設(shè)備如圖3-34為直流輸電主接線，其電壓500kV，輸送容量單極60萬kW，雙極120萬kW，線路全長1052.25km，直流部分1045.665km，主要設(shè)備的作用如下：445555798811“-”“+”“-”“+”1200MW~500kV~220kV3葛洲壩換流站線路上海換流站圖3-34某工程直流輸電主接線圖1-交流濾波器組；2-換流變壓器；3-換流橋；4-直流濾波器組；5-金屬回路轉(zhuǎn)換開關(guān)；6-低壓開關(guān)；7-金屬回路轉(zhuǎn)換斷路器；8-平波電抗器；9-接地電極；10-線路現(xiàn)在是22頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

（1）換流器。一般接成三相全控橋式整流或逆變電路，直流系統(tǒng)中又稱換流橋，6個橋臂稱為換流閥。正常，換流器在工頻一個周期內(nèi)的換相次數(shù)稱為脈波數(shù)。單橋換流器是6脈波的，直流側(cè)電壓含有6n次基波頻率的諧波，交流側(cè)含有6n1次特征諧波電流。兩單橋串聯(lián)成雙橋換流器，是12脈波的，直流側(cè)含有12n次諧波電壓，交流側(cè)含有12n1次諧波電流(其中n=1,2,3,…)。雙橋換流器最低諧波次數(shù)高，諧波總含量少，因此雙橋優(yōu)于單橋。 目前可控硅元件的單個芯片直徑已達100mm以上，能承受6kV電壓，4kA以上電流。故直流輸電用的可控硅換流閥由幾十個以至于上百個硅元件串聯(lián)而成，配備有散熱器，循環(huán)冷卻系統(tǒng)，均壓阻尼電路，閥電抗器，門極觸發(fā)電路等機電熱光的輔助系統(tǒng)和電子元器件組合而成。現(xiàn)在是23頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

（2）換流變壓器。葛上線直流輸電系統(tǒng)每極采用雙橋換流器，需要兩組相位差30的交流電源供電。因此共安裝6臺單相三繞組變壓器，每極三臺，接成Y0/Y/，結(jié)構(gòu)與普通型變壓器基本相同。由于閥側(cè)繞組需同時承受交直流電壓，又為了減少高次諧波，故對變壓器的絕緣強度和參數(shù)的三相對稱性有嚴格的要求，同時換流變應(yīng)有寬的有載調(diào)壓范圍。 （3）平波電抗器。作用是抑制直流電流變化時的上升速度，減少直流線路中電壓和電流的諧波分量。 （4）無功補償裝置。有調(diào)相機、并聯(lián)電容器、交流濾波器或靜止補償器等。另外，交流濾波器在濾除高次諧波的同時，向交流系統(tǒng)提供一定數(shù)量的容性無功?，F(xiàn)在是24頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

（5）濾波器。由電容、電感、電阻串并聯(lián)組成。由于換流裝置是一個諧波源，在交流側(cè)是一個諧波電流源，在直流側(cè)則是一個諧波電壓源。其含有的諧波分量，會引起電容器、變壓器、電動機等的諧波附加損耗、振動和嚴重發(fā)熱，干擾鄰近通訊線路，并使換流器的觸發(fā)控制不穩(wěn)定。所以在交流母線上安裝單調(diào)諧濾波器分別濾去5,7,11,13次諧波電流。用高通濾波器吸收高次諧波電流。同樣在直流側(cè)用直流濾波器吸收平波電抗器后的6、12、18等次殘余諧波分量。 （6）直流斷路器，由于直流電流無自然過零點，電弧難以熄滅，至今超高壓直流斷路器尚未研制出成熟可靠的產(chǎn)品。目前兩端直流輸電系統(tǒng)故障，借助于控制系統(tǒng)限制故障電流，再將故障切除?，F(xiàn)在是25頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

（7）交直流避雷器，是交直流系統(tǒng)絕緣配合的基礎(chǔ)。由于直流電弧難以熄滅，故目前均采用性能優(yōu)良的，無間隙的氧化鋅避雷器。

8）直流互感器，有磁放大器和電子元器件組成。 （9）控制及保護設(shè)備。直流系統(tǒng)之所以能實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)與具有性能優(yōu)良的控制保護系統(tǒng)有關(guān)。通過控制橋閥觸發(fā)脈沖相位，調(diào)節(jié)功率大小和方向。調(diào)節(jié)可按不同參數(shù)實現(xiàn)，如定電流，定電壓，定功率，定熄弧角等。保護系統(tǒng)有交流設(shè)備保護，換流閥保護和直流設(shè)備、線路保護等?，F(xiàn)在是26頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院4．直流輸電運行一個三相橋式全波整流電路中，交流線電壓與直流電壓有如下的關(guān)系現(xiàn)在是27頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是28頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是29頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是30頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是31頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

第二節(jié)系統(tǒng)擾動與汽輪發(fā)電機軸系扭振

隨著超高壓大電網(wǎng)和大功率機組的投產(chǎn)運行，隨著一些大機組的大軸損壞事故的發(fā)生，機組軸系扭振問題越來越嚴重，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展中需要研究的重要課題。 大型汽輪發(fā)電機組的軸系是由多段軸段組成的，其中包括汽輪機的高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、勵磁機轉(zhuǎn)子等。隨著單機容量的增大，軸系長度與軸段斷面之比相對增大。整個軸系不能再視為一段剛性的軸段，而是一柔性可扭轉(zhuǎn)的軸系。 汽輪機的葉片受蒸汽沖擊，在每一級葉輪上施加著一正的扭矩；則發(fā)電機和勵磁機輸出電負荷相當于在轉(zhuǎn)子上施加一負扭矩。汽輪機低壓缸與發(fā)電機之間的靠背輪是扭振的節(jié)點?，F(xiàn)在是32頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

汽輪機的正扭矩又按高、中、低汽缸的功率分布在不同的軸上，每個汽缸中又按各級葉輪的功率分布在軸的不同斷面上。沿整個軸系長度方向扭矩的分布是十分復(fù)雜的。但最大扭矩出現(xiàn)在發(fā)電機與汽輪機(低壓轉(zhuǎn)子)的聯(lián)軸器上，即扭振的節(jié)點上。 汽輪發(fā)電機在正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，輸入的熱功率與輸出的電功率相平衡。整個軸系保持恒速運轉(zhuǎn)。一個恒定的扭轉(zhuǎn)變形存在于軸系上。當蒸汽量的變動或電負荷的變動都會因此而產(chǎn)生短時的扭振?，F(xiàn)在是33頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院三、系統(tǒng)擾動對軸系扭振的影響 大型汽輪發(fā)電機組在電網(wǎng)上運行時，隨時會由于熱力系統(tǒng)或電力系統(tǒng)的擾動而激發(fā)起軸系扭振。 熱力方面的原因諸如汽輪機調(diào)速汽門的擺動、中壓調(diào)門的快關(guān)等。由于軸系最低自然扭振頻率一般都大于10Hz，因此激振扭矩周期必須小于50ms才有可能產(chǎn)生扭振。上述高壓調(diào)門或中壓調(diào)門的動作時間一般都大于l00ms。所以，因熱力方面的原因而引起的軸系扭振是輕微的。 電力系統(tǒng)擾動的因素相當多，諸如發(fā)電機的并列操作、失步、失磁、系統(tǒng)短路、重合閘、甩負荷等，這種擾動都是毫秒級的。此外，系統(tǒng)中存在著負序分量、諧波分量、靜態(tài)無功補償、串聯(lián)補償、直流輸電等，這類擾動是持續(xù)的長期的?，F(xiàn)在是34頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

因此，人們研究軸系扭振的主要方向是電力系統(tǒng)擾動對軸系扭振的影響，這是大電機與大電網(wǎng)協(xié)調(diào)的主要課題。 至于大型水輪發(fā)電機組，由于其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量大、軸系的長度與斷面比相對較小、軸系剛度較大、自然扭振頻率較高等原因，因此系統(tǒng)擾動對其扭振影響不大。現(xiàn)在是35頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是36頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是37頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院第五節(jié)電力網(wǎng)諧波污染 電能質(zhì)量，包括電壓幅值、頻率和波形等。隨著工業(yè)的發(fā)展，電壓波形的畸變已受到越來越多的重視。 電力系統(tǒng)中的諧波，主要源自冶金、化工、電氣化鐵路、靈活交流輸電(FACTS)等換流設(shè)備和其他非線性負荷。電能波形的畸變，給發(fā)、供、用電設(shè)備以及通信帶來嚴重危害。 為向國民經(jīng)濟各部門提供質(zhì)量合格的電能，必須對各種非線性用電設(shè)備的使用予以規(guī)范，給注入電網(wǎng)的諧波予以有效的監(jiān)測和治理?，F(xiàn)在是38頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是39頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院1．諧波對輸電線路的影響 超高壓輸電線路常采用單相重合閘來提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。較大的高次諧波電流能顯著地延緩潛供電流的熄滅，導(dǎo)致單相重合閘失敗，或不能采用較短的自動重合閘時間。

2．諧波對變壓器的影響 諧波會導(dǎo)致變壓器繞組附加發(fā)熱，變壓器外殼和某些緊固件，也會引起發(fā)熱和局部過熱。變壓器的諧波損耗數(shù)值較大，據(jù)日本中部電力公司介紹，當諧波含量為10％時，變壓器的損耗增大10％，而且隨變壓器容量的增大，損耗的百分比也愈大。諧波還會使變壓器噪聲增大?，F(xiàn)在是40頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院3．諧波對感應(yīng)電動機的影響 單相牽引負荷在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的負序電流，將反映到變壓器的低壓側(cè)，而在低壓側(cè)運行的電動機勢必會受到影響。電動機的負序阻抗比正序阻抗要小得多，感應(yīng)電動機在很小的負序電壓下，可產(chǎn)生數(shù)倍于負序電壓百分數(shù)的不平衡電流，這個倍數(shù)等于電動機啟動電流倍數(shù)，將引起電動機的附加溫升，嚴重時將燒毀電動機。 高次諧波還會引起電動機本體局部過熱，嚴重時將燒毀電機。國外經(jīng)驗表明，3、5、7次諧波電壓達到基波的6％一20％時，可導(dǎo)致電動機在短時間內(nèi)損壞。高次諧波還會導(dǎo)致電動機較大的機械振動?，F(xiàn)在是41頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院4．諧波對電纜的影響 電纜是電容性設(shè)備，由于電纜分布電容對諧波電流有放大作用，一方面諧波電壓波形的畸變易在絕緣介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，絕緣壽命又和局部放電功率成反比；另一方面諧波使絕緣介質(zhì)損耗和溫升升高。5．諧波對開關(guān)設(shè)備的影響 諧波電流波形的畸變，當電流過零時，很高，使開關(guān)的遮斷能力降低；當諧波嚴重時，常不能有效地把電弧吹人滅弧柵，使電弧時間延長，導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備的損壞。現(xiàn)在是42頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院6．諧波對電容器的影響 諧波對電容器的影響很大，主要表現(xiàn)在電容器諧波容抗和系統(tǒng)諧波感抗配合時，將造成并聯(lián)諧振和諧波放大。使電容器和串聯(lián)電抗器產(chǎn)生諧振過電流和諧振過電壓，電容器局部放電增加，加速絕緣老化，促使電容器和串聯(lián)電抗器過熱損壞。 因此，當接入電容器組時，必須進行校核計算。諧波對電容器的危害具體表現(xiàn)為電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)。 電效應(yīng)：由于波形的畸變，可能引起電容器端電壓有效值和幅值的增高，如3、5、7次諧波與基波疊加時可使電壓波形呈尖頂波。試驗表明，尖頂波很容易在電容器介質(zhì)中誘發(fā)局部放電絕緣介質(zhì)加速老化，同時介質(zhì)損耗tanδ升高?，F(xiàn)在是43頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院7．諧波對繼電保護和自動裝置的影響 繼電保護和自動裝置通常都是以檢測被保護回路和控制回路電流電壓的變化來反映其運行狀態(tài)的， 電網(wǎng)諧波和負序分量將影響其動作的正確性。由于繼電器的類型和動作原理不同，它們對諧波和負序的響應(yīng)也就不同。根據(jù)繼電器的動作原理分析，諧波和負序分量對電磁型繼電器和感應(yīng)型繼電器的影響較??；而對利用負序啟動元件的各種繼電保護和自動裝置影響最敏感，可能造成保護裝置誤動或拒動。現(xiàn)在是44頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院8．諧波對電氣計量的影響 按照國家標準規(guī)定，常用的模擬式計量儀表，如電壓表、電流表、有功功率表、無功功率表、電能表和儀用互感器等，應(yīng)工作在正弦電壓、電流波形下，只允許含有少量高次諧波分量。當電網(wǎng)含有高次諧波分量超過國標規(guī)定時，如電能表將因供電頻率偏高，電能表將呈現(xiàn)負誤差。 電力機車這樣的諧波源，基波功率從電網(wǎng)流向電力機車，而諧波功率是從電力機車流向電網(wǎng)和其他用電設(shè)備，由于功率方向相反，通過電能表的是基波功率減諧波功率，可見將少計了電能?，F(xiàn)在是45頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

為提高電網(wǎng)電能質(zhì)量和經(jīng)濟效益，必須采取有效措施，例如：將基波功率與諧波功率分別計量，合理收取電費；對向電網(wǎng)注入諧波的用戶，超過國標允許值時，采取懲罰性措施；研制能準確計量諧波電量的電能表、寬頻帶的電壓互感器和電流互感器等?，F(xiàn)在是46頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院9．諧波對通信的影響 諧波電流在輸電線上傳輸，主要通過靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)對通信網(wǎng)絡(luò)造成影響。在通信網(wǎng)路中引起高頻雜音，產(chǎn)生干擾，信號失真，降低傳輸質(zhì)量。 靜電感應(yīng)的影響，是通過電力線和通信線間的電容，耦合到通信線上去的，諧波電流和三相電壓不平衡度越大，影響越大。 電磁感應(yīng)的影響，是電力線路的交流電流產(chǎn)生的交變磁場在鄰近通信線上感應(yīng)干擾信號。電磁感應(yīng)是嚴重的干擾源，可能在通信電路中產(chǎn)生危險電壓，使通信設(shè)備絕緣破壞，甚至危及人身安全。現(xiàn)在是47頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是48頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是49頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是50頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院現(xiàn)在是51頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

關(guān)于大機組與大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)

對目前的我國電網(wǎng)而言，一臺600MW機組的投切和各種故障對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有較大的影響，遠非中小機組可比。同樣，系統(tǒng)的異常運行或各種故障，對600MW機組的威脅也比對中小型機組的威脅更大，因此對600MW機組運行和保護提出了更高、更嚴格的要求。現(xiàn)在是52頁\一共有57頁\編輯于星期三華中科技大學(xué)電氣學(xué)院

1．大機組的靜穩(wěn)定與動穩(wěn)定

300、200、I00MW的汽輪發(fā)電機組，在額定參數(shù)下運行時靜穩(wěn)定儲備系數(shù)分別為51.7％、59.2％、61.9％。而600MW汽輪發(fā)電機組在額定參數(shù)下運行時，功角δ約為45°，靜穩(wěn)定儲備系數(shù)為41.4％。顯然，額定參數(shù)下運行時，600MW機組靜穩(wěn)定儲備系數(shù)最小，因而在系統(tǒng)受到擾動時，較易失去穩(wěn)定

雖然特性優(yōu)良的自動勵磁調(diào)節(jié)裝