提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題當系統(tǒng)在某一正常穩(wěn)定運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經過一定的時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的運行狀態(tài)的問題第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月分類：電壓穩(wěn)定行頻率穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月功角穩(wěn)定性

發(fā)電機之間失去同步，造成發(fā)電機轉子之間角度的單調增加或增幅震蕩，由于發(fā)電機的轉子角度習慣上稱為功角，因此這類穩(wěn)定性問題常稱為功角穩(wěn)定性第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月功角穩(wěn)定性小干擾穩(wěn)定性又稱電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性大干擾穩(wěn)定性又稱暫態(tài)穩(wěn)定性第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的措施

通過對單機無窮大系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的分析可知：減小可以提高系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定極限。因此加強電氣聯(lián)系，縮短“電氣距離”，就成為提高電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的基本措施，可以由以下幾種途徑實現(xiàn)：第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月采用分裂導線采用更高電壓等級的線路采用串聯(lián)電容補償采用勵磁調節(jié)器第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月采用更高電壓等級的線路可以有效地減少線路電抗的標幺值。當選取線路的額定電壓為基準電壓，即時，在統(tǒng)一的基準容量下線路電抗的標幺值為：

由此可見，線路電抗的標幺值與其額定電壓的平方成反比暫態(tài)第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

采用更高電壓等級的線路可以有效減小線路電抗標幺值。第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月暫態(tài)穩(wěn)定性

當受到大的擾動時，由于系統(tǒng)的結構或參數(shù)發(fā)生了較大的變化，使得系統(tǒng)的潮流及各發(fā)電機的輸出功率也隨之發(fā)生變化，從而打破了原動機和發(fā)電機之間的功率平衡，在發(fā)電機軸上產生不平衡轉矩，導致轉子加速或減速，隨之引起各發(fā)電機功率，轉速及轉子間相對角的變化，同時，發(fā)電機端電壓和定子電流的變化引起勵磁調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)等一系列的變化，形成了一個以發(fā)電機轉子機械運動和電磁功率變化為主的機電暫態(tài)過程第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

針對以上現(xiàn)象，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施，一般首先考慮的是減小干擾后不平衡功率的臨時措施：改變制動（電磁）功率改變原動（機械）功率第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月改變制動功率故障的快速切除和自動重合閘裝置的應用對發(fā)電機實行強行勵磁電氣制動變壓器中性點經小電阻接地輸電線路設置開關站輸電線路采用強行串聯(lián)電容補償?shù)?2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）故障的快速切除及自動重合閘裝置的應用故障的快速切除縮短了故障持續(xù)時間，從功-角特性曲線可以看出減小了加速面積，增加了減速面積，提高了發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性。另外，也可使負荷中的電機端電壓迅速回升，減小電動機失速和停頓的危險第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

功角特性曲線

故障切除過晚第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

電力系統(tǒng)中故障切除時間是由繼電保護裝置的動作時間和斷路器動作時間的總和決定的。電力系統(tǒng)的故障，特別是高壓輸電線路的故障大多數(shù)是短路故障，而這些故障大多數(shù)有是瞬時性的。采用自動重合閘裝置先切除故障，經過一定時間再合上斷路器，若故障消失則重合閘成功。這個措施可以提高供電的可靠性。第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

自動重合閘成功可以使減速面積增加，且動作越快對暫態(tài)穩(wěn)定性越有利但重合閘的時間取決于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，故障點電弧的去游離時間，故障形式，斷路器的性能等。

重合成功重合不成功第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

在中性點接地的超高壓接地輸電線中，其短路故障絕大多數(shù)是單相短路接地故障，因此在這些線路上往往采用單相自動重合閘，切除故障相而不是三相，從切除故障到重合閘前的一段時間內，送電端的發(fā)電廠和受端系統(tǒng)也沒有完全失去聯(lián)系，因此可以提高穩(wěn)定性。三相重合單相重合第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

必須指出的是，采用單相自動重合閘時去游離的時間要比采用三相重合閘時有所加長，因為切除一相后其余兩相仍處于帶電狀態(tài)，盡管故障電流被切斷，潛供電流可維持電弧的燃燒，對去游離不利第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）對發(fā)電機施行強行勵磁

發(fā)電機都具有強行勵磁裝置，以保證當系統(tǒng)發(fā)生故障而發(fā)電機端電壓低于85%—90%額定電壓時迅速而大幅度的增加勵磁，從而提高發(fā)電機電動勢，增加發(fā)電機輸出的電磁功率。第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）電氣制動

電氣制動時在系統(tǒng)發(fā)生故障后迅速的投入電阻以消耗發(fā)電機的有功功率（增大發(fā)電機的電磁功率），從而減少功率差額。圖示為兩種制動電阻的接入方式。

串聯(lián)接入并聯(lián)接入

兩種制動電阻的接入方式第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月電氣制動作用可用等面積定則解釋，但是制動電阻的大小及投入時間要選擇恰當，否則或者會發(fā)生前制動或者會發(fā)生過制動，發(fā)電機雖在第一次震動中沒有失步，但卻在切除故障和切除制動電阻后的第二次震蕩中失步。無電氣制動有電氣制動過制動第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

因此在采用電氣制動時應經過一系列的計算來選擇電氣制動。（四）變壓器中性點經小電阻接地

變壓器中性點經小電阻接地是不對稱接地故障時的電氣制動。因為變壓器中性點串接了電阻，出現(xiàn)不對稱故障時，零序電流流過變壓器中性點電阻引起了附加的功率損耗。這對應于故障期間的功率特性Ⅱ升高，因為變壓器中性點電阻反映在正序增廣網絡的附加阻抗中。與電氣制動類似，變壓器中性點的小電阻必須經過計算來確定電阻值第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

系統(tǒng)圖零序網絡正序增廣網絡第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）輸電線路設置開關站

對雙回路的輸電線路，故障切除一回路時，線路阻抗將增大一倍，故障后的功率極限要降低很多，這對暫態(tài)穩(wěn)定和故障后的靜態(tài)穩(wěn)定都是不利的。特高壓遠距離輸電線路的阻抗占系統(tǒng)總阻抗的比例很大，這種影響就更大。如果在線路中間這只開關站，把線路分成幾段，故障時僅切除一段，則線路阻抗增加的較少，對穩(wěn)定性是有利的。第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）輸電線路采用強行串聯(lián)電容補償

利用電容器容抗與輸電線路感抗相反的性質，在輸電線路上串連接入電容來減小線路的等效電抗。由于考慮繼電保護正確動作和引起次同期諧振等因素，串聯(lián)電容的補償度Kc一般小于0.35第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月改變原動功率快速的自動調速系統(tǒng)或者快速關閉進汽門連鎖切除部分發(fā)電機合理選擇遠距離輸電系統(tǒng)的運行接線第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）快速的自動調速系統(tǒng)或者快速關閉汽門

現(xiàn)有的原動機調節(jié)器都具有一定的機械慣性和存在失靈區(qū)，因而其調節(jié)作用有一定的遲滯。加之原動機本身從調節(jié)器改變輸入工質的數(shù)量到它的輸出轉矩發(fā)生相應的變化需要一定的時間，所以，即使是動作較快的汽輪機調節(jié)器，它對暫態(tài)穩(wěn)定的第一個搖擺周期的影響也很小。目前已在使用的有汽輪發(fā)電機的快速動作汽門。發(fā)生短路時，保護裝置或專門的檢測控制裝置使汽門動作，使原動機的功率下降，并在功率角開始減小是重新開放汽門第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月快速關閉汽門時，原動機的機械功率變?yōu)榍€PT‘，加速面積由原來的abcd點包圍的面積變?yōu)閍bcd’包圍的面積，而減速面積由deh點包圍的面積增大到d’ehh’包圍的面積第28頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）連鎖切除部分發(fā)電機

如果系統(tǒng)備用容量足夠，在切除故障線路的同時，連鎖切除部分發(fā)電機，相當于減少了等效發(fā)電機組原動機功率。但是，由于切除部分發(fā)電機，系統(tǒng)失去了部分電源，系統(tǒng)頻率和電壓會下降，可能會引起頻率崩潰或電壓崩潰，最終導致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。為防止這種情況，切除部分發(fā)電機后可以連鎖切除部分負荷，或者根據頻率和電壓下降的情況切除負荷。第29頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）合理選擇遠距離輸電系統(tǒng)的運行接線

遠方發(fā)電廠向系統(tǒng)中心輸電常常采用多回路輸電方式。但在運行中，從提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的角度宜選用機組單元接線或擴大單元方式向遠方的負荷中心輸電。