提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

王力

摘要：輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性是衡量電力供輸質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)，也是輸電系統(tǒng)安全可靠運行的主要基礎(chǔ)。隨著社會的發(fā)展，隨著人們生活質(zhì)量的提高，對于電能也提出了新的要求，因此確保供電質(zhì)量已成為電力企業(yè)研究和工作的主要重點。本文從輸電系統(tǒng)安全可靠運行的重要因數(shù)出發(fā)，闡述了輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要性，從而得出了提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的具體措施。

關(guān)鍵詞：輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性；靜態(tài)暫態(tài)措施

一、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性

輸電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性是輸電系統(tǒng)安全運行的重要保障。近些年，輸電系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，大大增大了輸電距離和輸送容量，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性就出現(xiàn)了一些問題。輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性是限制交流電流遠距離輸電送電距離和輸送能力的決定因素，所以必須提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而提高輸送能力。在暫態(tài)穩(wěn)定角度分析，發(fā)電機會因為輸電系統(tǒng)受到擾動發(fā)電機的不平衡而產(chǎn)生劇烈的相對運動，當(dāng)發(fā)電機的相對角的振蕩超過一定限度時，發(fā)電機便會失去同步，穩(wěn)定性就會遭到破壞。在靜態(tài)穩(wěn)定角度，讓輸電系統(tǒng)不發(fā)生自發(fā)振蕩，正確選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，就會使輸電系統(tǒng)具有較高的功率極限，系統(tǒng)運行也會很穩(wěn)定。所以，想要提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸送能力，就必須盡可能提高輸電系統(tǒng)的功率極限和減小發(fā)電機相對運行的振蕩幅度。

二、提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

（一）調(diào)節(jié)設(shè)備適應(yīng)系統(tǒng)

設(shè)備的使用要具備一定的前瞻性。由于電力系統(tǒng)的運行方式經(jīng)常發(fā)生變化，電力系統(tǒng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)也是不斷擴大和變化的，所以設(shè)備也需要經(jīng)常更替，而設(shè)備的更替會影響電力系統(tǒng)的參數(shù)和特性。必須充分考慮其適應(yīng)性，在電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行參數(shù)在允許的范圍內(nèi)，按照一定的電力系統(tǒng)規(guī)模和運行參數(shù)設(shè)計提高穩(wěn)定性，有時只要適當(dāng)改變提高穩(wěn)定措施的參數(shù)，或者調(diào)整整定值，就可以適應(yīng)新的情況。在應(yīng)用以微型計算機為控制核心的提高穩(wěn)定性裝置中，這種適應(yīng)性更強。此外還要提高穩(wěn)定裝置的可取性。自動化中的誤動作和拒動作問題很可能造成嚴(yán)重的后果，所以采用的穩(wěn)定裝置要具備一定的可取性。重要裝置雙重化，能在裝置出現(xiàn)故障時自動切換，或者并聯(lián)設(shè)備，用設(shè)有不同原理的后備等都可以提高可取性

（二）改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及減小線路電抗

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，增加輸電線路的回路數(shù)，減小線路電抗加強系統(tǒng)的聯(lián)系都是能夠改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的方法。此外，當(dāng)輸電線路通過的地區(qū)原來就有輸電系統(tǒng)時，要想使長距離的輸電線路中間點的電壓得到維持，可以把中間系統(tǒng)與輸電線路連接成為較大的聯(lián)合輸電系統(tǒng)，也將輸電線路分成兩段縮小了電氣距離。中間系統(tǒng)能與輸電線交換有功功率，起到互為備用的作用。在輸電系統(tǒng)中間接入配有先進的自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)相機，就可以維持調(diào)相機端點電壓甚至變壓器高壓母線電壓恒定。這樣，輸電系統(tǒng)就等值地被分割為兩段，每一段的電氣距離將遠小于整個輸電系統(tǒng)的電氣距離輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高。現(xiàn)在因為調(diào)相機維護工作困難，已逐步被靜止補償器所替代。通過采用分裂導(dǎo)線、提高線路額定電壓等級以及采用串聯(lián)電容器補償?shù)确椒?，來減小線路高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）快速切除短路和自動重合閘

快速切除故障是提高暫態(tài)穩(wěn)定最根本、最有效、簡單易行的措施?？焖偾谐收夏軌驕p小加速面積，增大減速面積，提高了發(fā)電機之間并列運行的穩(wěn)定性。也可使負(fù)荷中的電動機端電壓迅速回升減少了電動機失速和停頓的危險，提高了負(fù)荷的穩(wěn)定性。繼電保護裝置動作時間和斷路器動作時間的總和就是切除故障時間。在切除故障線路中的0.06s中，保護裝置動作時間為0.02s斷路器動作時間為0.04s.在高壓輸電線路的短路故障中，通過自動重合閘裝置馬上重新投入，大多數(shù)情況下可以恢復(fù)正常運行，并且成功率很高。因為高壓輸電線路的短路故障絕大都是瞬時性的。超高壓輸電線路的故障可以采用按相動作的單相重合閘裝置，這種故障大多數(shù)是單相接地。單相重合閘裝置自動選出故障相切除，經(jīng)過不太長時間就可以重新合閘。因為只切除一相，送電端的發(fā)電廠和受端系統(tǒng)沒有完全失去聯(lián)系，故提高了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

（四）系統(tǒng)解列與異步運行和再同步

在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性后也可能存在破壞系統(tǒng)穩(wěn)定的事故，有可能出現(xiàn)未能預(yù)料的嚴(yán)重事故，使系統(tǒng)仍有可能失去穩(wěn)定。雖然已經(jīng)采用合理的方法提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是未能預(yù)料的事故也是有可能發(fā)生的。遇到這種問題可以采取系統(tǒng)解列、異步運行和再同步等應(yīng)急措施，以減少損失，盡快恢復(fù)對用戶的正常供電。在系統(tǒng)穩(wěn)定破壞己不可避免時盡量限制事故擴大，減少穩(wěn)定破環(huán)造成的危害，就是系統(tǒng)解列。為了把各部分可以繼續(xù)同步運行、保全系統(tǒng)的大部分，需要把已經(jīng)失去同步的輸電系統(tǒng)，在適當(dāng)?shù)墓?jié)點或解列點斷開某些斷路器，使系統(tǒng)分解為若干獨立子系統(tǒng)，各自保持同步的部分。消除事故后，調(diào)整好把各部分并聯(lián)起來，使其恢復(fù)系統(tǒng)正常運行方式。正確選擇解列點很重要，應(yīng)為避免系統(tǒng)的某一部分的頻率和電壓大幅度下降，甚至崩潰，而另一部分的頻率和電壓上升很高的問題出現(xiàn)，需要讓解列后各部分的電源和負(fù)荷基本上平衡。允許因穩(wěn)定破壞而轉(zhuǎn)入異步運行的汽輪發(fā)電機繼續(xù)留在系統(tǒng)中工作，并采取措施促使發(fā)電機恢復(fù)同步運行，這是針對系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞不是由發(fā)電機本身的故障而引起的解決方案。但這種短期異步運行方式主要適用于有功功率儲備較欠缺、無功功率儲備較充裕的輸電系統(tǒng)中的隱極式同步汽輪發(fā)電機。在發(fā)電機異步運行時，可向系統(tǒng)中送出部分有功功率并要從系統(tǒng)中吸取無功功率，就可以大大地改變系統(tǒng)中的無功功率的平衡關(guān)系，降低系統(tǒng)的電壓水平。針對個別汽輪發(fā)電機因勵磁系統(tǒng)的故障而失磁的問題，在故障不危及發(fā)電機組的繼續(xù)運行且系統(tǒng)中無功電源充足時，可以不立即切除失磁的發(fā)電機，而讓它在系統(tǒng)中短時間異步運行，待消除勵磁系統(tǒng)故障后，重新投入勵磁，使它恢復(fù)正常的同步運行。

三、結(jié)語

隨著大容量機組和遠距離輸電線路的不斷增多和發(fā)展，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題日益突出，所以從電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計到日常的遠行維護進行電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究分析，并提出相應(yīng)的提高和控制穩(wěn)定的措施，以保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟遠行，盡可能避免大面積的停電事故。無論采取何種措施，既要兼顧經(jīng)濟性，還要充分考慮其適應(yīng)性及可行性。輸電系統(tǒng)的根本任務(wù)是盡可能的為用戶提供安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的電力，所以必須提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性，確保輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

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