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    淺談如何提高電力系統穩定性

    2022-03-21 點擊數:

    淺談如何提高電力系統穩定性

    電力系統在運行中失去穩定性是電力系統最嚴重的事故。為此,在電力系統的設計和運行中,當經過計算后發現系統的穩定程度不夠高。就應該采取技術措施,保證電力系統的安全穩定運行。另外,一旦系統失去穩定,則應采取相應的措施,限制事故范圍,減小由此帶來的損失,并盡快恢復系統的正常運行。

    電力系統穩定性分析應從靜態穩定和暫態穩定兩方面來進行。一般來說,靜態穩定程度高的系統,暫態穩定性也要高一些。靜態穩定性是指系統正常運行方式下維持其自身穩定的能力,一個系統在正常運行方式時都不能完全保持其穩定性,就更難保障受到大的干擾之后的穩定性即暫態穩定。所以為了提高系統靜態穩定性,必須采取帶有根本性的措施,即增加系統穩定儲備,縮小電氣距離。對于暫態穩定性來說,因為是考慮系統受到大的干擾后的穩定性,所以保持系統暫態穩定性比保持系統靜態穩定性更難,措施相應多一些。我們分別從這兩方面就提高電力系統的穩定的措施展開討論。

    一、提高靜態穩定性的措施

    電力系統靜態穩定性是指電力系統受到某種微小的擾動且擾動消失后,不發生自激振蕩后或非同期失步。自動恢復到原來運行狀態的能力。

    下面由簡單系統功—角特性方程式可知,在傳輸功率一定的情況下,發電機可能的極限功率愈大,則靜穩定極限也愈高,相應的靜態穩定性能就愈好。而要提高靜穩定極限則可以提高電源電勢和受端電壓。減小電抗。提高電源電勢和系統電壓,首先要求系統和發電機有足夠的無功電源;而要減小電抗,就要增大電源容量。同時縮短發電機和系統之間的“電氣距離”。

    1、發電機采用自動調節勵磁裝置

    當發電機不采用自動調節勵磁裝置時,空載電勢Eq為常數,發電機的電抗為同步電抗Xd。當采用了自動調節勵磁裝置以后,發電機可以做到Eq’或者是Vg為常數。而Eq’為常數意味著Xd減小為Xd’,而Vg為常數則意味著Xd將對系統穩定性不起作用。因此,發電機裝設先進的自動調節勵磁裝置就相當于縮短了發電機和系統之間的“電氣距離”。由于裝設自動調節勵磁裝置價格低廉,效果明顯,是提高靜態穩定性的首選措施。

    2、 減小線路電抗

    減小線路電抗,加強系統之間的聯系,可以提高靜穩定極限,提高穩定程度。直接減小線路電抗可采用以下方法:1)、用電纜代替架空線;2)、采用擴徑導線;3)、采用分裂導線。前面兩種方法因投資過高或其他技術問題,尚難普遍實現。所以,直接減小線路電抗的方法主要是采用分裂導線。例如對于500kV架空線路,當采用單根導線時電抗大約為0.43Ω/km;采用三分裂導線時約為0.3Ω/km;電抗值下降了三分之一。因此,220kV及以上系統多采用分裂導線。

    3、 提高線路額定電壓等級

    從功—角特性方程可看出,提高線路額定電壓等級,可提高靜穩定極限,提高靜態穩定的水平。但提高電壓等級需要增加投資,尤其需要系統有足夠的無功電源。

    4、 采用串聯電容器補償

    串聯電容器補償可由于調壓,也可以通過減少線路電抗來提高電力系統靜態穩定性。在后一種情況下,應通過計算決定其補償度。一般來說,補補償度愈大,線路等效電抗愈小,對于提高穩定性有利。但補償度過大時將出現一系列的問題:造成阻尼功率系數D為負,引起系統自發性低頻振蕩,容易是發電機產生自勵磁,給繼電保護運行造成困難,增大短路電流等??紤]以上因素,用于提高穩定性的串聯電容器補償的補償度一般應小于0.5.

    串聯電容器補償一般采用集中補償。對于雙電源線路裝于中點,對于單電源線路裝于末端。

    5、 改善系統結構

     

    改善系統結構,加強系統聯系,可以提高電力系統穩定性。其方法有:1)、增加輸電線路回路,減小線路電抗;2)、加強線路兩端各自系統的內部聯系,減小系統等效內抗;3)、接入中間電力系統,這樣可將長距離輸電線中間的電壓維持恒定,相當于將輸電線路分段,從而也減小了電抗;4)、在輸電線路中間的降壓變壓器裝設同期調相機,且同期調相機配有先進的自動調節勵磁裝置,可以維持其端電壓,甚至變電站高壓母線電壓為恒定。這樣,也相當于長距離輸電線路的分段,減小了線路電抗。

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