提高電力系統靜態穩定性的幾種措施分析

摘 要：隨著電網的不斷發展和擴大，電力系統的穩定性問題也逐步得到重視。本文就提高電力系統靜態穩定性的幾種措施進行了分析。

關鍵詞：電力系統；靜態穩定性；措施

穩定性破壞是電網中最為嚴重的事故之一，大電力系統的穩定破壞事故，往往引起大面積停電，給國民經濟造成重大損失。因此，為了保證電力系統運行的安全性，在系統規劃、設計和運行過程中都需要穩定性分析。當穩定性不滿足規定要求，或者需要進一步提高系統的傳輸能力時，還需要研究和采取相應的提高穩定措施。本文就提高電力系統靜態穩定性的幾種措施進行了以下分析。

1 發電機裝設自動調節勵磁裝置

電力系統靜態穩定性的研究表明，發電機可能輸送的功率極限越高則靜態穩定性越高。要增加功率極限，應減少發電機與系統之間的聯系，即縮短“電氣距離”。而發電機如果裝設先進的調節器按運行參數的變化調節勵磁就有可能維持發電機端電壓為常數，其結果等值于將發電機的電抗減少為零，從而縮短了發電機與系統間的“電氣距離”，提高系統的靜態穩定性。此外，由于裝設自動調節勵磁裝置價格低廉，效果顯著，幾乎所有發電機都裝設了自動調節勵磁裝置。

2 降低元件電抗

系統中的電抗有發電機的電抗，變壓器的電抗和線路的電抗。發電機裝設自動調節勵磁裝置，可起到減少發電機電抗的作用。變壓器的電抗在系統總電抗中所占的比重不大，在選用時可盡量選用電抗較小的變壓器即可。而線路電抗在電力系統中所占的比例較大，特別是遠距離輸電線路所占比重更大，因此這里有實際意義的就是減少線路電抗。具體做法有以下幾種。

（1）采用分裂導線 系統中輸電線采用分裂導線主要目的是為了避免電暈引起的功率損耗和對無線通訊產生干擾，同時，分裂導線也可以減少線路電抗。例如，對于500KV的線路，采用單根導線時的電抗大約為0.42Ω/km，而采用兩根、三根、四根分裂導線時的電抗分別為0.32Ω/km、0.30Ω/km、0.29Ω/km。

（2）提高線路額定電壓等級 電壓的平方與功率極限成正比，因而提高線路額定電壓等級，可提高靜穩定極限，從而提高靜態穩定的水平。另一方面來，提高線路額定電壓等級也可以等值地看作是減小線路電抗。

當然，提高線路額定電壓后，勢必要提高線路及設備的絕緣水平，加大鐵塔及帶電結構的尺寸，這樣就使得系統的投資增加。因此，對應一定的輸送功率和輸送距離，應有其對應的經濟上合理的額定電壓等級。

（3）采用串聯電容補償線路電抗 串聯電容補償是在線路上串聯電容以補償線路電抗。在較高等級的輸電線路上，串聯電容補償的補償度KC對系統的影響較大。一般來說補償度越大，系統中總的等值電抗越小，系統的穩定性越高。但補償度太大時，在有些情況下對系統運行也會產生不利影響，主要表現在以下幾個方面：①KC過大時，可能使短路電流過大，短路電流還可能呈容性，某些繼電保護裝置可能會誤動作。

?KC過大時，系統中的等值電抗減小，阻尼功率系數D可能為負，則會使系統發生低頻的自發振蕩或“自勵磁“現象，破壞系統的穩定性。?由于KC過大的補償后，發電機外部電路的線路感抗XL可能呈容性，同步發電機的電樞反應可能起助磁作用，即同步發電機出現自勵磁現象，使發電機的電流、電壓迅速上升，直至發電機的磁路飽和為止。因此，采用串聯電容提高系統的穩定性其補償度一般為 KC<0.5為宜。

串聯電容器一般釆用集中補償，若分散安裝則會給維護和檢修帶來困難。當線路兩側都有電源時，補償電容器一般設置在中間變電所內；當只有一側有電源時，補償電容器一般設置在末端變電所內以避免產生過大的短路電流。

3 改善系統結構

改善系統的結構，加強系統聯系的方法有多種，例如可以通過增加輸電線路的回路數以減小線路電抗。另外可以將輸電線路與原有的電力系統連接，使長距離的輸電線路中間點的電壓得到維持，從而縮小“電氣距離”，提高系統的靜態穩定性。也可以加強線路兩端各自系統的內部聯系，從而減小系統等效電抗。

4 采用中間補償設備

在輸電線路中間接入配有先進自動勵磁調節器的中間調相機，則可以維持同期調相機端點電壓，甚至使高壓母線電壓恒定。這樣，就可以把輸電線路等值的分為兩段，縮小“電氣距離”從而使得系統的靜態穩定性得到提高。

以上幾種提高電力系統靜態穩定措施都是從直接或間接的減小電抗的角度出發來分析，在電力系統實際運行中也可以通過提高發電機的電動勢或提高電網的運行電壓來提高功率極限，或者采用柔性輸電技術來改善系統的靜態穩定性。

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作者簡介

李浪（1981-），男，四川資陽人，工程碩士，講師，主要研究方向：電氣自動化技術，已發表論文多篇。