淺析預防電壓崩潰的工作措施

童麗

摘 要：本文對國內、外電壓穩定性的研究現狀進行了概述，特別介紹了電壓崩潰的概念、物理解釋及電壓崩潰的防范措施。

關鍵詞：電壓穩定性；電壓崩潰；預防措施

一、國際形勢

（1）因能源基地遠離負荷中心，這就造成線路電抗和傳輸功率的增大及潮流的不合理分布，從而使系統穩定性下降。（2）發電機單機容量的增大帶來發電機同步電抗增大和機組慣性時間常數減小，這兩者的后果都將惡化系統的穩定性。（3）輸電線路容量增大。這樣，當線路因事事故斷開時，送、受端系統出現更大的功率缺額，增加了對電力系統穩定性的威脅。（4）輸電線路的多回路增加了線路間多重故障的可能性。

二、國內形勢

在我國電壓不穩定和電壓崩潰出現的條件同樣存在。目前國內電壓不穩定問題“暴露不突出”，原因之一可能是出于大多數有載調壓變壓器分接頭（LTC）未投入自動切換和電力部門采取甩負荷的措施，而后一措施是防止電壓不穩定的最后一道防線，不應過早和過分的使用。為了提高可靠性，甩負荷的使用將會受到越來越大的限制。因此，在我國應加緊電壓穩定問題的研究。

三、從電壓研究的內容來看主要分三方面：一是電壓崩潰的概念；二是電壓崩潰的物理解釋；三是關于電壓崩潰的預防措施

1.電壓崩潰的概念。在電力系統中，人們把因擾動、負荷增大或系統變更后造成大面積、大幅度電壓持續下降，并且運行人員和自動系統的控制無法終止這種電壓衰落的情況稱之為電壓崩潰。這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長達10～20min，甚至更長，電壓崩潰是電壓失穩的最明顯的特征，它會導致系統瓦解。

2.電壓崩潰的物理解釋。對于電壓崩潰現象的物理解釋主要有：P―V曲線解釋、無功功率平衡解釋、OLTC負調壓作用解釋、同步馬達解釋和電網動態特性和負荷動態特性相互作用的解釋。

（1）P―V曲線解釋。在簡單系統中，當負荷功率因數不變時，負荷節點的有功功率和電壓幅值的關系曲線就是P―V曲線。

（2）無功功率解釋。在電力系統中電壓水平的高低主要受無功功率的影響，這自然使人們把電壓崩潰與某種形式的無功功率的不平衡聯系起來，許多文獻中都把電壓失穩歸因于系統不能滿足無功功率需求的增加。

（3）有載調壓變壓器的負調壓作用。在正常情況下，有載調壓變壓器增大變比，將使副邊電壓上升，保證副邊電壓運行于給定的整定值，但是，但負荷特別重時，有載調壓變壓器增大變比，則可能使電壓反而下降，導致有載調壓變壓器在達到上限以前反復調節，副邊電壓不斷下降，這就是負調壓作用。

（4）同步馬達解釋。在主要的重負荷中心往往裝有與電力系統其它部分保持同步運行的發電機。有學者認為，在電壓穩定研究中，采用同步電動機來表示這樣的負荷中心應該能更好地反映負荷特性，以同步電動機和無窮大電源構成的簡單系統為例，采用解析的小干擾分析和定性的物理討論相結合的方法，提出了同步電動機為維持功率平衡增大電流，負荷特性與網絡特性相互作用導致電壓崩潰機理的解釋。

（5）電網動態特性和負荷動態特性相互作用的解釋。有學者提出電壓失穩的根本原因在于負荷為維持有功功率平衡而自動調節其等效導納的特性和網絡的P―G曲線的錐形特性、V―G特性曲線單調下降特性，以及負荷特性和網絡特性的相互作用。目前，針對導致電壓不穩定，電壓崩潰的主要因素這一問題，主流觀點是：電壓穩定性就是負荷穩定性。針對負荷的非線性性質和動態性質，及其對電壓穩定性的影響，進行了大量的研究工作，主要成果如下：負荷的靜態非線性性質可以用電壓的指數模型或多項式模型來描述；對于短期電壓穩定問題，可采用計及感應電動機特性的綜合模型來描述其動態特性；對于長期電壓穩定問題，可采用綜合負荷模型；對于一個實際的電力系統，如何獲得其具體參數是一個關鍵問題，電壓穩定的分析結果對這些參數較為敏感。這種觀點的不足之處在于：盡管負荷的非線性性質和動態性質對電壓穩定性有重大影響，但是電壓降落發生在輸電網，正是因為某些輸電線路上的電壓降落不斷增大，才導致了電壓不穩定，崩潰，因此，負荷的非線性性質和動態性質只是導致了電壓不穩定，崩潰的外因，而輸電網絡的特性才是內因。目前，基于輸電網絡的傳輸極限的電壓不穩定，電壓崩潰機理研究開展的比較多。但是。沒有充分研究輸電網絡的動態特性。因此無法仿真得到電壓不穩定，電壓崩潰的過程。無法全面、清晰地解釋導致了電壓不穩定，崩潰現象以及目前防止電壓不穩定，崩潰的措施的合理程度。為了尋求較快的分析方法，在電壓穩定性的模型如何簡化這一問題上，最主流的觀點是：利用短期現象和長期現象之間存在的時間上的可分性，在研究長期現象時，對快子系統用偽靜態來近似定義。在研究短期動態是，可以近似認為慢變量在快暫態期間是常數。這種觀點過于直觀，可能忽視了導致了電壓不穩定/崩潰的主要動態因素。

3 電壓崩潰的預防措施

3.1常規措施：①在規劃設計時配備足夠的無功功率補償電源，達到分層分區基本平衡；②在發生無功功率缺額時，應充分利用發電機和調相機的事故過負荷能力，采用強勵裝置和自動勵磁調節器；③將可供投切的靜電電容器和可控靜止補償器投入運行；④必要時應切除部分負荷，或按低電壓自動切除負荷。

3.2其他措施：①依照無功分層分區就地平衡的原則，安裝足夠容量的無功補償設備，這是做好電壓調整、防止電壓崩潰的基礎；②在正常運行中要備有一定的可以瞬時自動調出的無功功率備用容量；③正確使用有載調壓變壓器；④避免遠距離、大容量的無功功率輸送；超高壓線路的充電功率不宜作補償容量使用，防止跳閘后電壓大幅度波動。

四、結束語

盡管電壓穩定性問題及其相關現象十分復雜，人們已在電壓失穩機理的研究方面取得了不少成果，提出了各類電壓失穩的防范措施。隨著電壓穩定性問題研究的不斷深入，人們需要提出更為準確的電壓穩定性指標和實用判據，需要編制實用化的電穩定性分析軟件，實現有效的電壓穩定安全評估體系，以減少、消除電壓穩定問題造成的危害。

參考文獻：

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