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(yùn)行的主要基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)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(diǎn)。本文從輸電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要因數(shù)出發(fā)，闡述了輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行的穩(wěn)定性是輸電系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。近些年，輸電系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)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(wèn)題。輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性是限制交流電流遠(yuǎn)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(jī)會(huì)因?yàn)檩旊娤到y(tǒng)受到擾動(dòng)發(fā)電機(jī)的不平衡而產(chǎn)生劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的相對(duì)角的振蕩超過(guò)一定限度時(shí)，發(fā)電機(jī)便會(huì)失去同步，穩(wěn)定性就會(huì)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(huì)使輸電系統(tǒng)具有較高的功率極限，系統(tǒng)運(yùn)行也會(huì)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(jī)相對(duì)運(yùn)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(yùn)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(kuò)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(huì)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(yùn)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(yùn)行參數(shù)設(shè)計(jì)提高穩(wěn)定性，有時(shí)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(jì)算機(jī)為控制核心的提高穩(wěn)定性裝置中，這種適應(yīng)性更強(qiáng)。此外還要提高穩(wěn)定裝置的可取性。自動(dòng)化中的誤動(dòng)作和拒動(dòng)作問(wèn)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(shí)自動(dòng)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(yùn)行的基礎(chǔ)，增加輸電線路的回路數(shù)，減小線路電抗加強(qiáng)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(guò)的地區(qū)原來(lái)就有輸電系統(tǒng)時(shí)，要想使長(zhǎng)距離的輸電線路中間點(diǎn)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(jìn)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)相機(jī)，就可以維持調(diào)相機(jī)端點(diǎn)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(yuǎn)小于整個(gè)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?yàn)檎{(diào)相機(jī)維護(hù)工作困難，已逐步被靜止補(bǔ)償器所替代。通過(guò)采用分裂導(dǎo)線、提高線路額定電壓等級(jí)以及采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)确椒ǎ瑏?lái)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(dòng)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(jiǎn)單易行的措施。快速切除故障能夠減小加速面積，增大減速面積，提高了發(fā)電機(jī)之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。也可使負(fù)荷中的電動(dòng)機(jī)端電壓迅速回升減少了電動(dòng)機(jī)失速和停頓的危險(xiǎn)，提高了負(fù)荷的穩(wěn)定性。繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間的總和就是切除故障時(shí)間。在切除故障線路中的0.06s中，保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間為0.02s斷路器動(dòng)作時(shí)間為0.04s.在高壓輸電線路的短路故障中，通過(guò)自動(dòng)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(yùn)行，并且成功率很高。因?yàn)楦邏狠旊娋€路的短路故障絕大都是瞬時(shí)性的。超高壓輸電線路的故障可以采用按相動(dòng)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(dòng)選出故障相切除，經(jīng)過(guò)不太長(zhǎng)時(shí)間就可以重新合閘。因?yàn)橹磺谐幌啵碗姸说陌l(fā)電廠和受端系統(tǒng)沒(méi)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(yùn)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(wèn)題可以采取系統(tǒng)解列、異步運(yùn)行和再同步等應(yīng)急措施，以減少損失，盡快恢復(fù)對(duì)用戶的正常供電。在系統(tǒng)穩(wěn)定破壞己不可避免時(shí)盡量限制事故擴(kuò)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(yùn)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(diǎn)或解列點(diǎn)斷開(kāi)某些斷路器，使系統(tǒng)分解為若干獨(dú)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(lái)，使其恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式。正確選擇解列點(diǎn)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(wèn)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(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)繼續(xù)留在系統(tǒng)中工作，并采取措施促使發(fā)電機(jī)恢復(fù)同步運(yùn)行，這是針對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞不是由發(fā)電機(jī)本身的故障而引起的解決方案。但這種短期異步運(yùn)行方式主要適用于有功功率儲(chǔ)備較欠缺、無(wú)功功率儲(chǔ)備較充裕的輸電系統(tǒng)中的隱極式同步汽輪發(fā)電機(jī)。在發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，可向系統(tǒng)中送出部分有功功率并要從系統(tǒng)中吸取無(wú)功功率，就可以大大地改變系統(tǒng)中的無(wú)功功率的平衡關(guān)系，降低系統(tǒng)的電壓水平。針對(duì)個(gè)別汽輪發(fā)電機(jī)因勵(lì)磁系統(tǒng)的故障而失磁的問(wèn)題，在故障不危及發(fā)電機(jī)組的繼續(xù)運(yùn)行且系統(tǒng)中無(wú)功電源充足時(shí)，可以不立即切除失磁的發(fā)電機(jī)，而讓它在系統(tǒng)中短時(shí)間異步運(yùn)行，待消除勵(lì)磁系統(tǒng)故障后，重新投入勵(lì)磁，使它恢復(fù)正常的同步運(yùn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著大容量機(jī)組和遠(yuǎn)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(wèn)題日益突出，所以從電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)到日常的遠(yuǎn)行維護(hù)進(jìn)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(jì)遠(yuǎn)行，盡可能避免大面積的停電事故。無(wú)論采取何種措施，既要兼顧經(jīng)濟(jì)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(jì)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(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧強(qiáng).電力系統(tǒng)非線性控制[J].科技資訊，2015.

[2]韓禎祥.電子系統(tǒng)自動(dòng)化[J].科技向?qū)В?014.

[3]袁宇春.電網(wǎng)技術(shù)[J].科技資訊，2016.

[4]魯西.淺析交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)措施[J].科技向?qū)В?017.