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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十九章 提高电力系统稳定性的措施,19-1 提高稳定性的一般原则,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,19-4 改善运行条件及其他措施,1,19-1 提高稳定性的一般原则,1、 尽可能地提高电力系统的功率极限P,em,=EV/X,提高G的,E,、减小系统,X,、提高和稳定系统电压,V,1、改善系统基本元件的特性和参数,原动机及Goveror、G及AVR、Trans.、Line、Breaker、补偿设备 等,2、采用附加装置提高电力系统稳定性,快速保护和ZCH、中间开关站、串联电容补偿、FACTS、G的电气制动,3、改善电力系统运行方式及其他措施,合理的网络接线方式、正确的潮流分布、提高系统运行电压；,G的短时异步运行和再同步、切机、切负荷、解列,一般原则：,2、 抑制自发振荡的发生,增加系统阻尼AVR的类型选择和参数整定 (fe. PSS),3、,尽可能减小发电机相对运动的振荡幅度,减小,G,轴不平衡功率、减小转子相对加速度、 减少转子相对动能变化量,原则措施：,注意：,技术上的可行性、经济上的合理性,2,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,一、改善发电机及其励磁调节系统的特性,1、减小发电机电抗,x,d,在输电系统 X 中占很大比重(与输电距离有关),减小G电抗可提高系统功率极限、输送能力提高稳定性尤其是静态稳定性,2、增大发电机T,J,减小G受扰后的转子相对加速度,减小G转子相对动能变化量有利于提高暂态稳定性,注意：,减小 X,d,和增大T,J,都需增大G 的尺寸，增加材料消耗和造价,3、改善发电机励磁调节器和励磁系统特性,(1) 灵敏度高、性能完善的AVR有效抑制自发振荡、维持G电压,提高,P,sl,、,sl,fe. PSS,(2) 减小励磁机等值,T,e,、增大强行励磁的电压顶值倍数,提高励磁电压、从而,E,q,上升速度提高暂态稳定性,注意：,改善励磁调节器性能，附加投资最省，效果显著,3,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,二、改善发电机组的原动机调节特性,1、 快速动作(QF)汽门,，配合继电保护动作，迅速减小原动机出力,减小加速面积、增大减速面积,原来不能维持暂态稳定的机组，能,在第一摇摆周期,保持稳定。,2、,在第一摇摆的后半周期，功角开始减小时，,重新开放汽门,减小机组振荡幅度，并避免系统失去部分有功电源,发展：,多次调节汽门；,汽门远方调节。,注意：,因水锤效应，,水电厂不设置,快速调节导水叶,4,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,三、减小变压器电抗,超高压输电系统，,X,T,在系统总,X,中占有较大比重(fe.,20%,左右)，减小,X,T,提高系统输送极限(从而稳定极限功率)提高静态稳定性,fe.,400kV、800km 的输电系统，送、受端变压器电抗减小 5%(17%,12%)，单回路输送能力可提高8%左右,自耦变压器电抗较小，对提高(静态)稳定性作用良好在超高压远距离输电系统中广泛采用但注意：增大短路电流、增加继电保护和调压困难。,四、改善继电保护和开关设备特性,快速切除故障,，配合,ZCH,一方面能减轻短路电流热、动等效应对电气设备影响，提高供电可靠性，而对超高压输电系统，是,提高暂态稳定性的首要措施,，对提高暂态稳定性有决定性意义,快速切除故障，依赖2方面因素,快速保护,220kV及以上超高压输电线路，必须配置全线速动、性能优良的继电保护装置，保护装置有尽可能小的固有动作时间；,快速动作断路器,跳闸时间、电弧熄灭时间,5,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,四、改善继电保护和开关设备特性,1、,快速切除短路,对暂态稳定性的影响,减小加速面积 & 增大减速面积显著提高暂态稳定性,f,(3),示例,注意：,减小故障切除时间对提高暂态稳定性的效果，与短路类型有关越是严重故障，减小故障切除时间的效果越显著,6,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,四、改善继电保护和开关设备特性,2、,自动重合闸,对暂态稳定性的影响,增大减速面积显著提高暂态稳定性,双回路的三相自动重合闸,单回路的按(单)相自动重合闸,7,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,四、改善继电保护和开关设备特性,2、,自动重合闸,对暂态稳定性的影响,按(单)相重合闸应当注意的特殊问题,(a) 潜供电流及其影响：,短路相切除后，因相间电容耦合作用，被切除相仍然有相当高的电压，短路点电弧不易熄灭；同时有,电容电流,通路：完好相,相间耦合电容故障相短路点大地,此电容电流,潜供电流；,潜供电流达到一定值电弧不熄灭永久性短路重合闸不能成功,采用单相重合闸时，必须校核潜供电流以保证不会超过容许值,(b) 重合于永久性故障：,系统再次受到故障冲击,恶化、乃至破坏系统稳定性,必须制订预案，,以免系统稳定破坏事故。,8,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,五、改善输电线路特性,1、,提高输电线路额定电压,(1) 提高输电线路,V,N,提高输送功率极限从而 P,sl,G-S,：,P,sl,=EV/X,EV,N,/X,V,N,(2) 提高输电线路,V,N,实质上减小了输电线路 X,L,G-S,：,V,N,P,m,，,有一定限度，超此限度，效果很小；,线路越长，功率极限接近最大可能值对应的,V,N,越高,输电距离越远，采用超、特高压提高输送能力的效果越好！,9,19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数,五、改善输电线路特性,2、,改变输电线路结构 以 减小电抗,(1) 采用分裂导线增大等值半径减小线路电抗、减小电晕损耗,分裂数过多，效果不显著一般,分裂根数,4,(2),采用紧凑型分裂导线，能比常规分裂导线更大幅度地减小电抗,六、采用直流输电,直流输电的电压及传输功率与两侧系统频率无关,直流输电联系的两侧系统可以不同频率,不存在同步稳定问题,利用直流输电的快速调控能力，可以提高交流系统稳定性,七、加强网络结构 和 较强 送-受端电气联系,送-受端多回路、主网多环联系,电网规划问题,10,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,一、输电线路串联电容补偿,1、经济性问题补偿容量,K,C,越大 Q,C,增大投资增大技术经济比较确定最优 K,C,阶段式保护动作参数的整定要确保 “,选择性,” ；,全线速动保护、方向性保护内部短路时的电流方向,一般要使容抗小于与电容器相连接的线路的感抗；,尽量使沿线电压分布均匀,3、其他技术问题,K,C,过大引起发电机自励磁、自发振荡及次同期谐振,基本原理：,串联电容补偿,减小线路等值电抗,提高输送极限,提高稳定性,补偿度,K,C,愈大,减小线路电抗愈多,提高稳定性,效果越显著,K,C,选择应注意的问题：,2、继电保护正确动作的条件,11,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,二、输电线路并联电抗补偿,1、长距离超高压输电线路存在的问题：,充电无功大，空载或轻载时末端工频电压升高过电压；,送端G功率因数升高、甚至自励磁，为使系统不过电压,Eq 降低,系统P,Eqm,减小、运行功角增大,不利于系统稳定,2、并联电抗补偿的作用：,吸收充电无功，降低G功率因素，提高 Eq,提高P,Eqm,、减小运行功角,提高系统稳定性,(Eq增大使功率极限增大的效果，超过因并联X使系统转移阻抗增大、从而功率极限减小的效果),12,三、输电线路设置开关站,对双回路的输电线路，故障切除一回后，线路阻抗将增大一倍，故障后的功率极限要降低很多，不利于暂态稳定和故障后静态稳定,在线路中间设置开关站，把线路分成几段，故障时仅切除一段线路，则线路阻抗就增加得较少。,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,13,四、中继同步调相机,在降压变电所中装设适当容量的同步调相机，可提高输电系统的稳定性和输送能力中继调相机。,采用中继调相机,前,注意：,中继调相机能平衡、调节无功，减少无功传输，从而减少功率损耗、改善沿线电压分布；,先进的 FACTS(SAC、STATCOM)代替调相机是发展趋势。,采用中继调相机,后,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,14, 增加了“固有功率”项，且 R,g,使Z,0,增大，从而Z,增大，转移阻抗减小, 功率极限提高, 机理：R,g,消耗P, 增加了G的出力，,减小了其功率不平衡程度,五、变压器中性点经小阻抗接地,中性点未接电阻、接地短路,(,f,(1),),：,中性点经 R 接地，且,f,(1),：,Rg,将使接地短路时的中性点电压升高,Rg,不能过大；太小则效果不显著,一般,4%,为宜。,Rg,不宜接于受端变压器，否则可能恶化暂态稳定！, 对不接地相间短路不起作用,注意：,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,15,六、发电机采用电气制动,系统短路后，有在加速的发电机端投入电阻负荷，可增加 G 的电磁功率以产生制动作用，达到提高暂态稳定的目的。,(1),基本原理 ：,(2) 制动时间：,从制动电阻投入到它被切除的时间间隔,t,b,(3) 制动容量：,衡量,制动电阻大小,19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性,制动能量：,衡量,制动作用程度,注意：,电气,制动一般设置,在水电厂(水电阻),16,制动能量过小：,电气制动效果差，G仍可能在第一摇摆周期失去稳定；,制动能量过大：,G 可能在第二摇摆周期失去稳定过制动。,(4) 制动时间配合：,19-3 附加装置提高电力系统稳定性,六、发电机采用电气制动,17,19-4 改善运行条件及其他措施,一、正确制定电力系统运行参数的数值,（1）正确地规定输电线路的输送功率值,（2）提高电力系统运行电压水平,（3）合理安排远方发电厂的无功出力,（4）利用调度自动化系统提供的信息及时调整运行方式，保证系统稳定性。,确定输电线路的输送功率值时，应在保证一定的稳定储备下尽可能多送功率，以发挥输电线路作用；运行接线改变(尤其环网开环)时，应当先行仿真验算(是否会因输电线路负荷过重、或操作暂态导致稳定破坏)。,系统运行电压水平的提高，不但能提高运行的稳定性，而且可以减少系统的功率和能量损耗。,远方电厂多发无功 可以提高发电机电势、从而提高功率极限，减小运行角度，提高运行的稳定性 ；但无功远距离输送也导致线路损耗增大、受端系统电压降低、影响有功传输等问题。,必须合理安排，统筹考虑！,18,二、合理选择电力系统的运行接线,确定运行接线方式要考虑诸多因素：,系统结构、运行经济性、安全可靠性等；,接线方式对系统运行稳定影响重大,合理选择,19-4 改善运行条件及其他措施,例：,远方电源 经 多回输电线路向受端系统送电： 2种接线方式并联接线、分组接线(单元式接线),对,静态,稳定性的影响：,相同,对,暂态,稳定性的影响：,各有特点,并联接线：,优点一回路因故障切除后，系统不会失去电源； 缺点一回路故障，所有G 受故障扰动，增加了暂态稳定困难， 且故障线切除后，非故障线可能过负荷，导致事故扩大 因暂态稳定要求，可能限制正常输送功率,分组接线：,优点一回故障，对另一组G的扰动很小，暂态稳定性高 甚至可按静稳条件确定正常输送功率； 缺点一回故障切除后，系统失去部分电源对有功备用不足的系统 可能造成较大功率缺额，导致对部分用户中断供电,应用：,根据具体情况选择，甚至可以在不同时间段灵活采用不同接线方式,19,三、联锁切机及切负荷,对于多机组并列运行的送端电厂，系统短路时，在切除故障后联锁切除部分机组较大幅度地减小了原动机输出功率减少了机组的机轴不平衡功率提高暂态稳定性,为保证系统频率和电压，可于送端切机后，在受端切除部分负荷，待系统恢复后再恢复供电。,19-4 改善运行条件及其他措施,20,四、高压直流输电功率的快速调节,应用：,两个非同步、或 同步 互联系统，对直流输电线路P的大小、方向,进行调节，相当于切机、或 切负荷。,调控信号选择：,功率调节量的大小、方向、持续时间等。,19-4 改善运行条件及其他措施,作用：,依靠换流站阀控装置，快速调节直流输电线功率( P大小及方向)，,提高互联系统(暂态)稳定性。,优点：,调节速度快、灵活，效果好。,非同步互联系统,同步互联系统,21,五、减少系统稳定破坏所带来的损失和影响,1、系统解列,2、允许短时间,异步运行,，采取措施，促使再同步。,在已经失去同步的电力系统的,适当地点,断开互联开关，把系统分解成几个独立的、各自保持同步的部分。,关键：,解列点的选择,应使解列后各部分的电源和负荷大致,平衡,解列点选择正确,19-4 改善运行条件及其他措施,解列点选择不正确,22,提高稳定性措施总结,提高,静态,稳定性的措施,1、减小发电机、变压器电抗,2、改善自动调节励磁装置性能(励磁调节方式、),3、减小线路电抗(分裂导线、提高线路额定电压),4、输电线路串联电容补偿、并联电抗补偿,5、改善系统结构(中间调相机 或 地方电厂支撑),6、直流输电 或 直流实现系统互联(同步隔离),7、合理选择运行接线方式,8、合理安排和制订运行参数,9、加强网架结构，强化送-受端联系,23,提高稳定性措施总结,提高,暂态,稳定性的措施,1、继电保护快速切除故障 和 自动重合闸,2、改善自动调节励磁装置性能(快速强行励磁),3、改善原动机及调速系统性能(增大T,J,、快速调节汽门),4、电气制动 和 变压器中性点 小电阻接地(送端),5、线路中间设置开关站、强行串联电容补偿,6、故障切除后联锁切机、切负荷,7、高压直流输电功率的快速调节,8、合理选择运行接线方式,9、合理安排和制订运行参数,10、系统解列、G 异步运行 和 再同步,11、加强网架结构，强化送-受端联系,24,本章小节,1、提高稳定性的一般原则,2、提高稳定的措施,3、改善系统元件提高稳定性原理,4、增加附加装置提高稳定性的措施,25,
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