提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的幾種措施分析

摘 要：隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題也逐步得到重視。本文就提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的幾種措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；靜態(tài)穩(wěn)定性；措施

穩(wěn)定性破壞是電網(wǎng)中最為嚴(yán)重的事故之一，大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞事故，往往引起大面積停電，給國民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。因此，為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中都需要穩(wěn)定性分析。當(dāng)穩(wěn)定性不滿足規(guī)定要求，或者需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的傳輸能力時(shí)，還需要研究和采取相應(yīng)的提高穩(wěn)定措施。本文就提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的幾種措施進(jìn)行了以下分析。

1 發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的研究表明，發(fā)電機(jī)可能輸送的功率極限越高則靜態(tài)穩(wěn)定性越高。要增加功率極限，應(yīng)減少發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系，即縮短“電氣距離”。而發(fā)電機(jī)如果裝設(shè)先進(jìn)的調(diào)節(jié)器按運(yùn)行參數(shù)的變化調(diào)節(jié)勵(lì)磁就有可能維持發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)，其結(jié)果等值于將發(fā)電機(jī)的電抗減少為零，從而縮短了發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的“電氣距離”，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。此外，由于裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置價(jià)格低廉，效果顯著，幾乎所有發(fā)電機(jī)都裝設(shè)了自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。

2 降低元件電抗

系統(tǒng)中的電抗有發(fā)電機(jī)的電抗，變壓器的電抗和線路的電抗。發(fā)電機(jī)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，可起到減少發(fā)電機(jī)電抗的作用。變壓器的電抗在系統(tǒng)總電抗中所占的比重不大，在選用時(shí)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(tǒng)中所占的比例較大，特別是遠(yuǎn)距離輸電線路所占比重更大，因此這里有實(shí)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(dǎo)線 系統(tǒng)中輸電線采用分裂導(dǎo)線主要目的是為了避免電暈引起的功率損耗和對(duì)無線通訊產(chǎn)生干擾，同時(shí)，分裂導(dǎo)線也可以減少線路電抗。例如，對(duì)于500KV的線路，采用單根導(dǎo)線時(shí)的電抗大約為0.42Ω/km，而采用兩根、三根、四根分裂導(dǎo)線時(shí)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(jí) 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(jí)，可提高靜穩(wěn)定極限，從而提高靜態(tài)穩(wěn)定的水平。另一方面來，提高線路額定電壓等級(jí)也可以等值地看作是減小線路電抗。

當(dāng)然，提高線路額定電壓后，勢(shì)必要提高線路及設(shè)備的絕緣水平，加大鐵塔及帶電結(jié)構(gòu)的尺寸，這樣就使得系統(tǒng)的投資增加。因此，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離，應(yīng)有其對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)上合理的額定電壓等級(jí)。

（3）采用串聯(lián)電容補(bǔ)償線路電抗 串聯(lián)電容補(bǔ)償是在線路上串聯(lián)電容以補(bǔ)償線路電抗。在較高等級(jí)的輸電線路上，串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度KC對(duì)系統(tǒng)的影響較大。一般來說補(bǔ)償度越大，系統(tǒng)中總的等值電抗越小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。但補(bǔ)償度太大時(shí)，在有些情況下對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①KC過大時(shí)，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(hù)裝置可能會(huì)誤動(dòng)作。

?KC過大時(shí)，系統(tǒng)中的等值電抗減小，阻尼功率系數(shù)D可能為負(fù)，則會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生低頻的自發(fā)振蕩或“自勵(lì)磁“現(xiàn)象，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。?由于KC過大的補(bǔ)償后，發(fā)電機(jī)外部電路的線路感抗XL可能呈容性，同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)可能起助磁作用，即同步發(fā)電機(jī)出現(xiàn)自勵(lì)磁現(xiàn)象，使發(fā)電機(jī)的電流、電壓迅速上升，直至發(fā)電機(jī)的磁路飽和為止。因此，采用串聯(lián)電容提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性其補(bǔ)償度一般為 KC<0.5為宜。

串聯(lián)電容器一般釆用集中補(bǔ)償，若分散安裝則會(huì)給維護(hù)和檢修帶來困難。當(dāng)線路兩側(cè)都有電源時(shí)，補(bǔ)償電容器一般設(shè)置在中間變電所內(nèi)；當(dāng)只有一側(cè)有電源時(shí)，補(bǔ)償電容器一般設(shè)置在末端變電所內(nèi)以避免產(chǎn)生過大的短路電流。

3 改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)系的方法有多種，例如可以通過增加輸電線路的回路數(shù)以減小線路電抗。另外可以將輸電線路與原有的電力系統(tǒng)連接，使長距離的輸電線路中間點(diǎn)的電壓得到維持，從而縮小“電氣距離”，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。也可以加強(qiáng)線路兩端各自系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系，從而減小系統(tǒng)等效電抗。

4 采用中間補(bǔ)償設(shè)備

在輸電線路中間接入配有先進(jìn)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的中間調(diào)相機(jī)，則可以維持同期調(diào)相機(jī)端點(diǎn)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(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性得到提高。

以上幾種提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定措施都是從直接或間接的減小電抗的角度出發(fā)來分析，在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中也可以通過提高發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)或提高電網(wǎng)的運(yùn)行電壓來提高功率極限，或者采用柔性輸電技術(shù)來改善系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)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(dòng)化技術(shù)，已發(fā)表論文多篇。