10(C-19) 提高稳定措施 - 电力系统 湖南大学.ppt

1,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,2,19-1 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——Pem=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,3,19-2 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——xd 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TJ——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 Xd 和增大TJ 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 Psl、δsl ——fe. PSS (2) 减小励磁机等值 Te 、增大强行励磁的电压顶值倍数 ——提高励磁电压、从而 Eq 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,4,19-2 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,5,19-2 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，XT 在系统总 X 中占有较大比重(fe. 20%左右)，减小XT ——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,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,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,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 ①——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,8,19-2 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 ② ——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。

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,1、提高输电线路额定电压 (1) 提高输电线路 VN ——提高输送功率极限从而 Psl G-S∞： Psl=EV/X≈EVN/X ∝ VN (2) 提高输电线路 VN ——实质上减小了输电线路 XL G-S∞：,,VN↑ →Pm ↑，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VN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！,10,19-2 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,11,19-3 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,KC 越大—— QC 增大——投资增大——技术经济比较确定最优 KC,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 KC 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,KC 愈大→减小线路电抗愈多→提高稳定性效果越显著,KC 选择应注意的问题：,2、继电保护正确动作的条件,12,19-3 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PEqm 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PEqm 、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),13,三、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,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,14,四、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,15,① 增加了“固有功率”项，且 Rg 使Z0 增大，从而Z△ 增大，转移阻抗减小 —— 功率极限提高② 机理：Rg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) ：,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② Rg 不宜接于受端变压器，否则可能恶化暂态稳定！③ 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,,16,六、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),17,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,,18,19-4 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！,19,二、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,。