提高电力系统稳定性措施分析

提高电力系统稳定性措施分析

宣杰孙建波王磊

绍兴市上虞区舜兴电力有限公司供配电服务分公司浙江省绍兴市312300

摘要：电力系统的稳定性问题随着电力系统的日益发展、联网系统的不断扩大及运行经验教训的不断总结而逐步得到人们的认可和重视。如果其稳定性无法达到相应的标准就应该采取切实可行的方法来进行解决。电力系统的稳定性得不到有效地控制不仅会损害电力设备，同时也会给电力行业的工作人员带来严重的威胁。

关键词：电力系统；稳定性；措施分析

引言

随着电力工业的迅速发展，我国发电机、变压器单机容量不断增大，电力系统正朝着“大机组、超高压、大电网”的方向发展。在当今电力作为推动社会飞速发展的主动力时代，电力网是否稳定对社会的生产、生活、发展起着决定性的影响。

1.提高稳定性的原则

从静态稳定分析可知，不发生系统震荡时，电力系统具有较高的功率极限，一般也就具有较高的运行稳定度。从暂态稳定性分析可知，电力系统受大的扰动后，发电机轴上出现的不平衡转矩将使发电机产生剧烈的相对运动；当发电机的相对角的震荡超过一定限度时，发电机便会失去同步。从这些概念出发，我们可以得出提高电力系统稳定性和输送能力的一般原则是：尽可能地提高电力系统的功率极限；抑制自发震荡发生；尽可能减小发电机相对运动的震荡幅度。

从简单电力系统功率极限的简单表达式：Pm=EV/X可以看到，要提高电力系统的功率极限，应从提高发电机的电势E、减小系统电抗X、提高和稳定系统电压V等方面着手。抑制自发震荡，主要是根据系统情况，恰当地选择励磁调节系统的类型和整定其参数。要减少发电机转子相对运动的震荡幅度，提高暂态稳定，应从减小发电机转轴上的不平衡功率、减小转子相对加速度以及减小转子相对动能变化量等方面着手。

2.提高静态稳定性的措施

2.1发电机采用自动调节励磁装置

当发电机不采用自动调节励磁装置时，空载电势Eq为常数，发电机的电抗为同步电抗Xd。当采用了自动调节励磁装置以后，发电机可以做到Eq，或者是Vg为常数。而Eq’为常数意味着Xd减小为Xd’，而Vg为常数则意味着xd将对系统稳定性不起作用。因此，发电机装设先进的自动调节励磁装置就相当于缩短了发电机和系统之间的“电气距离”。由于装设自动调节励磁装置价格低廉，效果明显，是提高静态稳定性的首选措施。

2.2减小线路电抗

减小线路电抗，加强系统之间的联系，可以提高静稳定极限，提高稳定程度。直接减小线路电抗可采用以下方法：a用电缆代替架空线；.b采用扩径导线；.c采用分裂导线。前面两种方法因投资过高或其他技术问题，尚难普遍实现。所以，直接减小线路电抗的方法主要是采用分裂导线。

2.3提高线路额定电压等级

利用提高线路额定电压等级的方式来增加电力系统的稳定性也是较为常见的方式之一，但是，这种方式的运用需要考虑到多方面的因素。其中，较为主要的就是需要增加一定的电力运行成本，同时还要求系统具有支持运行的足够电源。

2.4采用串联电容器补偿

采用这种方式需要进行调压或者是减少相应的电力线路的数量来增强电力系统的静态稳定性。与此同时要加人计算的环节，也就是需要计算出补偿度。一般来说，电抗和补偿度成反比，同时静态稳定性就越大。但是，就拿补偿度这一因素来说，要受到诸多因素的影响，如果阻尼功率系统小于零，就会使得电力系统出现低频振荡的现象，会对继电保护装置带来严重的威胁，很容易出现系统短路的现象。一般来说，电力系统的串联电容器的补偿度都设置为住5左右。而且集中补偿的方式也是较为常见的，而且，由于电源线路的不同，电容器设置的位置也存在着一定的差异，可分为中点和末端两种情况。

3.提高暂态稳定性的措施

3.1切出故障。

利用切出故障的方式，需要严格遵守速度原则，要做到迅速、利落。如果电力系统出现故障就会使得所做的功率出现差额的现象，进而自动加快转子的转动速度。因此，需要根据相应的规则来实现电力系统的暂态稳定。这时，需要通过降低加速面积或者是增加减速面积的方式来进行。这样才能在相互作用的过程中，减小转子的运动速度。可见切出故障的方式具有一定的现实意义。

3.2重合闸装置

对于电力系统产生的故障而言，多数都是瞬时性的非永久性的。采用重合闸装置的设置，可以断开故障线路，待故障解决之后再重新投人使用。这种方式促进了电力系统的可靠性，同时能够保证供电的安全性和可靠性，因此，对于电力系统的暂态稳定性也具有重要的意义。重合闸动作愈快对稳定愈有利，但是重合闸的动作时间受到短路处去游离时间的限制。一般短路点往往会出现电弧，如果重合过快，则产生电弧的短路点，可能因去游离不够而使电弧重燃，使重合闸不成功，甚至使故障扩大。特别是单相重合闸，由于故障相与两正常相的相间电容和互感而产生的潜供电流维持了电弧的燃烧，使去游离时间加长。重合闸不成功对暂态稳定是很不利的，这相当于在很短的时间内又给了系统一个大的冲击。

3.3强行励磁。

当由于外部短路而使发电机端电压降低，从而使其输出的电磁功率减小时，可以采用强励磁装置以增加其电磁功率输出，减小转子的不平衡功率。一般的发电机自动调节励磁系统都具有强行励磁装置。当机端电压Vg低于额定电压的85%时，低电压继电器动作，并通过中间继电器将励磁装置的调节电阻强行短接，使励磁机的励磁电流大大增加。从而使得发电机的励磁电流，励磁电压都迅速增大，以提高发电机电势，增加电磁功率输出。

3.4变压器中性点经小电阻接地。

当在中性点接地的电力系统中发生不对称接地短路时，将产生零序电流分量。若此时在系统中星形接线的变压器中性点经小电阻接地，则零序电流流过时将在这一电阻中产生功率损耗。这种功率损耗可以减少转子的不平衡功率，有利于系统的暂态稳定。同时接人小接地电阻，反映在正序增广网络中，相当于加大了附加阻抗，减少了系统联系阻抗，也提高了电磁功率。接地电阻的大小和安装地点应通过计算来确定，一般接地电阻值大约与变压器的短路电抗值接近。

4.提高电力系统稳定性措施

4.1在输电线路串联电容：利用电容器容抗和输电线路感抗性质相反的特点，在输电线路中串联电容补偿线路中的电感来提高超高压远距离输电的功率极限，从而起到提高系统稳定的作用。

4.2在输电线路中并联电抗：改善远距离输电系统稳定性的重要措施之一就是将电抗并联到输电线路中。因为随着输电线路长度的增加，产生的电抗就会越大，随之容抗也会变大，而增加的电容则会给线路带来大量的无功，当线路负荷较轻情况下，线路中大量的无功会造成线路末端电压过高。为改善这种情况，我们将电抗器并联到输电线路上来吸收由长距离线路所产生的大电容造成的无功功率，这样，可以减小发电机的运行功角，提高发电机的电势从而提高长距离输电系统的稳定性。

4.3将变压器中性点改为小阻抗接地：电力系统发生接地短路情况时产生的暂态稳定和变压器中性点接地情况有着重要的联系。为了提高中性点直接接地系统的稳定性，我们利用电流流过阻抗会消耗有功功率原理将系统中变压器的中性点改为经小阻抗接地，这样系统短路时产生的零序电流经过变压器中性点小阻抗后消耗有功这就增加了发电机的输出电磁功率，减小了发电机转轴上存在的不平衡功率，进而提高了系统的暂态稳定[3]。

结语：

目前，我国电力系统已步入大电网、大机组、超高压、远距离输电时代，随着电力系统的发展及其互联，电力系统稳定问题也将越来越突出。有关电力系统稳定问题的研究已成为国内外电力界的热门课题之一。因此，在当前，研究电力系统稳定问题的机理、以及提高电力系统稳定性的控制措施，具有重要的意义。

参考文献：

[1]与永源，杨绮雯.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]陈衍.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.