电力系统分析

电力系统分析第一页，共二十页，编辑于2023年，星期日本章提示提高电力系统静态稳定的措施；提高电力系统暂态稳定的措施。第二页，共二十页，编辑于2023年，星期日16.1提高电力系统静态稳定性的措施1.发电机装设自动调节励磁装置发电机装设先进的调节器，就相当于缩短了发电机与系统间的电气距离，从而提高了系统的稳定性。由于装设自动调节励磁装置价格低廉，效果显著，是提高静态稳定性的首选措施，几乎所有发电机都装设了自动调节励磁装置。第三页，共二十页，编辑于2023年，星期日2.减小元件电抗减小发电机和变压器的电抗发电机装设自动调节励磁装置，可起到减少发电机电抗的作用。变压器的电抗在系统总电抗中所占的比重不大，在选用时可尽量选用电抗较小的变压器即可。减小线路电抗线路电抗在电力系统中所占的比例较大，特别是远距离输电线路所占比重更大，因此减小线路的电抗，对提高电力系统的功率极限和稳定性有重要的作用。直接减小线路电抗可釆用以下方法:用电缆代替架空线；釆用扩径导线；釆用分裂导线。16.1提高电力系统静态稳定性的措施第四页，共二十页，编辑于2023年，星期日3.提高线路的额定电压提高线路额定电压等级，可提高静稳定极限，从而提高静态稳定的水平。提高线路电压后，也提高了线路及设备的绝缘水平，加大铁塔及带电结构的尺寸，这样使系统的投资增加。16.1提高电力系统静态稳定性的措施对应一定的输送功率和输送距离，应有其对应的经济上合理的额定电压等级。第五页，共二十页，编辑于2023年，星期日串联电容器一般釆用集中补偿，当线路两侧都有电源时，补偿电容器一般设置在中间变电所内；当只有一侧有电源时，补偿电容器一般设置在末端变电所内以避免产生过大的短路电流。一般补偿度kc<0.5为宜。补偿度越大，系统中总的等值电抗越小，系统的稳定性越高。但补偿度太大时，在某些情况下对系统运行也会产生不利影响。Kc过大时，可能使短路电流过大，短路电流还可能呈容性，某些继电保护装置可能会误动作。Kc过大时，系统中的等值电抗减小，阻尼功率系数D可能为负，则会使系统发生低频的自发振荡，破坏系统的稳定性。由于Kc过大的补偿后，发电机的外部电路XL可能呈容性，同步发电机的电枢反应可能起助磁作用，即同步发电机出现自励磁现象，使发电机的电流、电压迅速上升，直至发电机的磁路饱和为止。4.釆用串联电容器补偿补偿度16.1提高电力系统静态稳定性的措施第六页，共二十页，编辑于2023年，星期日5.改善系统的结构增加输电线路的回路数，减小线路电抗。加强线路两端各自系统的内部联系，减小系统等效电抗。在系统中间接入中间调相机或接入中间电力系统。16.1提高电力系统静态稳定性的措施第七页，共二十页，编辑于2023年，星期日16.2提高电力系统暂态稳定性的措施1.快速切除短路故障由于快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，从而提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面，快速切除故障，还可使负荷中电动机的端电压迅速回升，减小了电动机失速和停顿的危险，因而也提高了负荷运行的稳定性。第八页，共二十页，编辑于2023年，星期日釆用自动重合闸装置，就是当线路发生故障后，断路器将故障线路断开，经过一定时间后自动重合闸装置将线路恢复正常运行。若短路故障是瞬时性的，则当断路器重合后系统将恢复正常运行，即重合闸成功。这不仅提高了供电可靠性，而且对暂态稳定也是有利的。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施2.釆用自动重合闸装置第九页，共二十页，编辑于2023年，星期日比较图16.1b、16.1c可见，不装设自动重合闸时，系统不能保持暂态稳定；装设自动重合闸后，在运行点转移到k点时自动重合成功，重合成功时运行点将从功角特性曲线上的k点跃升到功角特性曲线上的g点，使减速面积增大，系统可以保持暂态稳定。图16.1自动重合闸提高运行稳定性16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十页，共二十页，编辑于2023年，星期日图16.2单回线按相和三相重合闸的比较图16.2展示了单回输电线按三相和按故障相重合时功角特性曲线。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十一页，共二十页，编辑于2023年，星期日3.强行励磁图16.3强行励磁装置外部短路而使发电机端电压UG低于额定电压的85%时，低电压继电器动作，并通过一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，提高了发电机电势，增加了发电机输出的电磁功率，减少了转子的不平衡功率，提高了暂态稳定性。

16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十二页，共二十页，编辑于2023年，星期日对于汽轮机釆用快速的自动调速系统或者快速关闭进汽门。联锁切机，即在切除故障的同时，连锁切除送端发电厂中的一台或两台发电机。釆用机械制动，即釆取转子直接制动的方法。图16.4减少原动机输出机械功率对暂态稳定影响16.2提高电力系统暂态稳定性的措施4.快速减小原动机功率第十三页，共二十页，编辑于2023年，星期日5.采用电气制动电气制动就是当系统中发生故障后，在送端发电机上迅速投入电阻，以消耗发电机发出的有功功率，减小发电机转子上的过剩功率。图16.5制动电阻接入方式当电阻串联接入时，断路器正常时是闭合的，投入制动电阻时将断路器断开。并联接入时，开关正常时是断开的，投入制动电阻时将其闭合。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十四页，共二十页，编辑于2023年，星期日图16.6电气制动的作用16.2提高电力系统暂态稳定性的措施图16.6a、16.6b中比较了有无电气制动的情况。第十五页，共二十页，编辑于2023年，星期日图16.7制动电阻太小时的情形运用电气制动时，制动电阻的选择要适当。欠制动时，制动电阻太大，会使制动作用不足，系统照样失步；过制动时，制动电阻太小，发电机虽在第一次振荡中没有失步，但在故障切除的同时切除制动电阻后的第二次振荡中失步了。欠制动和过制动都不能保持系统的暂态稳定。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十六页，共二十页，编辑于2023年，星期日6.串联电容器的强行补偿为提高系统的暂态稳定性和故障后的静态稳定性也可采用强行串联补偿。即在切除线路的同时切除部分并联的电容器组，以增大串联补偿电容的容抗，部分地甚至全部地抵偿由于切除故障线路而增加的线路感抗。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十七页，共二十页，编辑于2023年，星期日7.变压器中性点以小电阻接地

图16.8中性点接入小电阻在变压器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Y0接线的变压器中性点以一小电阻接地，则零序电流将在这一电阻中产生功率损耗，这种功率损耗与发电机的电气制动一样可以减少转子的不平衡功率，有利于系统的暂态稳定。16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十八页，共二十页，编辑于2023年，星期日8.设置中间开关站当输电线路较长（如500KM以上），且经过的地区也没有变电所时，可以考虑设置中间开关站，如图16.9所示。图16.9输电线上设置开关站16.2提高电力系统暂态稳定性的措施第十九页，共二十页，编辑于2023年，星期日小结当电力系统具有较高的功率极限时，电力系统静态稳定性会有所提高，具体的一些方法是：发电机装设自动调节励磁装置；减小元件电抗；提高线路的