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 119-1 提高稳定性的一般原则 尽可能地提高电力系统的 功率极 限；抑 制自发 振荡的 发生； 尽可能减小发电机相对运 动的振 荡幅度 。 措施 ： 1. 改善电力系统基本 元件的 特性和 参数 2. 采用附加装置提高 电力系 统稳定 性 3. 改善电力系统运行 方式及 其他措 施 原则 ： 提高电力系统功率极限 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。 抑制自发振荡
2、 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。 减小发电机转子相对运动 的振荡 幅度， 提高暂 态稳定 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 少转 子相对动能变化量。 219-2 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 发电机参数: 电抗 、 、 、电磁时间常数 和惯性时间常数 等。 d X q X d X 0 d T J T 减小发电机的电抗可以提 高系统 的功率 极限和 输送能 力。 由发电机的相对加速度 可知，增大 可减小 ， 从而减小发电机受扰后转 子相对 动能的 变化量 ，有利 于提高 暂态稳 定
3、。 J a N J a N T P T M = J T 改善励磁调节系统特性 自动励磁调节器对提高电力 系统功 率极限 和扩大 稳定运 行范围 都有 良好的作用。 减小励磁机的等值时间常数 和增大强励时励磁电压 的顶值 ，有利 于提高励磁机电压上升速 度，从 而提高 暂态稳 定性。 e T 3二、改善原动机的调节特性 原动机的故障调节： 利用一些特殊设备，在系统 故障时 ，根据 故障情 况，快 速地调节原动机的功率， 从而提 高暂态 稳定性 。如汽 轮发电 机的快速动作汽门。 图19-1 快速调节汽门的作用 三、减小变压器的电抗 4四、改善继电保护和开关设备 的特性 c 快速切除短路对暂态稳定
4、的影响 （a) 不稳定；（b）临界情况；（c）稳 定 快速切除短 路故障，可减小 切除角 ，这样 既减小了加速面 积，又增大了可 能的减速面积， 从而提高了暂态 稳定性。 快速切除短路故障 1单相接地； 2两相短路 3两相接地短路； 4三相短路 不同短路类型时，快速切除短路 的作用 5 自动重合闸 图19-5 按相自动重合闸的作用 图19-4 自动重合闸的作用 图19-6 线路电容产生的潜供电流 6五、改善输电线路的特性 L T G m X X X EV P + + = GN B G G 100 % S S X X = 2 N B ) L( 2 av B ) L( 2 B B ) L( L V
5、 S X V S X V S X X = = 1. 提高输电线路的额 定电压 以减小 电抗 TN B S T 100 % S S V X = 可见输电线路电抗的标幺 值几乎 与它的 额定电 压的平 方成反 比。 2 N m V b a EV P + = T G X X a + = B ) L( S X b = 当 变化时，功率极限的变化 为 功率极限与输电线 路额定电压的关系 a EV P V P V m N m N , 0 , 0 N V 功率极限与输电线路额定电压的 关系 7六、采用直流输电 直流输 电 是将发送 端的 交流电经 升压 整流后， 通过 超高压直 流线 路， 送到接收端经逆变
6、成交流 后，送 入接收 端交流 电力系 统。 直流输电的U 及P 与两端系统f 无关， 即两端不同频率下， 通过直流输 电线路联接在一起运行; 因 此不存 在同步 并联运 行的稳 定问题 。 可以利用直流输电的快速 调控能 力来提 高交流 系统的 稳定性 。 2. 改变输电线结构以 减小电 抗 采用分裂导线结构，可以 减小输 电线路 的电抗 和电晕 损耗。 819-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性 一、输电线路采用串联电容补 偿 接入串联电容后线路电抗 ) 1 ( eq C L C L L k X X X X = = 增大补偿度 ，提高电力系统稳定性。 ) ( L C C C X X k
7、k = 经济性 继电保护正确动作的条 件 其他技术问题 串联电容补偿装置的容量 为 L C C C X k I X I Q 2 2 3 3 = = 补偿度增大时，所需的补 偿装置 容量增 加，因 而投资 增大。 保证继电保护正确动作，通 常认为 容抗应 小于与 电容器 相连接 的线路的感抗。 补偿度过大可引起发电机 自励磁 、自发 振荡及 次同期 谐振等 9二、输电线路的并联电抗补偿 并联电抗补偿对发电机电势的影 响 输电线路 容升G 自励磁 、功率 因数升 高。 并联电抗补偿 在线路上并联电抗器来吸 收线路 电容所 产生的 无功。 并联电抗器： 1 、较低、滞后的 功率因数运行。 2 、电势
8、提高，运 行功角减小，系 统稳定性提高。 10三、输电线路设置开关站 图19-9 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，对 暂态稳 定和故 障后的 静态稳 定都不 利。 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 。 11四、中继同步调相机 b2 ab a 2 m X X X EV P E + + = 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，这些同步 调相机 称为中 继调相机 。 采用中继调相机前 =
9、b2 2 b ab b a a a m , , min X V V X V V X EV P E 增大到 同时，中继调相机在无功功 率平衡 、调节 、减少 无功在 线路上 的流 动，从而减少功率和能量 损耗、 改善沿 线电压 分布等 方面皆 有好处 。 中继调相机的作用 12可增大零 序电 抗 增大 ，减 小转 移阻抗，提高Pm ，利于暂态稳定。 五、变压器中性点经小阻抗接 地 sin II 12 II X EV P = ) sin( sin 1212 1111 2 II + = Z EV Z E P 0 X （a) 系统结线图；（b)零序网 络； （c)短路时的复合序网 中性点未接电阻时短路
10、： T中性点经小电阻接地 接入电抗不宜过大 短路时中 性点电压升高过多 按中性点 直接接地设计的变压器是不允 许的。 X 注意： 13六、发电机采用电气制动 b t 在系统发生短路故障后， 有控制 地在加 速的发 电机端 投入电阻负荷，则可以增 加发电 机的电 磁功率 ，产生 制动作用从而达到提高暂 态稳定 的目的 。 电气制动 ： 制动电阻: 接入的电阻 制动时间: 从制动电阻投入到它被切 除的时 间间隔 制动电阻的大小通常以制 动容量 表示： b 2 N bN R V P = 电气制动 14电气制动使用不当的情况 制动能量过小，则电气 制动的效果差，发电机 仍可能在第一个摇摆周 期失去稳定
11、； 制动能量过大， 发电机 可能在第二个摇摆周期 失去稳定，即过制动。 1519-4 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 ）尽可能使远方发 电厂多 发无功 功率 （4 ）利用调度自动化 系统提 供的信 息及时 调整运 行方式 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。 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。 这样 可以 提高发电 机的 电势，从 而提 高功
12、率极 限， 减小运行 角度 ， 提高运行的稳定性。 16二、合理选择电力系统的运行 接线 并联接线方式 优点： 一回路因故障被切除后， 仍能通 过另一 回路把 功率 送到系统中去，系统不会 失去电 源。 缺点： 送端故障时，发电机都受 到扰动 ，增加 了暂态 稳定 困难，还可能因非故障线 路的过 负荷而 事故扩 大； 保持暂稳要求，限制了正 常输送 的功率 。 分组接线方式 优点： 线路故障切除之后，系统 将失去 部分电 源。 缺点： 线路送端发生短路时，对 无故障 组的影 响很小 ， 大大改善暂态稳定性。 静态稳定：两种接线方式 一样的 。 从故障和暂态稳定：两种 接线方 式 各有特点。 输
13、电系统的接线方式 运行中，可以选择并联接 线和分 组接 线两种方式。 17三、切除部分发电机及部分负 荷 减少发电机轴上的不平衡功 率，可 以从增 加发电 机的电 磁功率 和减 少原动机输出功率两方面 着手。 切除部分发电机对暂态稳定的影响 （a）不切除发电机；（b）切除一台发电机 18四、高压直流输电功率的快速 调节 高压直流输电作为两大电力 系统互 联的重 要手段 ，在我 国已逐 步地得 到应用。 高压 直流 输电的传 输功 率，可以 通过 阀控快速 地调 节（增大 或减 小）。 当交流电力系统发生故障 时，利 用高压 直流传 输功率 的快速 调节， 对提高 非同步（指两系统间仅通 过高压
14、 直流线 路互联 ）和同 步（指 两系统 间既有 高压直流线路、又有高压 交流线 路互联 ）互联 电力系 统的稳 定性， 具有良 好的效果。 调控信号（包括功率调节量 的大小 、方向 、持续 时间等 ）的选 择是至 关重要的，应由故障发生 的地点 、类型 等信息 综合后 得出。 19五、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。 解列点的选择应使解列后 各部分 的电源 和负荷 大致平 衡。 图19-16 解列点的正确选择 （a）解列点选择正确；（b）解列点 选择不 正确 20
