电力系统典型事故
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发生了一系列电压崩溃事故. 这种崩溃包括切机，励磁电流限制器动作，人工切负荷 以及其它现象. Tokyo，July 23，1987 (长过程，崩溃，20 分钟) [CWTAYLOR]
当天，天气炎热，负荷异常高. 中午后，负荷以 400MW/分钟的速度增加. 虽然投入了 所有可能的并联电容器，仍不能阻止电压下跌，在 13:15 时 500KV 系统运行电压为 460KV， 到 13:19 时跌到 370KV. 13:19 时发生电压崩溃，8168MW 负荷被切除. 对稳定不利的新型空 调的特性被认为是罪魁祸首. France，December 19，1978 (长过程，崩溃，26 分钟) [CWTAYLOR]
电压失稳的实际事例 不同类型的电压崩溃： 暂态 或 长过程 崩溃 或 非崩溃 纯粹 或 混杂 (功角和电压 稳定)
Note：重要的几大事故 1987 年 1 月 12 日法国 1982 年 8 月 4 日比利时 1983 年 12 月 27 日瑞典 1987 年 7 月 23 日日本 1996 年 7 月 2 日 WSCC
1992 年 6 月 22 日，损失 500/161KV 变压器导致低压减载装置切除负荷 586MW. South Carolina，July 11，1989 (长过程，非崩溃，unknown) [CWTAYLOR]
在破记录的高峰负荷需求时，损失一个出力为 868MW 和 440MVA 的核电站. 由于电压 自动调节器的作用，共发出 649MW 的 9 台水轮发电机被发电机后备继电器断开. 115KV 电 压降到约 89%，230KV 电压降到约 93%. Northern California，May 21，1983 (长过程，非崩溃，2 分钟) [CWTAYLOR]
① 区域控制：在电压崩溃的开始，系统可以看作是具有一致的电压水平的不同区域的组合. 在比利时网定义了几个区域，低电压继电器监视各区域 150KV 母线，如果二处的电压跌到 145KV 以下并延续 5 秒以上，区域控制中心发命令降低 5%的变压器变比，即降低 5%的二次 测电压，这样，负荷会暂时减小. 低电压继电器在 148KV 时回归. ② 就地控制：装配 LTC 的就地锁定控制，当电压跌至最低正常电压的 97%时，负荷 LTC 上 的低电压继电器将锁定变比. 当电压升至最低正常电压的 99%时，低电压继电器回归原位. 这防止 LTC 控制负荷电压恒定，负荷功率恒定，导致电压崩溃. ③ 变压器切除：如果配电变压器的二侧电压跌至 70%的额定电压并超过 5 秒，就切除变压 器. 这也就是低电压切负荷，也便于负荷恢复. 1983 年 12 月 27 日瑞典(长过程，55s. , 崩溃，纯粹) [CWTAYLOR]
事故后的分析表明： * 在规定的时间内，实现了紧急有功支援(起动燃汽轮机、增加水轮机的出力). * 负荷特性为 Kpu=1. 4，Kqu=3(考虑了高中压的电容器和热力负荷). * 11:41 后，第一次电压跌落，负荷减少，使系统能达到一个接近初始状态的运行点. * 11:42－11:45，LTC 动作，调整中压电压(20KV)，使负荷稳定，但运行点在恶化，EHV 系统 电压下跌，损耗增加，无功出力接近极限. * 11:45，交流发电机达到无功极限，整个系统出现高度非线性，而且无法分地区控制电压， LTC 使系统不稳定，大量发电机跳闸. 负荷随电压线性变化. * 锁定超高压/高压网的 LTC，系统会得到更好的保护. 同时，这种效果受负荷动态特性的影 响，不能持续时间长，必须采取紧急措施(如切负荷) * 有些切负荷命令没有得以实现. * 发现发电机最大励磁电流保护的设定和发电机保护的延迟设定的有问题. * 在此事故中，常规的保护表现正常，只是在损失第四台发电机、系统超高压跌到 380KV 时，225KV 高压网的高/中变压器变比动作、引起负荷增加，导致电压进一步下跌. 分析结果表明，最好的措施是根据电压判据、利用自动设备尽可能快地锁定 EHV/HV 变压器
1987 年 1 月 12 日法国 (长过程，6-7min. , 崩溃，纯粹) [YJX 袁季修] 事件发生在法国网的西部，时属冬季，气温较低. 由于照明和热力设备的原因，负荷对
电压十分敏感. 初始状态下，有功/无功功率和电压都属正常状况. 从全国来说，峰荷为 5800 万，功率储备 590 万. 10:55 到 11:41 之间，一些独立的事件使得区域内的 3 台在线机组(共 四台)相继从网中脱离，留下一台机组运行. 11:28 地区调度发出命令，开动燃汽轮机. 在损失了 3 台机组后的 13 秒(暂态稳定后)，第 4 机组由励磁电流保护动作而切机，引起地 区电压急剧下降，400KV 电压跌至 380KV. 在 30 秒的平稳期后，电压继续下跌并波及法国电 网的其它区域，在六分钟内，损失另外 9 台常规火电机组和核电机组. 11:45 到 11:50 时，总 功率损失为 900 万瓦(>590 万).
Pacific HVDC 联络线双极事故(1286MW)后，沿 Pacific 500KV 交流联络线的电压下跌达 2 分钟. 最低电压在 Vaca-Dixon 500KV 变电站，达 385KV(525KV 正常运行电压的 73%). 低电 压引起各种水站水泵的停运，不得不重新恢复. Pacific 交流联络线的初始载荷为 2240MW. Longview，Washington Area，August 10，1981 (长过程，非崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
护则在减载之后才动作. 二段的延迟是 30 周波，三段为 120 周波，五级减载的时间延迟分 别为 45、60、75、90 和 105 个周波. Nelson River HVDC System, Winnipeg, Canada, Apr. 13,1986 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
一个电刷起火引起三条 500KV 轻载线路跳闸，在几秒钟内导致电压崩溃和大面积停电. 低电压阻碍了低频继电器动作. 暂态稳定仿真表明系统应该恢复并且怀疑负荷模拟的不足 (包括发电厂辅助设备模拟). 负荷损失了 4292MW. Florida，1982 (长过程，崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
所有的四个事故是相似的，开始于 Florida 南部或中部的大容量发电机组的损失. 由于从 外部传输的功率增加，电压恶化，经过 1－3 分钟后发生系统解列. 随后低频减载负荷约 2000MW. 这些事故后，在多个 230KV 变电站装置了由电压继电器启动的并联电抗器和电容 器. Jacksonville, Florida, September 22,1977 (长过程，崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
在田纳西发生 78 个周波的 115KV 相间母线放电，故障切除后的 10 秒内，161KV 和 500KV 的系统电压跌到 75%和 82%. 电动机的无功需求增加, 加重电压下跌，3 段距离保护动作， 引起一系列的动作，负荷损失 126. 5 万.
目前安装了减载装置，在电压为 87%时动作，并分有不同延迟的 5 档. 在第一档投入电 容器，其余的 4 档在不同的地方以不同的延迟时间切负荷，直到电压恢复到继电器回归. 值 得注意的是系统保护和减载措施的配合，线路的二段保护必须在切负荷之前动作，而三段保
在斯德哥尔摩西部的一个变电所发生短路，并切除失败，导致损失整个变电所和二条
400KV 线路，约 8 秒后一条 220KV 线路因过负荷而切除，LTC 的动作使系统从北到南的线路 上电压更低、电流增大. 短路故障约 50 秒后，另一条 400KV 的线路切除，接着瑞典南部系 统分裂成多岛，频率和电压崩溃，低频减载也没能挽救系统. 孤岛系统中的核电厂因发电机 过电流和低阻抗后备保护而切除，引起断电. 在最后崩溃前 400KV 网的电压跌至 316KV(在瑞 典中部). 在南部，电压水平和频率在最后崩溃前 2-3 秒一直属于正常. 共损失负荷 1140 万. 根据分析，系统的最终分裂是由于 LTC 动作引起的，时间延迟为 50 秒左右. 1987 年 8 月 22 日美国西田纳西(暂态，10s. , 崩溃，复杂) [CWTAYLOR]
由于交流系统相对较弱，在 DC ramping 及无功投切时导致换向失败，电压偏差过大. 在 某些情况下，转换器断电，损失 310MW 的西部发电机. Mississippi，July 1987 (长过程，非崩溃，秒) [CWTAYLOR]
1981 年，在负荷区域安装了减载装置，在这之前切除一台 500/161KV 变压器可能会引 起电压崩溃. 空调占有了夏季高峰负荷的大部分. 1987 年 6 月中的分别的三天，电流互感器 故障引起变压器组事故和其它Hale Waihona Puke Baidu故. 电压崩溃迅速发生，但是，在 2 秒内低压减载 400MW 负荷，使系统恢复正常.
事故开始是一台 70 万机组从网中解除进行常规试验，45 秒后自动控制装置减少了另二 台机组的无功出力, 初始事件后的 3~4 分钟，由发电机最大 MVAR 保护起动切除三台机组. 在 3 分 20 秒，某一主电厂的电压跌至 82%，在 4 分 30 秒，由阻抗继电器动作切除另二台发电 机，引起电压崩溃. 原因是过励磁保护和转子过电流保护缺乏配合. 采取二个不同的措施：
在几个交流系统元件断电后，Sao Roque 逆变器(Itaipu HVDC link)的交流电压下跌，在 几秒钟内为 0. 85pu. 发生多次换向失败，并且直流功率控制增加直流电流使变流器无功损耗 增加. 整个直流系统关闭，交流系统发生崩溃，超过 1200MW 的负荷被切除. 由于这一事故
和其他事故，导致直流控制方式的一系列变化. South Florida，May 17,1985 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
当时，法国从其它国家购电. 在 7:00 和 8:00 之间，负荷的增长 4600MW，而以前通常 为 3000KW. 8:00 电压开始恶化，并且在 8:05-8:10 之间一些 EHV/HV 分接头被锁定，低电压 导致热力负荷下降. 8:20 时，东部 400KV 系统的电压运行范围为 342KV 到 374KV. 8:26 时, 过 负荷继电器断开一条主干道的 400KV 线路(系统操作员事先已得到报警信息：线路将在 20 分 钟内断开). 在恢复过程中，另一个崩溃发生了. 直到 12:30 系统才完全恢复. 停电负荷为 29GW 和停电量 100GMh. 这次事故损失大约在 200-300 百万美元. Miles City HVDC link, May and July 1986 (长过程，非崩溃，秒) [CWTAYLOR]
变比，从区域控制中心进行紧急状态下的远方负荷切除. EHV/HV 的 LTC 锁定自动装置 1990 年投入实验，现在法国的七大区域调度的 EMS 中都配有此装置. 同时，事故也引起了 EDF 对在线电压安全分析的兴趣. 1982 年 8 月 4 日比利时(长过程，4. 5min. , 崩溃，纯粹) [CWTAYLOR]
在转换变压器充电过程中发生部分电压崩溃，涌入电流（inrush）降低了交流电压, 导 致换向失败和逆向器点火角超前，电压降低到 57%，经过暂时的直流锁定后电压恢复. 一秒 钟的电压崩溃发生了. 联络线切断，直流四极中的三极关闭，低压减载动作. 在交流系统低 压情况下，降低固定数量的直流功率的控制(系统低压保护装置)当时没有投入运行. SE Brazil, Paraguay, November 30,1986 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
11:50 时，区域的电压稳定在 300KV，在部分西部 400KV 的变电所，电压为 180KV，在 由调度中心发令切负荷之后(切断 400KV/225KV 的变压器后切 150 万负荷)电压恢复.
(注意电压并没有完全崩溃，而是稳定的非常低的水平. 有些电动机负荷已掉电，余下 的负荷对电压更敏感. 在低电压期间，由于热控制而增加负荷， 导致负荷功率下降，运行 在 P-V 曲线的下半段)
当天，天气炎热，负荷异常高. 中午后，负荷以 400MW/分钟的速度增加. 虽然投入了 所有可能的并联电容器，仍不能阻止电压下跌，在 13:15 时 500KV 系统运行电压为 460KV， 到 13:19 时跌到 370KV. 13:19 时发生电压崩溃，8168MW 负荷被切除. 对稳定不利的新型空 调的特性被认为是罪魁祸首. France，December 19，1978 (长过程，崩溃，26 分钟) [CWTAYLOR]
电压失稳的实际事例 不同类型的电压崩溃： 暂态 或 长过程 崩溃 或 非崩溃 纯粹 或 混杂 (功角和电压 稳定)
Note：重要的几大事故 1987 年 1 月 12 日法国 1982 年 8 月 4 日比利时 1983 年 12 月 27 日瑞典 1987 年 7 月 23 日日本 1996 年 7 月 2 日 WSCC
1992 年 6 月 22 日，损失 500/161KV 变压器导致低压减载装置切除负荷 586MW. South Carolina，July 11，1989 (长过程，非崩溃，unknown) [CWTAYLOR]
在破记录的高峰负荷需求时，损失一个出力为 868MW 和 440MVA 的核电站. 由于电压 自动调节器的作用，共发出 649MW 的 9 台水轮发电机被发电机后备继电器断开. 115KV 电 压降到约 89%，230KV 电压降到约 93%. Northern California，May 21，1983 (长过程，非崩溃，2 分钟) [CWTAYLOR]
① 区域控制：在电压崩溃的开始，系统可以看作是具有一致的电压水平的不同区域的组合. 在比利时网定义了几个区域，低电压继电器监视各区域 150KV 母线，如果二处的电压跌到 145KV 以下并延续 5 秒以上，区域控制中心发命令降低 5%的变压器变比，即降低 5%的二次 测电压，这样，负荷会暂时减小. 低电压继电器在 148KV 时回归. ② 就地控制：装配 LTC 的就地锁定控制，当电压跌至最低正常电压的 97%时，负荷 LTC 上 的低电压继电器将锁定变比. 当电压升至最低正常电压的 99%时，低电压继电器回归原位. 这防止 LTC 控制负荷电压恒定，负荷功率恒定，导致电压崩溃. ③ 变压器切除：如果配电变压器的二侧电压跌至 70%的额定电压并超过 5 秒，就切除变压 器. 这也就是低电压切负荷，也便于负荷恢复. 1983 年 12 月 27 日瑞典(长过程，55s. , 崩溃，纯粹) [CWTAYLOR]
事故后的分析表明： * 在规定的时间内，实现了紧急有功支援(起动燃汽轮机、增加水轮机的出力). * 负荷特性为 Kpu=1. 4，Kqu=3(考虑了高中压的电容器和热力负荷). * 11:41 后，第一次电压跌落，负荷减少，使系统能达到一个接近初始状态的运行点. * 11:42－11:45，LTC 动作，调整中压电压(20KV)，使负荷稳定，但运行点在恶化，EHV 系统 电压下跌，损耗增加，无功出力接近极限. * 11:45，交流发电机达到无功极限，整个系统出现高度非线性，而且无法分地区控制电压， LTC 使系统不稳定，大量发电机跳闸. 负荷随电压线性变化. * 锁定超高压/高压网的 LTC，系统会得到更好的保护. 同时，这种效果受负荷动态特性的影 响，不能持续时间长，必须采取紧急措施(如切负荷) * 有些切负荷命令没有得以实现. * 发现发电机最大励磁电流保护的设定和发电机保护的延迟设定的有问题. * 在此事故中，常规的保护表现正常，只是在损失第四台发电机、系统超高压跌到 380KV 时，225KV 高压网的高/中变压器变比动作、引起负荷增加，导致电压进一步下跌. 分析结果表明，最好的措施是根据电压判据、利用自动设备尽可能快地锁定 EHV/HV 变压器
1987 年 1 月 12 日法国 (长过程，6-7min. , 崩溃，纯粹) [YJX 袁季修] 事件发生在法国网的西部，时属冬季，气温较低. 由于照明和热力设备的原因，负荷对
电压十分敏感. 初始状态下，有功/无功功率和电压都属正常状况. 从全国来说，峰荷为 5800 万，功率储备 590 万. 10:55 到 11:41 之间，一些独立的事件使得区域内的 3 台在线机组(共 四台)相继从网中脱离，留下一台机组运行. 11:28 地区调度发出命令，开动燃汽轮机. 在损失了 3 台机组后的 13 秒(暂态稳定后)，第 4 机组由励磁电流保护动作而切机，引起地 区电压急剧下降，400KV 电压跌至 380KV. 在 30 秒的平稳期后，电压继续下跌并波及法国电 网的其它区域，在六分钟内，损失另外 9 台常规火电机组和核电机组. 11:45 到 11:50 时，总 功率损失为 900 万瓦(>590 万).
Pacific HVDC 联络线双极事故(1286MW)后，沿 Pacific 500KV 交流联络线的电压下跌达 2 分钟. 最低电压在 Vaca-Dixon 500KV 变电站，达 385KV(525KV 正常运行电压的 73%). 低电 压引起各种水站水泵的停运，不得不重新恢复. Pacific 交流联络线的初始载荷为 2240MW. Longview，Washington Area，August 10，1981 (长过程，非崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
护则在减载之后才动作. 二段的延迟是 30 周波，三段为 120 周波，五级减载的时间延迟分 别为 45、60、75、90 和 105 个周波. Nelson River HVDC System, Winnipeg, Canada, Apr. 13,1986 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
一个电刷起火引起三条 500KV 轻载线路跳闸，在几秒钟内导致电压崩溃和大面积停电. 低电压阻碍了低频继电器动作. 暂态稳定仿真表明系统应该恢复并且怀疑负荷模拟的不足 (包括发电厂辅助设备模拟). 负荷损失了 4292MW. Florida，1982 (长过程，崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
所有的四个事故是相似的，开始于 Florida 南部或中部的大容量发电机组的损失. 由于从 外部传输的功率增加，电压恶化，经过 1－3 分钟后发生系统解列. 随后低频减载负荷约 2000MW. 这些事故后，在多个 230KV 变电站装置了由电压继电器启动的并联电抗器和电容 器. Jacksonville, Florida, September 22,1977 (长过程，崩溃，分钟) [CWTAYLOR]
在田纳西发生 78 个周波的 115KV 相间母线放电，故障切除后的 10 秒内，161KV 和 500KV 的系统电压跌到 75%和 82%. 电动机的无功需求增加, 加重电压下跌，3 段距离保护动作， 引起一系列的动作，负荷损失 126. 5 万.
目前安装了减载装置，在电压为 87%时动作，并分有不同延迟的 5 档. 在第一档投入电 容器，其余的 4 档在不同的地方以不同的延迟时间切负荷，直到电压恢复到继电器回归. 值 得注意的是系统保护和减载措施的配合，线路的二段保护必须在切负荷之前动作，而三段保
在斯德哥尔摩西部的一个变电所发生短路，并切除失败，导致损失整个变电所和二条
400KV 线路，约 8 秒后一条 220KV 线路因过负荷而切除，LTC 的动作使系统从北到南的线路 上电压更低、电流增大. 短路故障约 50 秒后，另一条 400KV 的线路切除，接着瑞典南部系 统分裂成多岛，频率和电压崩溃，低频减载也没能挽救系统. 孤岛系统中的核电厂因发电机 过电流和低阻抗后备保护而切除，引起断电. 在最后崩溃前 400KV 网的电压跌至 316KV(在瑞 典中部). 在南部，电压水平和频率在最后崩溃前 2-3 秒一直属于正常. 共损失负荷 1140 万. 根据分析，系统的最终分裂是由于 LTC 动作引起的，时间延迟为 50 秒左右. 1987 年 8 月 22 日美国西田纳西(暂态，10s. , 崩溃，复杂) [CWTAYLOR]
由于交流系统相对较弱，在 DC ramping 及无功投切时导致换向失败，电压偏差过大. 在 某些情况下，转换器断电，损失 310MW 的西部发电机. Mississippi，July 1987 (长过程，非崩溃，秒) [CWTAYLOR]
1981 年，在负荷区域安装了减载装置，在这之前切除一台 500/161KV 变压器可能会引 起电压崩溃. 空调占有了夏季高峰负荷的大部分. 1987 年 6 月中的分别的三天，电流互感器 故障引起变压器组事故和其它Hale Waihona Puke Baidu故. 电压崩溃迅速发生，但是，在 2 秒内低压减载 400MW 负荷，使系统恢复正常.
事故开始是一台 70 万机组从网中解除进行常规试验，45 秒后自动控制装置减少了另二 台机组的无功出力, 初始事件后的 3~4 分钟，由发电机最大 MVAR 保护起动切除三台机组. 在 3 分 20 秒，某一主电厂的电压跌至 82%，在 4 分 30 秒，由阻抗继电器动作切除另二台发电 机，引起电压崩溃. 原因是过励磁保护和转子过电流保护缺乏配合. 采取二个不同的措施：
在几个交流系统元件断电后，Sao Roque 逆变器(Itaipu HVDC link)的交流电压下跌，在 几秒钟内为 0. 85pu. 发生多次换向失败，并且直流功率控制增加直流电流使变流器无功损耗 增加. 整个直流系统关闭，交流系统发生崩溃，超过 1200MW 的负荷被切除. 由于这一事故
和其他事故，导致直流控制方式的一系列变化. South Florida，May 17,1985 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
当时，法国从其它国家购电. 在 7:00 和 8:00 之间，负荷的增长 4600MW，而以前通常 为 3000KW. 8:00 电压开始恶化，并且在 8:05-8:10 之间一些 EHV/HV 分接头被锁定，低电压 导致热力负荷下降. 8:20 时，东部 400KV 系统的电压运行范围为 342KV 到 374KV. 8:26 时, 过 负荷继电器断开一条主干道的 400KV 线路(系统操作员事先已得到报警信息：线路将在 20 分 钟内断开). 在恢复过程中，另一个崩溃发生了. 直到 12:30 系统才完全恢复. 停电负荷为 29GW 和停电量 100GMh. 这次事故损失大约在 200-300 百万美元. Miles City HVDC link, May and July 1986 (长过程，非崩溃，秒) [CWTAYLOR]
变比，从区域控制中心进行紧急状态下的远方负荷切除. EHV/HV 的 LTC 锁定自动装置 1990 年投入实验，现在法国的七大区域调度的 EMS 中都配有此装置. 同时，事故也引起了 EDF 对在线电压安全分析的兴趣. 1982 年 8 月 4 日比利时(长过程，4. 5min. , 崩溃，纯粹) [CWTAYLOR]
在转换变压器充电过程中发生部分电压崩溃，涌入电流（inrush）降低了交流电压, 导 致换向失败和逆向器点火角超前，电压降低到 57%，经过暂时的直流锁定后电压恢复. 一秒 钟的电压崩溃发生了. 联络线切断，直流四极中的三极关闭，低压减载动作. 在交流系统低 压情况下，降低固定数量的直流功率的控制(系统低压保护装置)当时没有投入运行. SE Brazil, Paraguay, November 30,1986 (暂态，崩溃，秒) [CWTAYLOR]
11:50 时，区域的电压稳定在 300KV，在部分西部 400KV 的变电所，电压为 180KV，在 由调度中心发令切负荷之后(切断 400KV/225KV 的变压器后切 150 万负荷)电压恢复.
(注意电压并没有完全崩溃，而是稳定的非常低的水平. 有些电动机负荷已掉电，余下 的负荷对电压更敏感. 在低电压期间，由于热控制而增加负荷， 导致负荷功率下降，运行 在 P-V 曲线的下半段)