提高电力系统静态稳定性的措施研究

提高电力系统静态稳定性的措施研究

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。本文对提高电力系统静态稳定性的措施进行了研究。

关键词电力系统；静态；稳定性

电力系统远行的稳定性，是电力系统安全可靠运行的重要因素。随着电力系统的发展和扩大，输电距离和输送容量也不断增加，致使系统的稳定性问题更为突出。稳定性问题是限制交流系统输送距离和输送能力的决定性因素，必须采取各种措施来提高电力系统运行的稳定性。

1采用自动调节励磁装置

从静态稳定分析及静态稳定的储备系数公式可知，只要电力系统具有较高的功率极限，就具有较高的运行稳定性。因此，要提高功率极限，就应从提高发电机的电动势、提高系统的运行电压和减小系统电抗等方面着手。

对于简单电力系统，如果发电机没有装设自动调节励磁装置，在系统受到小扰动的过程中，发电机的空载电动势是恒定的。当发电机装设了自动调节励磁装置，并且该装置能确保发电机的端电压恒定时，这相当于取消了发电机电抗对功-角特性的影响；或者可以等值地认为发电机的电抗等于零，发电机的电动势就等于它的出口端电压。发电机端电压恒定时的稳定极限远大于空载电动势恒定时的稳定极限。例如，额定电压为220kV，输电距离为200km的双回线输电系统，其中，发电机的电抗在输电系统的总电抗中约占2/3。如果发电机配置了维持发电机的端电压恒定的自动调节励磁装置，其结果相当于等值地取消了发电机电抗，从而使电源间的“电气距离”大为缩短，对提高电力系统的静态稳定性有显著效果[1]。此外，发电机的自动调节励磁装置在整个发电机组的总投资中占的比重很小，采用先进的调节励磁装置所增加的投资，远比采用其他措施所增加的投资少。因此，在各种提高静态稳定的措施中，总是首先考虑装设自动调节励磁装置。

2降低系统电抗

系统电抗主要由发电机、变压器及线路的电抗组成。其中，发电机和变压器的电抗取决于它们的结构，要降低这些设备的电抗，就会增加它们的制造成本。因此，降低输电线路电抗成为关系到提高电力系统输电能力的—个重要因素，特别是在大容量远距离的输电网，这个因素更显突出。下面介绍降低输电线路电抗的几个措施。

2.1采用分裂导线

在远距离输电中，采用分裂导线可以把线路本身的电抗减少25％~35％，对提高稳定性和增加输电容量，都是很有效的。当然，采用分裂导线的理由，不单是为了提高功率极限，更主要是为了减少或避免内电晕现象所引起的有功功率损耗和对无线通讯的干扰等。

2.2采用串联电容补偿线路电抗

采用分裂导线是不可能大幅度地降低线路电抗的。目前能大幅度降低线路电抗的有效办法足将电容器串联在线路中，这样使原有的线路感抗因容抗的抵消作用而降低。一般在较低

电压等级的线路上采用串联电容补偿的目的是为了凋压；在较高电压等级的精电线路上的串联电容补偿，则主要是用来提高系统的稳定性。对于后者，首先要解决的是补偿度问题。串联电容补偿度的定义是：

KC=XC/XL （1）；式中：XC-串联电容器的容抗；XL-线路本身的感抗。

从表面上看，串联电容补偿度KC似乎愈大愈好，因它可以使总电抗减小，以提高系统的静态稳定性。但是KC的值一般不超过0.5，这是因为下列因素的限制：

1）短路电流不能过大。如果补偿度过大，在串联电容器后发生短路时，其短路电流可能大于发电机端短路时的值；

2）当补偿度KC ＞1时，线路将呈现容性。因此，当短路发生在串联电容器后团时，电压、电流的容性相位关系可能会引起某些保护装置的误动作；

3）当补偿度KC过大时，可能会使发电机出现自励磁现象。因过度补偿使发电机对外部电路电抗可能呈现容性，致使同步发电机的电枢反应起到助磁作用，其结果使发电机的电流、电压无法控制，迅速上升直至它的磁路饱和为止；

4）补偿度过大，系统中可能出现自发振荡现象。这是因为过度补偿后使系统中电阻与电抗的比值增大，甚至使其比值变号，其结果可能导致发电机的阻尼系数为负值。负的阻尼系数使发电机受到小扰动时，不但不能制止功角的变化，反而使这种变化的幅度愈来愈大。

2.3提高线路额定电压等级UN

提高线路额定电压，可以提高稳定极限。这是因为线路电压愈高，流过同样功率的电流愈小，线路电压降和角度差也愈小。从另一方面来看，提高线路额定电压等级也可以等值地看作是减小线路电抗。我国许多电力系统都有线路升压改造的经验。通过升压，提高了系统的稳定性并增加了输送功率。

3 提高系统的运行电压

电力系统的运行电压不仅能反映电能质量，而且对系统稳定运行有很大的影响。从简单电力系统的功-角特性可知，功率极限与受端系统电压成正比。另外，对某些无功功率不足的系统，电压过分下降将导致电压崩溃，使系统瓦解而形成严重的事故[2]。

由此可见，电力系统应配备足够的调压手段，使系统电压保持在较高的运行水平是非常重要的。

4 防止电压崩溃

防止电压崩溃的措施主要有：依照按电压分层平衡与分区就地补偿的原则，安装足够容量的无功补偿设备，这是防止电压崩溃，也是做好电压调整的基础；在正常运行中要备有一定的可以瞬时自动调出的无功功率备用容量区，此点尤为重要；在供电系统采用有载调压变压器时，必须配备足够的无功电源；不进行大容量、远距离无功功率的输送，不在系统间联络线输送无功功率，各系统无功功率自行平衡；高电压输电线路的充电无功功率不宜作为无功功率补偿容量朱考虑，以防输送大容量有功功率或线路跳闸时，系统电压异常下降；高电压、远距离、大容量输电系统，在偏远及短路容量较小的受电端，设置静止补偿器、调相机等作为电压支撑，防止在事故中引起电压崩溃；在必要的地区安装按电压降低自动减负荷装置，并排好事故拉闸顺序表。

参考文献

[1]周春梅.论我国电力系统稳定运行[J].科技资讯，2008(1).

[2]袁季修，孙光辉.电力系统安全稳定控制的现状与进展[J].电力系统自动化，1989(4).