提高交流輸電系統穩定性的措施

王力

摘要：輸電系統穩定性是衡量電力供輸質量的主要標準，也是輸電系統安全可靠運行的主要基礎。隨著社會的發展，隨著人們生活質量的提高，對于電能也提出了新的要求，因此確保供電質量已成為電力企業研究和工作的主要重點。本文從輸電系統安全可靠運行的重要因數出發，闡述了輸電系統穩定運行的重要性，從而得出了提高交流輸電系統穩定性的具體措施。

關鍵詞：輸電系統穩定性；靜態暫態措施

一、輸電系統穩定性的重要性

輸電系統運行的穩定性是輸電系統安全運行的重要保障。近些年，輸電系統的規模越來越大，大大增大了輸電距離和輸送容量，而系統的穩定性就出現了一些問題。輸電系統穩定性是限制交流電流遠距離輸電送電距離和輸送能力的決定因素，所以必須提高輸電系統的穩定性，從而提高輸送能力。在暫態穩定角度分析，發電機會因為輸電系統受到擾動發電機的不平衡而產生劇烈的相對運動，當發電機的相對角的振蕩超過一定限度時，發電機便會失去同步，穩定性就會遭到破壞。在靜態穩定角度，讓輸電系統不發生自發振蕩，正確選擇調節器的參數，就會使輸電系統具有較高的功率極限，系統運行也會很穩定。所以，想要提高輸電系統穩定性和輸送能力，就必須盡可能提高輸電系統的功率極限和減小發電機相對運行的振蕩幅度。

二、提高交流輸電系統穩定性的措施

（一）調節設備適應系統

設備的使用要具備一定的前瞻性。由于電力系統的運行方式經常發生變化，電力系統的規模和結構也是不斷擴大和變化的，所以設備也需要經常更替，而設備的更替會影響電力系統的參數和特性。必須充分考慮其適應性，在電力系統的結構和運行參數在允許的范圍內，按照一定的電力系統規模和運行參數設計提高穩定性，有時只要適當改變提高穩定措施的參數，或者調整整定值，就可以適應新的情況。在應用以微型計算機為控制核心的提高穩定性裝置中，這種適應性更強。此外還要提高穩定裝置的可取性。自動化中的誤動作和拒動作問題很可能造成嚴重的后果，所以采用的穩定裝置要具備一定的可取性。重要裝置雙重化，能在裝置出現故障時自動切換，或者并聯設備，用設有不同原理的后備等都可以提高可取性

（二）改善電網結構及減小線路電抗

電網結構是輸電系統安全穩定運行的基礎，增加輸電線路的回路數，減小線路電抗加強系統的聯系都是能夠改善電網結構的方法。此外，當輸電線路通過的地區原來就有輸電系統時，要想使長距離的輸電線路中間點的電壓得到維持，可以把中間系統與輸電線路連接成為較大的聯合輸電系統，也將輸電線路分成兩段縮小了電氣距離。中間系統能與輸電線交換有功功率，起到互為備用的作用。在輸電系統中間接入配有先進的自動勵磁調節器的調相機，就可以維持調相機端點電壓甚至變壓器高壓母線電壓恒定。這樣，輸電系統就等值地被分割為兩段，每一段的電氣距離將遠小于整個輸電系統的電氣距離輸電系統的穩定性得到提高。現在因為調相機維護工作困難，已逐步被靜止補償器所替代。通過采用分裂導線、提高線路額定電壓等級以及采用串聯電容器補償等方法，來減小線路高輸電系統的穩定性。

（三）快速切除短路和自動重合閘

快速切除故障是提高暫態穩定最根本、最有效、簡單易行的措施。快速切除故障能夠減小加速面積，增大減速面積，提高了發電機之間并列運行的穩定性。也可使負荷中的電動機端電壓迅速回升減少了電動機失速和停頓的危險，提高了負荷的穩定性。繼電保護裝置動作時間和斷路器動作時間的總和就是切除故障時間。在切除故障線路中的0.06s中，保護裝置動作時間為0.02s斷路器動作時間為0.04s.在高壓輸電線路的短路故障中，通過自動重合閘裝置馬上重新投入，大多數情況下可以恢復正常運行，并且成功率很高。因為高壓輸電線路的短路故障絕大都是瞬時性的。超高壓輸電線路的故障可以采用按相動作的單相重合閘裝置，這種故障大多數是單相接地。單相重合閘裝置自動選出故障相切除，經過不太長時間就可以重新合閘。因為只切除一相，送電端的發電廠和受端系統沒有完全失去聯系，故提高了系統的暫態穩定性。

（四）系統解列與異步運行和再同步

在提高系統穩定性后也可能存在破壞系統穩定的事故，有可能出現未能預料的嚴重事故，使系統仍有可能失去穩定。雖然已經采用合理的方法提高系統的穩定性，但是未能預料的事故也是有可能發生的。遇到這種問題可以采取系統解列、異步運行和再同步等應急措施，以減少損失，盡快恢復對用戶的正常供電。在系統穩定破壞己不可避免時盡量限制事故擴大，減少穩定破環造成的危害，就是系統解列。為了把各部分可以繼續同步運行、保全系統的大部分，需要把已經失去同步的輸電系統，在適當的節點或解列點斷開某些斷路器，使系統分解為若干獨立子系統，各自保持同步的部分。消除事故后，調整好把各部分并聯起來，使其恢復系統正常運行方式。正確選擇解列點很重要，應為避免系統的某一部分的頻率和電壓大幅度下降，甚至崩潰，而另一部分的頻率和電壓上升很高的問題出現，需要讓解列后各部分的電源和負荷基本上平衡。允許因穩定破壞而轉入異步運行的汽輪發電機繼續留在系統中工作，并采取措施促使發電機恢復同步運行，這是針對系統穩定的破壞不是由發電機本身的故障而引起的解決方案。但這種短期異步運行方式主要適用于有功功率儲備較欠缺、無功功率儲備較充裕的輸電系統中的隱極式同步汽輪發電機。在發電機異步運行時，可向系統中送出部分有功功率并要從系統中吸取無功功率，就可以大大地改變系統中的無功功率的平衡關系，降低系統的電壓水平。針對個別汽輪發電機因勵磁系統的故障而失磁的問題，在故障不危及發電機組的繼續運行且系統中無功電源充足時，可以不立即切除失磁的發電機，而讓它在系統中短時間異步運行，待消除勵磁系統故障后，重新投入勵磁，使它恢復正常的同步運行。

三、結語

隨著大容量機組和遠距離輸電線路的不斷增多和發展，電力系統的穩定性問題日益突出，所以從電力系統的規劃設計到日常的遠行維護進行電力系統穩定性的研究分析，并提出相應的提高和控制穩定的措施，以保證電力系統的安全經濟遠行，盡可能避免大面積的停電事故。無論采取何種措施，既要兼顧經濟性，還要充分考慮其適應性及可行性。輸電系統的根本任務是盡可能的為用戶提供安全、穩定、經濟的電力，所以必須提高交流輸電系統穩定性，確保輸電系統安全穩定運行。

參考文獻：

[1]盧強.電力系統非線性控制[J].科技資訊，2015.

[2]韓禎祥.電子系統自動化[J].科技向導，2014.

[3]袁宇春.電網技術[J].科技資訊，2016.

[4]魯西.淺析交流輸電系統穩定性的相關措施[J].科技向導，2017.