淺析水電廠如何防范電力系統低頻振蕩

于二特

【摘? 要】隨著我國經濟快速發展，對于電力需求越來高，這樣導致電網規模越來越大，從而給電網系統維護和管理帶來了很大挑戰。其中低頻振蕩就是電網中常見的一種干擾，給電力系統穩定運行帶來了很大的干擾。本文就水電廠如何防范電力系統低頻振蕩的相關問題做了一些探索，從而更好地促進我國電力系統的發展。

【關鍵詞】變電運行;跳閘故障;處理分析技術;供電系統;穩定性

背景

目前，我國電力系統的規模越來越大，這樣就導致電網系統容易受到各種因素的影響，其中低頻振蕩是一種常見的干擾，它對電網系統以及電力生產活動帶來了很大的干擾。為了更好地防范低頻振蕩帶來的干擾，需要了解低頻振蕩產生的機理，從而更好有針對性做好對應方案，這樣就能夠減少低頻振蕩對于電力系統的破壞，從而保障電力系統安全穩定的運行。

1.低頻振蕩的分類以及產生機理

1.1低頻振蕩的分類

低頻振蕩好多都是因為電力系統中的發電機的一些原因導致了一些干擾被引進了電力系統當中。如果電力系統中的發電機設備在實際運行過程中，受到相關外力作用時就容易使得發電機設備中的轉子相對搖擺，如果在阻尼很弱或者負阻尼的情況下就會導致電力系統出現連續振蕩現象，系統振蕩的頻率范圍在0.1-2.5 Hz，而這個范圍正好是低頻振蕩的范圍。這樣也會導致輸電線路上也會發生相應的振蕩。

按照不同的分類標準可以將低頻振蕩分為不同的類型，如果按照參與低頻振蕩機組的多少可以將低頻振蕩分為局部系統的低頻振蕩和全局的低頻振蕩。如果振蕩頻率在0.7 Hz以上的就可以稱為低頻振蕩，這種振蕩是以單機或者大系統的振蕩為主。而振蕩頻率在0.7 Hz以下的稱為低頻振蕩。而振蕩頻率在0.4 Hz 與0.7 Hz之間的頻率主要存在于機群與機群間。如果電力系統中所有的機組都存在著低頻振蕩，則他們的頻率通常在0.3 Hz 以下。

1.2低頻振蕩產生的機理

發電機電磁力矩主要可以分成同步力矩和阻尼力矩。如果在發電機發電過程中，如果同步力矩太小，那么發電機將出現滑行失步現象。如果系統的阻尼力矩不足，那么將出現振蕩失步現象。行業界普遍認為低頻振蕩機理如下：在外界干擾的作用下使得系統自身的負阻尼作用抵消了電機、勵磁繞組和機械等產生的正阻尼作用，使得系統中的總的阻尼作用變得很小或者為負數。但是當系統中的阻尼變大時，沒有外界作用是，系統又不會自發振蕩，而且這種正阻尼在外界擾動出現之后就會迅速地消失。工業界一般這樣界定：當系統的阻尼超過零時，但是阻尼很弱，這時候成為弱阻尼。這種系統在經受一個擾動作用時，在很長一階段才能夠恢復正常，而且在振蕩平息過程中又會有新的擾動出現，觀察到系統的波形時大時小，這種振蕩導致系統一直處于振蕩過程中，一直難以被平息。如果系統阻尼小于零時，這種狀態稱為負阻尼，在這種情況下系統可能產生自發振蕩的情況，而且在振蕩過程中波形的幅值會逐漸變大。由于大多數的系統都是非線性的系統，這樣當幅值增加到一定程度時，就會出現等幅振蕩的情況，如果這時候在系統中部增加阻尼或者相關干擾措施，就很可能導致系統出現振蕩失步的現象，從而導致系統出現解列的情況。

2.低頻振蕩條件

一般的水電廠都是建設在位置十分偏僻的地方，而且這些設備長期處在環境十分惡劣的地區，同時在汛期，發電機發電的時間也特點集中，這種就很容易造成低頻振蕩事故的產生。根據很多實踐經驗，水電廠和電網之間發生低頻振蕩主要滿足以下幾個條件。第一個條件是水電廠要和電力網絡之間形成弱連接關系。第二是電力系統的供電線路很長，也就是長距離送電。第三是水電廠的發電機組都是采用的是自并勵快速勵磁方式。第四個條件是電廠在汛期都是滿負荷發電，發電時間十分集中。

3.水電廠防范低頻振蕩的措施的幾點建議

3.1從技術上保障水電廠

為了減少低頻振蕩對于水電廠和電力網絡的影響，首先需要從技術上解決這個問題。為了更好地保障發電機始終處于正常工作在正常的狀態，可以為水電機組的勵磁系統配置輔助設備，這個設備就是電力系統穩定裝置。這個裝置能夠有效抑制低頻振蕩的產生，尤其適用于單機（或單個電廠）對電網之間的局部低頻振蕩。而且這種抑制方式技術十分成熟且性價比很高。輸送距離特別長且比較單一的線路可考慮加裝固定串聯補償裝置。這種裝置成本低，可靠性高，能夠有效抑制低頻振蕩的產生。另外為了更好提供抑制效果，可以在系統另外添加一個可控串聯補償裝置。在系統運行方式方面，應該盡量避免出現大容量單線路送電的運行方式。

3.2做好發電機設備的測試工作

發電機的觸點工作需要具備很強的安全性和可靠性，直接影響著發電機的安全性能。同時觸點測試也直接關系到發電機工作的工作效率問題，因此需要做好觸點測試工作。觸點測試主要通過發電機觸點的電氣性能來判斷發電機工作性能以及工作效率。對于常開和常閉開關一般需要使用萬用表進行區分，主要通過測其兩端接觸點的電阻值大小來有效判斷接觸點性能問題。在一般測試過程中，可以使用萬用表的十倍歐姆檔開展發電機線圈的測試情況，通過阻值數值的變化情況能夠有效判斷萬用表線圈中線路的開路和短路情況。在應用萬能表測試線圈電阻時，也可以對于觸點電阻阻值進行測量，從而判斷觸點電阻情況，從而判斷觸點工作情況，進而更好發揮發電機在電氣工程中的應用情況。

3.3加強管理和維護工作

為了更好地減少低頻振蕩在對于電力系統和水廠的影響，最大程度保障水電產安全穩定的運行，那么就需要更完善的機制和系統來支持它。作為水電廠企業企業，就要必須認識到低頻振蕩地危害。在實際開展工作的過程中，需要加強管理工作，加強對于發電設備以經濟供電線路的維修工作，檢查對于發電組進行有效的維護，及時發現潛在的問題，及時制定相應的解決方案，從而更好促進相應的解決方案，更好保障水電廠正常運轉。

結語

綜上所述，低頻振蕩對于電力系統產生了很大的破壞作用。水電廠在解決具體故障時還需要結合著具體的情況來制定解決方案，從而減少低頻振蕩對于電力系統的破壞。

參考文獻：

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（作者單位：國電四川發電有限公司南椏河水電分公司）