电力系统稳定性措施.ppt

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1、电力系统稳定性措施电力系统稳定性措施现在学习的是第1页，共64页本章框架本章框架元件参数元件参数附加装置附加装置措施措施运行条件运行条件现在学习的是第2页，共64页19-1 提高稳定性的一般原则提高稳定性的一般原则 一一 一般原则一般原则 二二 措施措施现在学习的是第3页，共64页尽可能地提高电力系统的功率极限尽可能地提高电力系统的功率极限抑制自发振荡的发生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尽可能减小发电机相对运动的振荡幅度一、一般原则一、一般原则现在学习的是第4页，共64页1 1 改善电力系统基本元件的特性和参数改善电力系统基本元件的特性和参数 原动机及其调节系统，发电机和

2、励磁系统，变压原动机及其调节系统，发电机和励磁系统，变压器，输电线路，开关设备，补偿设备等基本元件特性器，输电线路，开关设备，补偿设备等基本元件特性和参数的改善和参数的改善二、措施二、措施现在学习的是第5页，共64页2 2 采用附加装置提高电力系统稳定性采用附加装置提高电力系统稳定性 装设专门用于提高电力系统稳定性和输送能力装设专门用于提高电力系统稳定性和输送能力的附加装置。的附加装置。输电线路设置中间开关站输电线路设置中间开关站输电线路采用串联电容补偿输电线路采用串联电容补偿FACTSFACTS装置装置对发电机实行电气制动对发电机实行电气制动现在学习的是第6页，共64页3 3 改善运行方式及

3、其它措施改善运行方式及其它措施合理选择电力系统接线方式和运行方式合理选择电力系统接线方式和运行方式正确安排潮流正确安排潮流提高系统运行电压提高系统运行电压故障切机、切负荷故障切机、切负荷现在学习的是第7页，共64页19-2 改善电力系统基本元件的特性和参数改善电力系统基本元件的特性和参数 一一 改善发电机及其励磁调节系统的特性改善发电机及其励磁调节系统的特性 二二 改善原动机的调节特性改善原动机的调节特性 三三 减小变压器的电抗减小变压器的电抗 四四 改善继电保护和开关设备的特性改善继电保护和开关设备的特性 五五 改善输电线路的特性改善输电线路的特性 六六 采用直流供电采用直流供电现在学习的是

4、第8页，共64页一、改善发电机及其励磁调节系统的特性一、改善发电机及其励磁调节系统的特性减小发电机的电抗可以提高系统的功率极限和输送能减小发电机的电抗可以提高系统的功率极限和输送能力。力。需要加大定、转子间的气隙，增大发电机的尺寸，需要加大定、转子间的气隙，增大发电机的尺寸，提高发电机制造成本。提高发电机制造成本。1 1 发电机发电机X Xd d，XXd d，X Xq q现在学习的是第9页，共64页增大发电机的尺寸，增加材料消耗和造价。增大发电机的尺寸，增加材料消耗和造价。增大增大T TJ J可以减小可以减小a a，减小扰动后转子相对动能的变化量，减小扰动后转子相对动能的变化量，有利于提高暂态

5、稳定。有利于提高暂态稳定。2 2 惯性时间常数惯性时间常数T TJ J现在学习的是第10页，共64页自动励磁调节器对提高系统功率极限和扩大稳自动励磁调节器对提高系统功率极限和扩大稳定运行范围有很好的作用。定运行范围有很好的作用。发电机应尽可能地装设的自动励磁调节器。发电机应尽可能地装设的自动励磁调节器。改善发电机的励磁系统，也是提高稳定性的重要改善发电机的励磁系统，也是提高稳定性的重要措施措施3 3、改善励磁调节系统、改善励磁调节系统现在学习的是第11页，共64页大干扰后的第一个摇摆周期内，可以认为原动大干扰后的第一个摇摆周期内，可以认为原动机基本恒定。机基本恒定。二二 改善原动机的调节特性改

6、善原动机的调节特性关闭快速汽门装置，使不平衡转矩达到最小，加关闭快速汽门装置，使不平衡转矩达到最小，加快振荡的衰减。快振荡的衰减。现在学习的是第12页，共64页P0快速调节汽门的作用快速调节汽门的作用现在学习的是第13页，共64页在超高压远距离输电系统中，广泛采用自耦变压器。在超高压远距离输电系统中，广泛采用自耦变压器。三三 减小变压器的电抗减小变压器的电抗变压器的电抗在系统总电抗中占有相当的比重。变压器的电抗在系统总电抗中占有相当的比重。自耦变压器导致短路电流增大，继电保护和调压自耦变压器导致短路电流增大，继电保护和调压的困难增大的困难增大现在学习的是第14页，共64页四四 改善继电保护和开

7、关设备的特性改善继电保护和开关设备的特性1 1 快速切除故障，增加减速面积，减小加速面积快速切除故障，增加减速面积，减小加速面积 在超高压远距离输电线上快速切除故障对于在超高压远距离输电线上快速切除故障对于提高系统的暂态稳定有着决定性的意义，它可以减小提高系统的暂态稳定有着决定性的意义，它可以减小加速面积，增加减速面积。加速面积，增加减速面积。故障切除时间继保动作时间触头分开消弧故障切除时间继保动作时间触头分开消弧a)a)故障切除时间故障切除时间现在学习的是第15页，共64页减少短路切除时间，应从改善开关和继电保护这两减少短路切除时间，应从改善开关和继电保护这两个方面着手。个方面着手。继保高频

8、或差动保护，动作时间为继保高频或差动保护，动作时间为0.02-0.04s0.02-0.04s空气开关的动作时间为空气开关的动作时间为0.06-0.08s0.06-0.08s总动作时间为总动作时间为0.08-0.12s0.08-0.12s现在学习的是第16页，共64页不稳定不稳定稳定稳定极限情况极限情况b)b)切除时间对暂稳的影响切除时间对暂稳的影响现在学习的是第17页，共64页c)c)暂态稳定极限功率暂态稳定极限功率 当短路地点、短路类型及短路切除时间给定时，刚当短路地点、短路类型及短路切除时间给定时，刚好保持暂态稳定时所能输送的最大功率，称为暂态稳定极限好保持暂态稳定时所能输送的最大功率，称

9、为暂态稳定极限P PTsTs1 1。P0PTs1现在学习的是第18页，共64页d)d)传输功率极限与切除时间的关系传输功率极限与切除时间的关系1 1 三相短路三相短路2 2 两相短路接地两相短路接地3 3 两相短路两相短路4 4 单相接地短路单相接地短路3现在学习的是第19页，共64页2 2 自动重合闸自动重合闸 由开关设备自动重新投入输电线路，称之为由开关设备自动重新投入输电线路，称之为自动重合闸。自动重合闸。由于架空输电线上大多数短路都是暂时性的，所由于架空输电线上大多数短路都是暂时性的，所以在输电线上广泛采用自动重合闸来提高系统的暂态稳以在输电线上广泛采用自动重合闸来提高系统的暂态稳定性

10、。定性。现在学习的是第20页，共64页jXdjXT1jXLjXT2jXLjXD DjXD DjXdjXT1jXT2jXL自动重合闸对暂态稳定的影响自动重合闸对暂态稳定的影响PII单回路单回路双回路双回路PII现在学习的是第21页，共64页 电力系统中大多数是瞬时性单相短路故障，因此电力系统中大多数是瞬时性单相短路故障，因此一般不需要把三相都切除，而只需切除故障相，然后再进一般不需要把三相都切除，而只需切除故障相，然后再进行重合闸，这样可以更好的提高暂态稳定。行重合闸，这样可以更好的提高暂态稳定。这对单回路输电线路有特别重要的意义。这对单回路输电线路有特别重要的意义。现在学习的是第22页，共64

11、页单相重合闸的作用单相重合闸的作用P PIIII切除三相切除三相切除故障相切除故障相P PIIII现在学习的是第23页，共64页简单电力系统中，用标幺值表示的功率极限：简单电力系统中，用标幺值表示的功率极限：五五 改善输电线路的特性改善输电线路的特性v改善输电线路的特性，主要是减小它的电抗。改善输电线路的特性，主要是减小它的电抗。v远距离输电线路的电抗，将近占系统总电抗的一半。远距离输电线路的电抗，将近占系统总电抗的一半。1 1 提高输电线路的额定电压提高输电线路的额定电压现在学习的是第24页，共64页其中：其中：与输电线路的额定电压无关与输电线路的额定电压无关与输电线路的额定电压关系不大与输

12、电线路的额定电压关系不大与额定电压的平方成反比与额定电压的平方成反比现在学习的是第25页，共64页现在学习的是第26页，共64页vVN增大，增大，Pm增大；增大；vVN，PmEV/a，相当于，相当于XL=0；v电压升高，设备的投资增大。电压升高，设备的投资增大。vVN大到一定值后，大到一定值后，Pm变化不大；变化不大；可见可见现在学习的是第27页，共64页2 2 采用分裂导线采用分裂导线 架空线路采用分裂导线可以减少输电线路的电抗和电架空线路采用分裂导线可以减少输电线路的电抗和电晕损耗。所以，超高压远距离输电线绝大多数采用分裂导线。晕损耗。所以，超高压远距离输电线绝大多数采用分裂导线。现在学习

13、的是第28页，共64页以以500kV500kV输电线为例：输电线为例：导线导线电抗电抗(W/km)(W/km)单导线单导线0.420.422 2分裂分裂0.320.323 3分裂分裂0.300.304 4分裂分裂0.290.294 4分裂时的电抗比单根下降分裂时的电抗比单根下降31%31%。超过超过4 4分裂后，电抗的下降效果已不显著，反分裂后，电抗的下降效果已不显著，反而使线路结构复杂，投资提高。而使线路结构复杂，投资提高。现在学习的是第29页，共64页六六 采用直流输电采用直流输电 通过直流输电相联系的两大系统间，不存在通过直流输电相联系的两大系统间，不存在同步并联运行的稳定问题。同步并联

14、运行的稳定问题。利用直流输电的快速调控能力来提高交流系利用直流输电的快速调控能力来提高交流系统的稳定性。统的稳定性。现在学习的是第30页，共64页19-3 采用附加装置提高电力系统的稳定性采用附加装置提高电力系统的稳定性 一一 输电线路采用串联电容补偿输电线路采用串联电容补偿 二二 输电线路的并联电抗补偿输电线路的并联电抗补偿 三三 输电线路设置开关站输电线路设置开关站 四四 中继同步调相机中继同步调相机 五五 变压器中性点经小阻抗接地变压器中性点经小阻抗接地 六六 发电机采用电气制动发电机采用电气制动现在学习的是第31页，共64页 串联电容以减小线路的等值电抗，这种做法称为串联电容以减小线路

15、的等值电抗，这种做法称为串联电容补偿。串联电容补偿。一一 输电线路采用串联电容补偿输电线路采用串联电容补偿等值电抗为等值电抗为V1P1+jQ1V2R+jX jXc串联补偿度串联补偿度现在学习的是第32页，共64页补偿度选择：补偿度选择：2 2 考虑继电保护正确动作。电容器的容抗，应小于该线路考虑继电保护正确动作。电容器的容抗，应小于该线路的感抗。的感抗。3 3 考虑其他技术问题。补偿度过大，会引起发电机的考虑其他技术问题。补偿度过大，会引起发电机的自励磁、自发振荡以及次同期谐振等异常情况。自励磁、自发振荡以及次同期谐振等异常情况。1 1 考虑经济性。考虑经济性。补偿度增大，容量增大，投资增大。

16、补偿度增大，容量增大，投资增大。补偿度一般不超过补偿度一般不超过0.50.5。现在学习的是第33页，共64页二二 输电线路的并联电抗补偿输电线路的并联电抗补偿Q Qc cG GV V1 1V V2 2-jB-jBL L/2/2jXjXL LjXjXT TjXjXd d空载或轻载：电容电流引起线路末端电压升高，功率因空载或轻载：电容电流引起线路末端电压升高，功率因数升高。数升高。为了保持系统电压为了保持系统电压V V2 2，必须降低发电机的电势，必须降低发电机的电势E Eq q。现在学习的是第34页，共64页为了保持为了保持P P不变，必须增大不变，必须增大0 0。由公式由公式运行角度增大，对保

17、持系统稳定是不利的。运行角度增大，对保持系统稳定是不利的。0Pe现在学习的是第35页，共64页GV1V2-jBL/2QcjXLjXTjXd 在线路上并联接入电抗器来吸收线路电容所产生的在线路上并联接入电抗器来吸收线路电容所产生的无功功率，这便是并联电抗补偿。无功功率，这便是并联电抗补偿。现在学习的是第36页，共64页 降低发电机的功率因数。降低发电机的功率因数。E Eq q增大，运行功角减增大，运行功角减小，从而使系统稳定性得到提高。小，从而使系统稳定性得到提高。GV1V2现在学习的是第37页，共64页三三 输电线路设置开关站输电线路设置开关站切除一回线路：切除一回线路：切除部分线路：切除部分

18、线路：阻抗增加减小阻抗增加减小现在学习的是第38页，共64页开关站选择开关站选择 开关站的数目愈多，故障后线路阻抗增加愈少，开关站的数目愈多，故障后线路阻抗增加愈少，对稳定性是有利的。对稳定性是有利的。过多地建设开关站在经济上是不合理的。过多地建设开关站在经济上是不合理的。输电线路输电线路300500km300500km：一个开关站：一个开关站输电线路输电线路5001000km5001000km：2323个开关站个开关站现在学习的是第39页，共64页 在降压变电所中装置适当容量的同步调相在降压变电所中装置适当容量的同步调相机，以提高输电系统的稳定性和输送能力。这些同机，以提高输电系统的稳定性和

19、输送能力。这些同步调相机称为中继调相机。步调相机称为中继调相机。四四 中继同步调相机中继同步调相机现在学习的是第40页，共64页VaVb各段电抗值均小于总电抗值，各段电抗值均小于总电抗值，功率极限大大提高。功率极限大大提高。现在学习的是第41页，共64页 中继调相机可以提高输送能力，增大功率极限中继调相机可以提高输送能力，增大功率极限同步调相机响应速度较慢，运行维护较为困难，而同步调相机响应速度较慢，运行维护较为困难，而且价格昂贯，其应用范围正逐渐缩小。且价格昂贯，其应用范围正逐渐缩小。中继调相机在无功功率平衡，以及调节、减少无功中继调相机在无功功率平衡，以及调节、减少无功在线路上的流动，从而

20、减少功率和能量损耗、改善在线路上的流动，从而减少功率和能量损耗、改善沿线电压分布等方面，都有好的作用。沿线电压分布等方面，都有好的作用。现在学习的是第42页，共64页五五 变压器中性点经小阻抗接地变压器中性点经小阻抗接地 为了提高接地短路时的暂态稳定，在中性点直接为了提高接地短路时的暂态稳定，在中性点直接接地的系统中变压器中性点可经小阻抗接地。接地的系统中变压器中性点可经小阻抗接地。f f点发生单相接地故障，未加点发生单相接地故障，未加R Rg gf fG GT-1T-1L LT-2T-2V VR Rg gR Rg gjXjXL LjXjXd djXjXT1T1jXjXT2T2jXjXL Lj

21、ZjZ现在学习的是第43页，共64页Zff0变大变大GT-1LT-2VfRgRgjXLjXT1jXT2jXL3Rg3Rgf0ZD D变大变大ZII变小变小 P PmIImII变大，功率极限提高了，有变大，功率极限提高了，有利于暂态稳定。利于暂态稳定。f f点发生单相接地故障，点发生单相接地故障，加加R Rg g现在学习的是第44页，共64页接地电阻的选择：接地电阻的选择：电阻过小，消耗功率太小，作用不大；电阻过小，消耗功率太小，作用不大；电阻过大，消耗功率太大，可能使发电机在第二个摇摆电阻过大，消耗功率太大，可能使发电机在第二个摇摆周期失去稳定。周期失去稳定。电阻值以电阻值以4%4%左右为宜。

22、左右为宜。现在学习的是第45页，共64页六六 发电机采用电气制动发电机采用电气制动 输电线路上发生短路故障后，如在远方发电厂尽快输电线路上发生短路故障后，如在远方发电厂尽快投入一接于发电机端的专用电阻，消耗一部分有功功率，可投入一接于发电机端的专用电阻，消耗一部分有功功率，可以增加发电机的电磁功率，产生制动作用，因而达到提高暂以增加发电机的电磁功率，产生制动作用，因而达到提高暂态稳定的目的，这种方法称为电气制动，接入的电阻称为制态稳定的目的，这种方法称为电气制动，接入的电阻称为制动电阻。动电阻。制动电阻的采用与阻值大小，投入时间有很大关系。制动电阻的采用与阻值大小，投入时间有很大关系。现在学习

23、的是第46页，共64页n短路发生时，继保装置向制动电阻的开关发出合闸脉冲。短路发生时，继保装置向制动电阻的开关发出合闸脉冲。向实践控制器发出脉冲，经过一段时间后时间控制器发向实践控制器发出脉冲，经过一段时间后时间控制器发出跳闸脉冲，制动电阻切除。出跳闸脉冲，制动电阻切除。n制动时间：制动电阻投入到切除的时间间隔，制动电阻作用的制动时间：制动电阻投入到切除的时间间隔，制动电阻作用的时间。时间。现在学习的是第47页，共64页n制动容量：制动容量：PbN=V2N/Rbn制制动电阻接入阻接入电压在在暂态过程中程中变化，化，实际的制的制动功率也是功率也是变化的。化的。n制动能量制动能量n额定制动容量和制

24、动时间的选择和配合。额定制动容量和制动时间的选择和配合。现在学习的是第48页，共64页n正常运行在正常运行在a点点n短路瞬间到短路瞬间到ab点点nc点切除故障点切除故障ncdn减速面积减速面积Aefri加速加速面积面积Aabcden失去暂态稳定失去暂态稳定PIPIIIPIIabcdefriP现在学习的是第49页，共64页f f点加入电气制动点加入电气制动nf点投入电气制动点投入电气制动nf点点g点（点（PIII）n减速面积减速面积Aefghi=加速加速面积面积Aabcdenh点对应点对应maxn若在若在h点切除电气制点切除电气制动，系统保持稳定。动，系统保持稳定。gfhabcdePIIIima

25、x现在学习的是第50页，共64页n若制动时间过长，由若制动时间过长，由h点点g j kg j knk k点切除故障点切除故障nk k点点l l点（点（P PIIIIII）n发电机转速已经低于同步发电机转速已经低于同步速度，功角继续减小，由速度，功角继续减小，由m m点确定最小角度点确定最小角度 Ahij=AjklmngfhabcdePIIIimaxjklmn现在学习的是第51页，共64页nm m点开始第二个点开始第二个摇摆周期，沿摇摆周期，沿P PIIIIII变动变动n加速面积加速面积A Amnemne可可能大于减速面能大于减速面积积A Aefriefri，工作，工作点越过点越过r r点失去点

26、失去稳定。稳定。gfhabcdePIIIimaxjklmnr现在学习的是第52页，共64页19-4 改善运行条件及其他措施改善运行条件及其他措施 一一 正确制定电力系统运行参数的数值正确制定电力系统运行参数的数值 二二 合理选择电力系统的运行接线合理选择电力系统的运行接线 三三 切除部分发电机及部分负荷切除部分发电机及部分负荷 四四 高压直流输电功率的快速调节高压直流输电功率的快速调节 五五 减少系统稳定破坏带来的损失和影响减少系统稳定破坏带来的损失和影响 现在学习的是第53页，共64页(1)(1)正确地规定输电线路的输送功率值正确地规定输电线路的输送功率值一一 正确制定电力系统运行参数的数值

27、正确制定电力系统运行参数的数值(2)(2)提高电力系统运行电压水平提高电力系统运行电压水平(3)(3)尽可能使远方发电厂多发无功功率尽可能使远方发电厂多发无功功率(4)(4)利用调度自动化系统提供的信息及时调整运行方式利用调度自动化系统提供的信息及时调整运行方式现在学习的是第54页，共64页二二 合理选择电力系统的运行接线合理选择电力系统的运行接线L LB B1 1B B2 2B B1 1、B B2 2投入：并联接线方式投入：并联接线方式B B1 1、B B2 2断开：分组接线方式断开：分组接线方式远方发电厂向系统中心输电远方发电厂向系统中心输电现在学习的是第55页，共64页三三 切除部分发电

28、机及部分负荷切除部分发电机及部分负荷 但是，水轮发电机由于水锤现象不允许快速关闭导水翼。但是，水轮发电机由于水锤现象不允许快速关闭导水翼。因此，当与远方水电厂相联的输电线路送端发生短路故障，而因此，当与远方水电厂相联的输电线路送端发生短路故障，而使大量功率送不出时，可以在切除短路时连锁切除一部分发电机，使大量功率送不出时，可以在切除短路时连锁切除一部分发电机，以减小原动机的机械功率，增大减速面积，保持系统暂态稳定。以减小原动机的机械功率，增大减速面积，保持系统暂态稳定。前面介绍了通过快速关闭汽门措施来减小送端电前面介绍了通过快速关闭汽门措施来减小送端电厂汽轮机的出力，以提高暂态稳定性。厂汽轮机

29、的出力，以提高暂态稳定性。现在学习的是第56页，共64页切除部分发电机对暂稳的影响切除部分发电机对暂稳的影响P PIIII不切除发电机不切除发电机切除部分发电机切除部分发电机P PIIII现在学习的是第57页，共64页 切除部分发电机之后，为了防止频率崩溃或电压切除部分发电机之后，为了防止频率崩溃或电压崩溃，可以连锁切除部分负荷。崩溃，可以连锁切除部分负荷。现在学习的是第58页，共64页四四 高压直流输电功率的快速调节高压直流输电功率的快速调节 高压直流输电的传输功率，可以通过阀控快速高压直流输电的传输功率，可以通过阀控快速地调节地调节(增大或减小增大或减小)。现在学习的是第59页，共64页五

30、五 减少系统稳定破坏带来的损失和影响减少系统稳定破坏带来的损失和影响(1)(1)系统解列系统解列 所谓系统解列，就是在己经失去同步的电力系所谓系统解列，就是在己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、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。各自保持同步的部分。现在学习的是第60页，共64页现在学习的是第61页，共64页(2)(2)允许短时间异步运行，采取措施，促使再同步。允许短时间异步运行，采取措施，促使再同步。现在学习的是第62页，共64页 作作 业业第第1919章章 提高电力系统稳定性的措施提高电力系统稳定性的措施现在学习的是第63页，共64页元件参数元件参数 措措 施施复复 习习改善发电机及其励磁调节系统的特性改善发电机及其励磁调节系统的特性改善原动机的调节特性改善原动机的调节特性减小变压器的电抗减小变压器的电抗改善继电保护和开关设备的特性改善继电保护和开关设备的特性现在学习的是第64页，共64页