【電力知識】電力系統失穩對策
所有國內外重大系統事故的產生,幾乎都是由電力系統失去穩定而擴大,因無預定對策,而后發展為災害性后果的。長期的運行實踐證實。不管對系統穩定性的要求如何嚴格、措施如何完善,總可能因一些事先不可預計的各種偶然因素疊加,產生穩定破壞事故。而過份提高對系統穩定性的要求。需要大量的投資。一個較弱而有措施準備的系統,會比較強而無措施準備的系統有更好的運行效果。
當主系統發生隱定破壞后,關鍵問題在于如何能合理而快速地平息振蕩,和最快地使系統恢復正常。將振蕩著的兩側系統解列,可以平息振蕩,但要在失去同步的系統中實現合理的解列,必須滿足兩個基本條件:1)解列后的兩側系統必須各自能保持同步運行;2)解列后兩側系統的有功無功供需能夠基本平衡。很明顯,不同時滿足這兩個條件的解列,只能給系統帶來更大的混亂,必然以長時間大面積停電而告終,這是國外和國內都不止一次出現過的情況。
故障下選擇性解列,或者保持系統的完整性,一直是業內討論的問題,沒有定論。
我國系統長期的運行實踐說明,對付系統振蕩的有效辦法,是在系統振蕩時盡可能保持整個主系統的完整性,不因振蕩而使線路及機組亂解列,同時對送端電廠即時壓出力,就可以快速平息振蕩,因位于振蕩中心附近而甩掉的部分負荷也可以因此而快速恢復供電,從而恢復系統的正常運行。
平息系統振蕩的有效措施,是壓送端機組出力,增加受端機組出力,使系統中機組逐漸按同一平均頻率運行。在一個復雜系統中,在不同的事故情況下,一個電廠所處的送受端位置可能變化。壓錯了實際位與受端的水電機組出力而使振蕩加劇的情況,在我國,不只在一個系統中發生過,因而延長了平息振蕩的時間。因此,需要用自動裝置來判別。
系統持續振蕩。在接近振蕩中心的部分電力負荷會因電壓的周期性嚴重降低而自動或手動地被切除。但是,只要系統結構完整,機組保留運行,一當振蕩平息時,這些被切掉的負荷就可以迅速地恢復供電,這比之于系統全停后的負荷恢復,結果當然更好。
另一個問題,系統持續振蕩對大型發電機組有何嚴重影響。要求振蕩時機組不解列,作短時間失步運行,特別對大型汽輪發電機組說來,能否造成嚴重的后果?
CIGRE的結論為:從兼顧系統安全與機組安全,建議:可以允許汽輪發電機在一定條件下作短時間的失步運行。這個條件可以簡要地按在失步過程中振蕩中心是否多次落入發電機升壓變壓器乃至發電機本身為標準,允許的振蕩次數可考慮訂為20次跳閘。最后一點就是關于系統解列點的,是否需要與如何形成準全國性質的統一電網,安排解列點是其中需要認真研究的一個重要問題。失步解列是電網第三道防線的重要組成部分。
關于解列點的選擇:目標是在預定的解列點將電網解列后系統失步振蕩現象被消除,電網的解列點應盡量選在網間聯絡線。系統解列后形成送端與受端兩部分電網,各部分電網內的功率一般不可能平衡,送端電網通過切機、減出力,受端電網通過切負荷措施可保持各部分電網的頻率或電壓的穩定性。在解列點選擇時應盡量把帶負荷的變電站或本站的負荷留在送端電網一側。
最佳的解列時刻:系統發生失后應盡快將電網解列,但判斷系統失步的判據是系統送受端兩個等值機的功角擺過180度,因此最快的解列時刻是功角過180度那一時刻(聯絡線兩側母線電壓相位差也是180度)。
至于失步解列判據,相對比較理論,而且很多方法無法統一,一般采用振蕩中心兩側母線電壓相量直接比相原理,當兩側母線電壓相位差軌跡超過180度時認為系統失去同步,且振蕩中心在兩個母線之間。
除了上述綜合解列之外,低壓解列也是三道防線的組成部分,暫穩問題發生后,如沒有穩定控制措施或穩控拒動,系統的暫穩問題就會轉變為電壓穩定問題。此時由于電壓下降速度太快,常規的低壓切負荷裝置及低壓解列裝置可能因dU/dt過大而被閉鎖;而系統的功角又沒有擺開,即不會出現失步振蕩的特征,常規的失步解列裝置也動作不了,系統面臨電壓崩潰。設置專用的低壓解列裝置可解決上述問題;系統解列后電壓穩定問題消失轉為送受端電網的頻率穩定問題,處理起來相對簡單的多。
責任編輯:售電小陳
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