【電力知識】電力系統(tǒng)失穩(wěn)對策
所有國內(nèi)外重大系統(tǒng)事故的產(chǎn)生,幾乎都是由電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定而擴(kuò)大,因無預(yù)定對策,而后發(fā)展為災(zāi)害性后果的。長期的運行實踐證實。不管對系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求如何嚴(yán)格、措施如何完善,總可能因一些事先不可預(yù)計的各種偶然因素疊加,產(chǎn)生穩(wěn)定破壞事故。而過份提高對系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。需要大量的投資。一個較弱而有措施準(zhǔn)備的系統(tǒng),會比較強而無措施準(zhǔn)備的系統(tǒng)有更好的運行效果。
當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生隱定破壞后,關(guān)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(tǒng)恢復(fù)正常。將振蕩著的兩側(cè)系統(tǒng)解列,可以平息振蕩,但要在失去同步的系統(tǒng)中實現(xiàn)合理的解列,必須滿足兩個基本條件:1)解列后的兩側(cè)系統(tǒng)必須各自能保持同步運行;2)解列后兩側(cè)系統(tǒng)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(tǒng)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(nèi)都不止一次出現(xiàn)過的情況。
故障下選擇性解列,或者保持系統(tǒng)的完整性,一直是業(yè)內(nèi)討論的問題,沒有定論。
我國系統(tǒng)長期的運行實踐說明,對付系統(tǒng)振蕩的有效辦法,是在系統(tǒng)振蕩時盡可能保持整個主系統(tǒng)的完整性,不因振蕩而使線路及機(jī)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(fù)荷也可以因此而快速恢復(fù)供電,從而恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行。
平息系統(tǒng)振蕩的有效措施,是壓送端機(jī)組出力,增加受端機(jī)組出力,使系統(tǒng)中機(jī)組逐漸按同一平均頻率運行。在一個復(fù)雜系統(tǒng)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(jī)組出力而使振蕩加劇的情況,在我國,不只在一個系統(tǒng)中發(fā)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(tǒng)持續(xù)振蕩。在接近振蕩中心的部分電力負(fù)荷會因電壓的周期性嚴(yán)重降低而自動或手動地被切除。但是,只要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整,機(jī)組保留運行,一當(dāng)振蕩平息時,這些被切掉的負(fù)荷就可以迅速地恢復(fù)供電,這比之于系統(tǒng)全停后的負(fù)荷恢復(fù),結(jié)果當(dāng)然更好。
另一個問題,系統(tǒng)持續(xù)振蕩對大型發(fā)電機(jī)組有何嚴(yán)重影響。要求振蕩時機(jī)組不解列,作短時間失步運行,特別對大型汽輪發(fā)電機(jī)組說來,能否造成嚴(yán)重的后果?
CIGRE的結(jié)論為:從兼顧系統(tǒng)安全與機(jī)組安全,建議:可以允許汽輪發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)升壓變壓器乃至發(fā)電機(jī)本身為標(biāo)準(zhǔn),允許的振蕩次數(shù)可考慮訂為20次跳閘。最后一點就是關(guān)于系統(tǒng)解列點的,是否需要與如何形成準(zhǔn)全國性質(zhì)的統(tǒng)一電網(wǎng),安排解列點是其中需要認(rèn)真研究的一個重要問題。失步解列是電網(wǎng)第三道防線的重要組成部分。
關(guān)于解列點的選擇:目標(biāo)是在預(yù)定的解列點將電網(wǎng)解列后系統(tǒng)失步振蕩現(xiàn)象被消除,電網(wǎng)的解列點應(yīng)盡量選在網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線。系統(tǒng)解列后形成送端與受端兩部分電網(wǎng),各部分電網(wǎng)內(nèi)的功率一般不可能平衡,送端電網(wǎng)通過切機(jī)、減出力,受端電網(wǎng)通過切負(fù)荷措施可保持各部分電網(wǎng)的頻率或電壓的穩(wěn)定性。在解列點選擇時應(yīng)盡量把帶負(fù)荷的變電站或本站的負(fù)荷留在送端電網(wǎng)一側(cè)。
最佳的解列時刻:系統(tǒng)發(fā)生失后應(yīng)盡快將電網(wǎng)解列,但判斷系統(tǒng)失步的判據(jù)是系統(tǒng)送受端兩個等值機(jī)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(lián)絡(luò)線兩側(cè)母線電壓相位差也是180度)。
至于失步解列判據(jù),相對比較理論,而且很多方法無法統(tǒng)一,一般采用振蕩中心兩側(cè)母線電壓相量直接比相原理,當(dāng)兩側(cè)母線電壓相位差軌跡超過180度時認(rèn)為系統(tǒng)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(wěn)問題發(fā)生后,如沒有穩(wěn)定控制措施或穩(wěn)控拒動,系統(tǒng)的暫穩(wěn)問題就會轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍€(wěn)定問題。此時由于電壓下降速度太快,常規(guī)的低壓切負(fù)荷裝置及低壓解列裝置可能因dU/dt過大而被閉鎖;而系統(tǒng)的功角又沒有擺開,即不會出現(xiàn)失步振蕩的特征,常規(guī)的失步解列裝置也動作不了,系統(tǒng)面臨電壓崩潰。設(shè)置專用的低壓解列裝置可解決上述問題;系統(tǒng)解列后電壓穩(wěn)定問題消失轉(zhuǎn)為送受端電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題,處理起來相對簡單的多。
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