电力系统负荷对电压稳定性的影响

2012-08-15刘晶

科技传播 2012年6期

刘晶

陕西省榆林供电局，陕西榆林 719000

伴随着负荷水平的持续增长，远距离较大容量的输电也在迅速增加，电压系统中稳定性问题越来越受到关注。世界范围内在近年来出现了很多电压失稳的案例，同时大部分的电压失稳问题都会致使电力系统产生崩溃，引起较大面积出现停电事故，不仅仅给点力部门及用电的企业经济带来了巨额的损失，对人民的生活带来了极大困扰。因此，对电压稳定问题进行深入研究，具有重要的现实意义。

1 电压稳定的概述

从物理学角度分析，电力系统具有的稳定性是指电压系统在某一运行极限之内维持负荷电压的能力。这种能力主要决定于网络向负荷传输的功率是否能够能够符合其自身的功率要求。假如被网络传送的功率无法使其符合本身的功率要求，符合的电压将会出现下降的现象，情况严重时将会电压失稳甚至电压系统出现崩溃。国际上对电压稳定的定义为：

1.1 电压小干扰稳定

电力系统在既定的运行状况下遭遇任何小干扰之后，处于负荷节点位置的电压与干扰之前产生的电压数值较为近似，则该系统在既定的运行点位置可认为是小干扰电压的稳定性。

1.2 稳定平衡点电压

电力系统在既定的运行情况下遭遇一定的干扰，假如干扰之后的负荷节点产生的电压值恢复至干扰之后的平衡点位置的电压数值，则该系统的电压是稳定性的；这个时候，系统受到干扰后的情况将返回至干扰后处于平衡点位置的稳定的吸引域内。

1.3 电压崩溃

电力系统在既定的情况下遭遇一定程度的干扰，干扰之后处于平衡位置的电压数值比系统运行限制数值低，则统将会出现电压崩溃；电压崩溃有可能会造成整个系统的停电或是局部性停电。

2 电压发生失稳的原理

最初认为电压稳定属于一个静态问题，因此解释电压失稳的原理应从静态的观点出发。基于广泛应用的各种潮流方程的静态依据，其物理机制的静态稳定的界定是电力网络的传输能力。伴随着电压稳定的发展研究，考虑到发电设备及调节系统的动态性、负荷以及动态零件的其他影响，失稳动态机理随之产生。可是因为电力系统属于一个动力非线性的复杂系统，电压失稳与崩溃的动态过程是非常复杂的，至今仍未研究彻底。国内对电压失稳的机理做出了很多的解释，其中普遍理解的电压失稳原理为：电力系统受到干扰后，由于发电机中励磁体系逐渐减少的强励和负荷要求，系能能够确保稳定性；当在电压系统中反映的负荷超高压水平下降时，变压站中的变电器会在24min之内恢复至事故出现之前的水平，每次调整分接头都会增加超高压线路承受的负荷，增加了线路的耗损。增大电流，致使发电机整个系统增加无功输出，当发电机出现越线无功功率的持续反应时，负荷电压会迅速降低，系统将会更加容易出现不稳定的电压，整个过程将会造成发电机组出现较大面积的停电现象。

3 影响电压稳定的因素

电压产生稳定的问题经常会出现在负载的体系中。造成电压出现崩溃现象的原因有很多，可是电力系统的本身也存在着一些不足：联线的输电网络比较弱，传输功率水平较低，不利的负荷特性，各种系统之间存在着不协调现象都是电压失去稳定性的因素。因为在大规模电力系统中相互作用的元件都是非常复杂的，因此将影响电压稳定的因素进行分离是比较困难的。

4 电力系统负荷对电压稳定性的影响分析

4.1 负荷恢复对电压稳定性的影响

负荷功率伴随着电压的下降而暂时性减小之后又开始增加的特点被称之为负荷具备的恢复特性。恢复的负荷功率包含以下几点：感应电动机数秒中在端电压处降低，其有功的功率将恢复到与之相匹配的机械负载。分接头的工作，将会在测电压低压位置实行恢复。负荷被恒温控制在调节温度设备的下逐渐对电网中吸收的功率进行恢复。恢复负荷产生的功率将会增强输电线路中电压降低，造成符合母线上的电压持续降低，进而将系统推向失稳电压的状态。

4.2 负荷失稳电压稳定性的影响

负荷失稳具体是指负荷零件因为电压运行较低而维持正常情况下的转换能量的功能，或者是因为运行的低电压设备造成的损坏，或者是因为其本身发挥的保护作用将其从电网中自动切除。符合元件在低电压条件下的失稳性，主要包含了电动机感应出现的失速甚至是堵转、荧光灯出现的突发性熄灭等，符合元件发生失稳后，其在电网中吸入的有功与无功产生的功率将会出现较大的变化，对系统中电压具备的稳定性发挥了重要的影响。

负荷具备的失稳特性对电压系统的稳定性造成的影响应当视情况而定。电动机感应产生失速甚至是堵转，在电网中被吸收的无功与电流将会迅速增大，这样对系统的无功产生了严重的影响，对存在于输电线路上的降低电压造成了增大的影响，造成负荷电压逐渐降低，这样就会促成系统迅速出现电压崩溃。在低电压环境中电动机感应实施了保护功能，荧光灯出现的骤然熄灭，系统功率的不足起到了缓解作用，促使电压逐渐恢复。