电力系统的稳定性控制探讨

2013-08-15石耀飞李鹏飞

河南科技 2013年8期

石耀飞李鹏飞

(中国平煤神马集团蓝天化工股份有限公司中原甲醇厂，河南平顶山 467000)

一受端系统的增强

受端系统是以电力系统中负荷集中地区为中心，接受远方电源输入的有功功率，并包括邻近的大、中、小型发电厂，用较紧密的电力网将负荷和这些电源连接在一起。

受端系统的加强，不单纯是网络联系的加强，还要使受端系统内有一定容量的地区发电容量，其主力发电厂应直接接入相应的高压主干电网，它们在正常运行方式下，是全系统的共同电源，并通过主干电网对地区负荷供电;事故情况下，不仅能用以保证对地区重要负荷的供电需要，同时还是受端系统的坚强电压支持点，在故障存在和切除后维持电力系统的电压水平，并使远方电源的稳定水平大大提高，减少电力系统事故扩大的可能性。

在实际工作中，往往由于发电厂的最终容量不定，或者高压电网的出现较迟，或者过多地考虑直接供应地区负荷，因而使大容量的发电厂接于较低电压的电网。这不利于加强受端系统的电压支持，对电力系统稳定性是不利的。同时往往会由于缺乏足够的向电力系统输电的能力，而出现有电送不出去的现象。

受端系统同时应有足够的无功功率事故补偿能力。事故后无功功率不足的原因还可能由于发电机失磁时要从电力系统中吸收相当于发电机容量的无功功率;输电线路断开而失去线路的充电无功功率，并因为将负荷转移到其他线路而使线路的无功功率损耗增大。在没有足够的无功功率事故紧急补偿能力时，可以采取切除受端系统中部分负荷的措施，或者在必要时切除失磁机组等。

二电源接入

一定规模的发电厂(或机组)应该根据发电厂的规划容量、单机容量、送电距离和送电容量，以及其在电力系统中的地位和作用，直接接入相应一极的电网。一般可按分层分区的原则将电源接入主电力系统。分层是指按电压等级分层，不同单机容量的发电厂，应根据送电需要和电力系统情况直接接入相应电压等级的电网。分区是指在分层下按负荷及电源的地理分布特点来划分供电区。一个电压层可划分为一个供电区，也可划分为几个供电区。根据我国的经验，在负荷中心建设的主力发电厂，单机容量在500MW 以上的机组，或规划容量为1200MW 以上的发电厂，一般宜直接接入50kV 电压的电网;200—300MW 左右的机组，或500—1200MW 的发电厂，应结合发电厂的规划容量，经技术经济论证后，确定接入220—500kV 中某一级电压的电网。在一些发达的工业国家中，接入最高一级电压的电网的发电厂容量占全系统发电总容量的比重已达40%以上。

在考虑电网结构时，要注意分散外接虫源，以避免在严重事故情况下因负荷转移而使事故连锁扩大。每个外接电源的输送容量一方面应保证能送出该电源的全部容量，如水电厂送电线路的传输能力应能适应大发水电和调峰的需要;另一方面又不能因为在事故情况下失去这个电源，或者这个电源与系统失步，而影响受端系统供电，或影响受端系统与其他外部电源所组成的电力系统同步运行。因此，输送到受端系统的电源支路的传输功率占系统总功率的比重不能过大。每一送电回路的允许输送功率又与受端系统的运行条件有关，如受端系统的旋转备用容量大小、受端系统与相邻电力系统间的联络线功率支援、按频率下降自动减负荷的能力和条件等。

三电力系统的结构

为了简化电力系统的结构，提高电力系统稳定水平，节约投资，一个单元的输电容量不应超过全系统总容量的一定比例，一般不应大于受端系统的备用功率。因为在切除故障单元后，电力系统将失去一个发电机单元的功率。如果受端系统备用不足的话，将使电力系统频率降低，以致要切除负荷，并危及电力系统稳定性。

应该避免几组电线路在电源侧互联，因为任一组送电回路故障，都会使该回路的功率转移到相邻的其他回路，有可能导致相邻回路的负荷突然增大。如果负荷超过该回路的输送容量时，将使线路过负荷自动断开，剩下的健全回路的负荷将进一步增大，有可能再断开另一回线路。相继断开线路的结果，有可能扩大事故，使电力系统互解。如果从正常状态时的经济运行出发，有必要将几回送电线路在送端或中途连在一起时，应考虑在事故时能快速解列或切机，以防止由于负荷转移而扩大事故。

在多回平行输电线路间有横向联系的接线方式(当然也包括送端电源的互联)叫并联接线方式。这种接线方式的缺点是:当一回线路发生故障时除了上述负荷转移的问题外，将使电力系统的转移阻抗增大很大，影响事故后的电力系统稳定性。与没有中间开关站的接线方式比较，这种方式的暂态稳定性和故障后的静态稳定性均比较高。显然，中间开关站的数目较多，其对提高稳定性的作用越大。

在高低压环网中，因为一般低压电网的输送容量比高压电网要小得多，所以当高压线路故障时，将使大量功率转移到低压电网上去，导致低压电网的过载或失去稳定等连锁性故障，因此是不安全的。高低压环网一般是在电源和电网建设的发展过程中的过渡状态。例如，由于电源的增大，相应的高压输电线出现较迟，就不得已在开始阶段应用多回低压线路送电，然后再新建高压线路形成高低压环网。

应避免长距离单回输电线。其线路阻抗较大，很难确保其输电容量较大，一旦出现故障将会失去全部输电能力。在电力系统发展初期，单回输电线较为普遍。如果属于重要干线，即输送容量占受端系统总容量的比重较大者，应考虑尽快建设第二回线路;或者相应改善受端系统的结构，增加保持受端系统电压和频率的措施;或者应用单相自动重合闸等技术措施，以提高稳定水平。对于由几级电压线路串联的单回线路，则应及时使较低电压线路升压或改建，形成统一电压的输电线路。