小议电力系统的稳定性
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电力系统是一个强非线性、高维数、分层分布的动态大系统川,其网架结构,线数参数.负荷分布等对于系统的运行有着很大的影响,任何干扰因素都可能造成系统的振荡,不稳定甚至崩溃。由此可见,保持电力系统的稳定运行,是电力系统最重要的任务。
一、电力系统稳定性
电力系统的任务是向用户提供源源不断、质量合格的电能。由于电力系统各种设备,包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备,都会发生不同类型的故障,从而影响电力系统正常运行和对用户正常供电。电力系统稳定可以概括的定义为它能够运行于正常运行条件下的平衡状态,在遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态。保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。只有在保持电力系统稳定的条件下,电力系统才能不间断地向用户提供合乎质量要求的电能。
二、为什么要提高电力系统的稳定性
电力系统是由发电、供电和用电设备组合在一起的一个整体,各设备之间相互关联,某一个设备运行情况变化(如参数改变、发生事故等),都会影响到其他设备,有时甚至会波及整个电力系统。因此,当电力系统的生产秩序遭受扰乱时,系统应能自动迅速消除扰乱,继续正常工作,这就是电力系统应该具备的稳定运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因素。如果超过稳定运行能力的限度,电力系统就会失去稳定,发电机就不正常发电,用户就不能正常用电,并且引起系统运行参数的巨大变化,往往会造成大面积停电事故,会使生产停顿,生活混乱,甚至危及人身和设备的安全,给国民经济造成极大损失。可见电力系统稳定运行是关系安全生产的重大问题。
电力系统稳定分为两类:静态稳定和动态稳定。静态稳定是指发电机在稳定状态运行时,经受某种极其微弱的干扰后,能自动恢复到原来运行状态的能力,其恢复到原来运行状态的能力用静态稳定储备系统来衡量。电力系统具备静态稳定性是正常运行的基本条件。动态稳定是指电力系统受到大的干扰时,如大容量负荷突然切除、发生短路故障等,能从原来的状态迅速过渡到新的运行状态,并在新的状态下稳定运行的能力。
三、电力系统稳定运行的基本要求
1、供电可靠性高
电力系统运行可靠性就是系统承受扰动的能力,可以以系统的稳定程度来描述。系统稳定又可分在系统中常发生的小扰动时的静稳定性和大扰动时的动稳定性。扰动是多种多样的,如输电线短路、增加负荷或甩负荷等。电力系统可靠性取决于发供电设备和线路的可靠性、电力系统结构和接线、备用容量、运行方式(静态稳定和动态稳定储备)以及防止事故连锁发展的能力。
保证供电可靠性,首先要求系统元件的运行具有足够的可靠性。元件发生事故不仅直接造成供电中断,而且可能发展成为全局性的事故。经验表明,电力系统的全局性事故往往是由于局部事故扩展而成。其次要求增加抗干扰能力,保证不发生或不轻易发生造成大面积停电的系统瓦解事故。为此,除了要不断提高运行人员的技术水平和责任心外,还要采用现代化的监测、控制设备。
2、电能质量高
电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。用电设备是按额定电压设计的,实际供电电压过高或过低都会使用电设备的运行技术指标、经济运行指标下降,甚至不能正常工作。一般规定,电压偏移不应超过额定电压值的士5%。频率的变化同样影响用电设备的正常工作,以电动机为例,频率降低引起转速下降,频率升高则转速上升,对转速有严格要求的部门,如纺织厂,其产品的质量可能降低。电力系统规定,频率偏移应不超过±0.2-0.5Hz。
随着自动化及电子技术应用的发展,接入系统整流设备的增多,引起谐波比重增大,如不采取严格的滤波措施,将对用户产生不利影响。因此检测和控制谐波开始成为维护电能质量的重要一环。
3、电网结构和设备选用合理
一个稳定的电力系统要有合理的电网结构。为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平,系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功设备备用容量,并有必要的调节手段,在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时,均不发生自发振荡-在正常方式下,系统任意一个元件发生单一故障时,不应导致主系统发生非同步运行,不发生频率崩溃和电压崩溃,在事故后经调整的运行方式下,电力系统应有符合规定的静稳定储备,其他元件按规定的事故过负荷运行。
4、工作人员技术过硬
工作人员必须认真学习设备工作原理和操作规程,熟悉电力系统正常运行和特殊运行方式,掌握继电保护及自动装置整定方案和工作原理并能正确运用;有操作性强的紧急预案,掌握事故处理的原则和方法;坚持巡视制度和交接班制度,对电力系统内的设备定时巡视,对当前的设备运行状况做到心中有数,并对当班的主要工作做好事故预想,提前做好应对措施,以便在发生异常时能及时果断处理。
四、提高电力系统稳定性的措施实倒
广电中心电力系统按其使用性质分类,属一级重要负荷。现有二路高压进线,四台低压变压器为广电中心各负荷供电。如果电力系统运行中出现不稳定事故,将会波及到电视、广播、有线网络、微波信号传输,其后果是极为严重的。因此,防止电力系统稳定性被破坏,争取不发生系统瓦解和长时间大面积停电,是广电中心电力系统运行的一项重要任务。为提高广电中心电力系统的稳定性,采取三项措施:高压侧采用自动互投、低压侧采用手动互投、负荷侧采用互投配电箱。
1、高压侧采用自动互投
采用高压侧自动互投,可以保证双路高压电源供电时,其中一路高压电源发生故障时,自动由另一路高压电源为下端变压器提供电源,不至于造成长时间停电事故。广电中心配电室采用双回路高压进线,两路电源分别来自于不同的开闭所,每路高压进线连接两台变压器。正常运行时,两路高压母线均带电,分别给各自连接的变压器供电,中间的母联开关联络断开。一旦其中的一路高压电源失电,二次系统会立即判断出有一路高压进线电源发生故障,报警,同时母线联络刀闸自动合闸,四级变压器将改由另一路下常的高压电源供电。
2、低压侧采用手动互投
采用低压侧手动互投,可以保证一台变压器发生故障时由另一台正常工作的变压器为故障变压器的负荷提供电源。可以根据负荷容量,有选择地切断不重要的负荷,保证重要负荷的供电。正常运行时。四台变压器分别为各自连接的负荷提供电源,1#变压器与2#变压器、3#变压器与4#变压器之间的母线联络开关均为断开。现在1#、2#变压器为例,一旦l#变压器发生故障,可根据实际需要,由工作人员手动操作,有选择地切断部分不太重要的负荷,合上1#、2#变压器间的母线联络开断,由正常工作的2#变压器为选定的负荷提供电源。
3、负荷侧采用互投配电箱
互投配电箱,即一台配电箱有二路进线电源.其中一路主是路电源,另一路是备路电源,它可以保证当一路进线电源失电时,配电箱下端负荷持续有电。对于重要负荷,如播出、发射机房的用电设备等,广电中心都采用了互投配电箱。通过电器控制,互投配电箱具备如下功能:正常工作时,两路进线电源均带电,由主路提供电源,一旦主路失电,自动由备路提供电源#当主路恢复供电时,配电箱控制系统自动切断备路电源,改由主路提供电源;备路失电时由主路供电,备路恢复供电时仍由主路继续供电。