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5.21 系统振荡及新型电力系统稳定器的研发应用 黄大可 5.21 系统振荡及新型电力系统稳定器的研发应用 黄大可 （长江电力 葛洲坝电厂） 摘要：本文通过对葛洲坝电厂投产初期发生的 5.21系统振荡事故，以及当时葛电厂干群 一致，齐心攻坚克难的回顾，展示了自主创新研发新型电力系统稳定器的难忘历程，发 掘核心技术创新成果的优异性能，重温葛洲坝作为三峡工程的实战演练的宝贵经验和借 鉴意义，发挥促进国家水电事业大发展的长远影响和重要作用。 关键词：电力系统低频振荡；电力系统稳定器；阻尼单元；专利成果 0 引言 葛洲坝电厂建厂之初，伴随着二江电厂机组的陆续投产发电，一个大型水电厂拔地而起，迅 速形成生产规模，也形成一厂独大远离负荷中心的格局，由于受到电网结构、输送能力的限制， 加上发电机全面采用可控硅静止励磁系统，及其高顶值快响应特性所造成的负阻尼效应，极大的 拉低了机组对于电网的稳定极限，或者说机组的稳定裕量严重不足，全厂机组必须限制出力运行， 不能达到满发多发。即便如此系统的稳定性仍十分脆弱，承受不得一点点冲击，稍有风吹草动， 就可能诱发系统低频振荡，危及整个电网的安全，发生在1983年著名的5.21系统振荡事故就是源 自于此，事故具有大电网、大电厂和快速励磁等典型要素，也引出了葛洲坝电厂针对低频振荡的 自主创新的研发故事。 1 华中电网5.21系统振荡始末 回顾5.21系统振荡的过程，要从当时二江电厂机组投产与电力系统的关系谈起，自1981年底 正式接管1号机开始，1982年相继投产了2～5号机，总容量猛增到71.5万千瓦，至1983年7月29 日 二江最后一台机7号机投产，不到两年总容量达96.5万千瓦。而二江出口线路均为220KV 电压等级， 多为地区负荷和近区负荷，为向武汉送电，系统采取临时措施，将葛——凤500KV线路降压运行， 线路长三百余公里，1983年4月7 日葛——凤线开始送电，这样就形成了一种特殊的系统结构，也 为5.21的系统振荡埋下了伏笔。 随着二江电厂机组陆续投产发电，当全厂发电容量达到七八十万千瓦以上，可以说已经达到 了线路输送能力和稳定极限的临界边沿，于是1983年5月21 日受到系统外部冲击，某一出口线路跳 闸，负荷向葛——凤线转移，超过了稳定极限，则发生了低频振荡，并呈现发散趋势，好在运行 值班人员处理得当，及时压出力减载，才使振荡不致扩大，但全厂出力大受影响。 正是在这种系统结构和运行方式下，二江电厂只能减少最大出力十余万运行，持续了多年， 期间1985年4月11 日和5月24 日，再次发生了两次系统振荡事故。这一系列的问题说明了当时的电 厂——电网结构，完全满足系统低频振荡的必要条件：长线路弱联系、高顶值快响应励磁所导致 的负阻尼效应。只要系统发生一点莫名的冲击扰动，就可能诱发低频振荡，说明机组的稳定极限 和边界条件较低，或者说稳定裕量十分欠缺。 2 葛电厂 自主科研攻坚克难 面对二江电厂严重窝电和不稳定的难题，当时葛电厂领导十分重视，一方面积极向上级反映 问题，争取改善电厂的发电运行条件；另一方面眼睛向内，积极寻找解决问题的办法，并与大专 1 全国水电厂自动化技术 2011 学术交流研讨会论文集 院校和科研单位合作，多头并进展开了针对系统振荡的非系统因素——优化励磁控制的研究工作。 对于大型发电机可控硅静止励磁系统，葛洲坝电厂是国内水电厂首批全面采用的，之前基本 没有任何运行维护经验，而电力系统稳定器（PSS ），更是闻所未闻的全新概念，在国内电力系 统也是刚刚起步，并无成熟的经验，更无有效的产品和技术。但葛电人正是凭着对国家对人民负 责和保证重点工程安全多发电的责任感，厂领导果断决策，开展科研攻关，总工程师俸远禧同志 亲自挂帅，带领励磁班的年轻人，投入到这一目的意义十分明确，但方法和路线却很模糊的科研 之中。俸总亲自跟大家讲课，一起讨论技术方案，一起进行动模试验，引导大家一步步接近目标。 正是由于一开始就没有包袱，没有框框，一张白纸，所以也敢想敢干，加上有厂领导的大力 支持和热情鼓励，很快项目就取得了突破性进展