城市电网负荷节点端电压失稳机理和对策(1).pdf

城市电网负荷节点端电压失稳机理和对策 南京供电公司 陈 刚 1 电压稳定概述 1．1电压稳定的定义 电力系统稳定通常包括功角稳定、频率稳定和电压稳定。功角是系统任意并联的2台发电机(或等值发电 机)之间的相对角度。功角稳定是指系统受扰动后各发电机是否维持同步，或转子之间是否维持同摆的问题。频 率稳定性表明转速，系统各发电机虽然能维持同步运行，但各发电机的转速却同步地改变，不断地升高或降低。 在此情况下，系统虽能保持功角稳定，但不能继续安全运行，因为失去了频率稳定性。 功角与频率稳定虽都与发电机转子运动有关，但原因与后果都不相同。功角稳定决定于发电机之间有功功 率分配，而频率稳定决定于全系统有功功率是否平衡。 电压稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的 能力。无功功率的分层分区供需平衡是电压稳定的基础。电压失稳可以发生在正常工况，电压基本正常母线电 压已明显降低的情况下，也可能发生在受扰以后。 由于系统电压分布与系统无功功率潮流分布密切关联。所以系统电压稳定问题也与系统无功功率分布的特 性有关。如系统总体不缺无功功率，则电压稳定一般是局部问题，在此情况下，某些节点出现电压崩溃，其他节点 仍能保持电压稳定。 1．2电压稳定的研究 电力系统功角稳定研究历经多年已经相当成熟，电压稳定问题直到近来才受到人们的重视，随着现代大电网 的建立，大功率远距离输电引发了很多问题，其中七十年代以来发生在纽约、东京、法国等电网的多起电压崩溃时 间，引起了行业的高度重视，各种分析方法如潮流多解法、灵敏度分析法、基于雅克比矩阵的奇异的分析方法陆续 得以应用，取得了机理认识的逐步深入。 电压失稳和电压崩溃的动态规程历时从小于ls到数十分钟，电压稳定根据历时长短可以分为暂态和长期两 种类型。暂态电压稳定的时域小于10s，这样情况下的电压崩溃具有快速负荷成分的调节特性，如感应电动机(空 调等)，长期电压稳定历时数分钟，由负荷大量增加导致电压水平下降，但OLTC调节装置试图恢复配网电压水 平，反而加剧了电压下降，最后阶段感应电动机堵转和继电保护动作，造成局部或全局性崩溃。 2 电压稳定破坏事故 2．1 东京电网事故(1987年7月23日) 主力发电厂为核电厂和大型火力发电厂，都位于东北部。在夏季，经500kV主干线由东往西输送大量功率。1987 年夏天的东京经历了不寻常的炎热季节，东京附近记录的温度36℃—39℃。 2．1．I事故主要历程： 1)7月23日早晨，负荷需求39100MW，超过预报值； 2)12：40负荷需求开始增加； 3)13：00负荷需求增加到38200MW，系统增加发电量以平衡负荷的突然增加。并联电容器投入，发电机也 增加无功出力。 MW／分钟，比估计的高得多。电压逐渐下降。发电 13：00开始，负荷需求进一步增加，负荷增加速度达400 机无功进一步增加，并联电容器也向500kV系统增加无功出力。 13：07全部并联电容器投入运行。 13：lo功率需求达到39300MW，为当年夏季最大值。 13：15电压降至460kV(0．92pu)。 13：19东部电压降至370kV(O．74pu)，系统负荷中心电压降至390kV(0．78pu)。 129 去负荷8168MW，影响到280万用户。 2．1．2基本分析 东京电力系统电压崩溃过程中没有其它故障和非正常运行工况。3个变电站因距离保护动作跳闸，距离保 护动作是因为线路电压降低，电流增加(即视在导纳增加)的结果。 大量的空调设备在低电压时吸取更多的无功功率，这种负荷特性有加速电压崩溃的作用。 馈电变电站电压降低，导致系统负荷瞬时下降；然而由于OLTC动作，恢复配电电压，反过来，使负荷增加，导 致传输线负荷增加，主网电压下降，从而使馈电变电站的电压进一步下降。OLTC的作用的结果是使主网和配电 网电压都逐渐降低。即使并联电容器全部投入，电压仍持续下降。 2．1．3事后的对策 1)主干线运行电压比常规运行电压水平高5％。 2)接近负荷中心的1000MW新建电厂投入运行，以改善电压稳定性。 3)上述措施无效时，甩负荷(减可中断负荷)；增装SVC和预报有功和无功消耗的自动控制系统等。 2