电气工程基础-远距离大容量输电.pptVIP

第5章远距离大容量输电 5.1 概述 5.2 远距离输电线路的功率传输特性 5.3 电力系统静态稳定 5.4 电力系统暂态稳定 5.5 直流输电 5.6 灵活交流输电系统 我国能源分布很不均匀，远距离大容量输电有着特别重要的意义。 输电技术发展史就是不断地提高电压等级来提高线路的输送容量及输送距离。 交流：1891年在法兰克福展出世界上第一回15.2kV，175km的三相架空输电线； 前苏联修建的西伯利亚——哈萨克斯坦——乌拉尔的1150kV，2000km的特高压输电系统； 直流：初期的低压输电到目前的±750kV高压输电； 从简单的线路串、并联补偿到蓬勃发展的灵活交流输电……远距离大容量输电技术在利用自然资源、促进社会发展等方面发挥了重要的作用。 5.3 电力系统静态稳定 电力系统中的电能生产是在原动机与发电机、发电机与负荷间功率的平衡不断遭到破坏，同时又不断恢复的对立统一过程中进行的。 稳定电力系统：如果在遭受外部扰动后，各发电机组在经历一定变化过程后能重新恢复到原来的平衡状态，或者过渡到一新的平衡状态下同步运行，且这时系统的电压、频率等运行指标虽发生某些变化但仍在容许范围内。 不稳定电力系统：如果系统在遭受外部扰动后，各发电机组间产生自发性振荡或转角剧烈的相对运动以致机组间失去同步，或者系统的运行指标变化很大，以致不能保证对负荷的正常供电而造成大量的用户停电。 稳定性可以认为是电力系统在遭受外部扰动下发电机之间维持同步运行的能力。 静态稳定是指系统受到小扰动（如负荷波动引起的扰动等）后的稳定性。 暂态稳定是指系统受到大扰动（如发电机或输电线路突然故障）后的稳定性。 分析a、b点的异同 相同点：Pa=Pb=PT 不同点： 5.4 电力系统暂态稳定 电力系统暂态稳定是指系统在某个运行情况下突然受到较大的扰动之后，能否经过暂态过程达到新的稳定运行状态或回到原来的状态。 引起电力系统大扰动的原因主要有下列几种： ①负荷的突然变化，如投入和切除大容量的用户等； ②投入或切除系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等； ③系统中发生短路故障。 由大扰动引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程和发电机转子机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程。 电力系统受到大的扰动时，表征系统运行状态的各种电磁参数都要发生急剧的变化，但原动机系统反应慢。 结果发电机的电磁功率与原动机的机械功率之间便失去了平衡，于是产生了不平衡转矩。 在不平衡转矩的作用下，发电机开始改变转速，使各发电机转子间的相对位置发生变化。 发电机转子相对位置的变化，反过来又将影响到电力系统中电流、电压和发电机电磁功率的变化。 如果计及原动机调速器、发电机励磁调节器等设备的暂态过程，则整个过程更加复杂。 一个系统的暂态稳定情况和系统原来的运行方式及干扰的方式有关。 同样一个系统在某种运行方式和某种干扰情况下是暂态稳定的，但在另一种运行方式或另一种干扰下它可能是不稳定的。 我国现行的《电力系统安全稳定导则》对220kV以上的系统规定了一组系统必须能够承受的扰动。 目前暂态稳定分析的基本方法可以分成两类。 a、数值解法； b、直接法；其中有的就是将简单系统中的稳定判别方法推广应用于多机系统。 本节将通过简单系统故障后几秒钟内的暂态稳定性分析，介绍暂态稳定的基本概念，并给出判断稳定性的标准。 ★ 面积定则 (判别简单电力系统暂态稳定的基本准则)： 5.4.4 提高暂态稳定性的措施 提高电力系统的暂态稳定性主要应依靠缩小加速面积，增大减速面积来达到，也就是说要力争减少扰动量和缩短扰动时间。 1．快速切除故障 故障切除时间是继电保护装置动作时间与断路器动作时间的总和。目前已可做到在短路0.06s切除故障线路，其中0.02s为保护装置动作时间，0.04s为断路器动作时间。 2．采用自动重合闸装置 采用自动重合闸装置可以在线路发生故障时先切除线路，经过一定时间后再合上断路器，如果故障已消除则重合闸成功，否则再次跳开。自动重合闸的成功率很高，可达 90％以上。 3．强行励磁装置和电气制动措施 起动强行励磁装置，系统发生故障使发电机端电压降低时迅速地增加励磁，从而提高发电机电动势，增加发电机输出的电磁功率，减少过剩功率，以减少加速面积。 电气制动是当系统中发生故障后迅速地投入电阻等制动装置以消耗发电机的有功功率，从而减少功率差额。 4．控制原动机输出的机械功率 故障时减少原动机输出的机械功率也可以减少过剩功率。 5. 其他措施 a.对远距离输电线路设中间开关站和采用强行串联电容补偿等； b.灵活交流输电技术。 5.5 直流输电 直流输电的历史 直流输电方式是历史上出现最早的输电方式，但由于未能解决电压变换等关键技术，所以很快被交流输电技术所取代。 随着电力系