简答题

电力系统稳定性分哪几种?远距离输电线路的输电能力受什么限制?

正确答案

电力系统稳定性按我国的现行规程可分为静态稳定、暂态稳定和动态稳定。它们分别为:
(1)电力系统静态稳定是指电力系统受到小扰动后,不发生自发振荡和非周期性的失步,能自动恢复到起始运行状态的能力。为此要求电网中任一输电回路在正常情况和规定的事故后所传输的有功功率必须低于稳态最大传输极限,其值由线路两端电网的电源电动势与等值阻抗和线路阻抗之和来决定,并留有一定的裕度,从而不会因传输功率或电网电压等的正常波动,而使线路两端电网间的电源电势角差非周期性地无限增大,最终导致同步运行的稳定性破坏。
一般影响系统静态稳定的因素是发电机的同步力矩,如果运行中的发电机缺少同步力矩储备。当系统状态正常波动引起发电机的输出有功功率波动时,该发电机对系统其余部分的电动势相位角差就将逐步无限制地增大。从而失去稳定,以致无法运行。因此,提高静态稳定的措施是增大运行中发电机的同步力矩储备。主要是减小到系统的联系总阻抗或提高送受端的运行电压,或者被迫降低发电机的有功功率输出,当然,发电机的自动调节励磁,对提高发电机运行的静态运行稳定性具有良好的作用。
(2)电力系统暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,如电网发生故障或断开线路等操作时,各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来运行状态的能力。此时,故障输电线路的送端发电机组不因负荷电功率的突然减少而加速,受端机组不因短时负荷电功率的增加而减速,即两侧电动势角差摇摆后,受影响的发电机组(或部分系统)在第一或第二个振荡周期内对其余部分不失步的功角稳定,是电力系统功角稳定的一种形式。一般暂态稳定水平与继电保护和重合闸的使用有关。
(3)电力系统的动态稳定是指电力系统在某种运行方式下受到干扰(包括正常波动和小的或大的扰动)后。在自动调节和控制装置的作用下,电网电源间的电动势角差不会发生振幅不断增大的发散振荡或持续振荡而失步,即保持较长过程运行稳定的能力,它是电力系统功角稳定的另一种形式。动态稳定可分为小扰动动态稳定和大扰动动态稳定,其中小扰动动态稳定是指扰动量足够小,系统可用线性化状态方程描述的动态稳定过程;大扰动动态稳定是指扰动量大到系统必须用非线性方程来描述的动态稳定过程。
动态稳定主要有电力系统的低频振荡、机电耦合的次同步振荡、同步电机的自激等。保证系统动态稳定的基本条件是运行中的发电机都具有正的阻尼力矩,一般动态稳定水平主要与发电机组的励磁调节和快速关汽门等自动调节措施有关。在电力系统的调节设备中,快速初始励磁将使发电机组对系统产生很大的负阻尼作用,它是国内外发生过的机组对系统或系统对系统间“低频振荡”的主要根源。一般解决这个问题的办法是在励磁调节器的控制量中引入附加的经过正确相位补偿的转速增量。
(4)当然从广义而言,电力系统稳定还应包括由于电网无功不足而引起的电压稳定性问题和故障期间电力系统有功功率不足而引起的频率稳定性问题。
电力系统的电压稳定是指电网电压在受到小的或大的扰动后,能保持或恢复到某一规定的运行极限之内,而不发生电压失稳的能力。电压失稳可表现为静态失稳、大扰动暂态失稳及大扰动动态失稳或中长期过程失稳,无功功率的分层分区平衡是电压稳定的基础,它与电力系统中电源配置、无功分布、网络结构及运行方式、负荷特性等因素有关,当发生电压不稳定时,可能导致电压崩溃,造成大面积停电,因此当经较弱联系向受端电网供电或受端电网无功电源不足时,应进行电压稳定校验。
电力系统的频率稳定是指电力系统发生有功功率扰动后,电网运行频率能够保持或恢复到某一规定的运行极限之内的能力。当电源与负荷的平衡遭到彻底破坏,并使一些机组相继退出运行时,应尽量不发生频率低于某一临界频率,从而造成大面积停电,即发生频率崩溃的事故。
远距离输电线路的输电能力主要受前3种稳定能力的限制,有一个极限,它既不能等于或超过静态稳定极限,也不能超过暂态稳定极限和动态稳定极限。在我国,由于网架结构薄弱的问题还没有完全解决,因此,线路的输送能力相对国外网架来说就相对要小些。

答案解析

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