小議電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)非線(xiàn)性、高維數(shù)、分層分布的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)川，其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，線(xiàn)數(shù)參數(shù).負(fù)荷分布等對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行有著很大的影響，任何干擾因素都可能造成系統(tǒng)的振蕩，不穩(wěn)定甚至崩潰。由此可見(jiàn)，保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是電力系統(tǒng)最重要的任務(wù)。

一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)的任務(wù)是向用戶(hù)提供源源不斷、質(zhì)量合格的電能。由于電力系統(tǒng)各種設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路、斷路器等一次設(shè)備及與之配套的二次設(shè)備，都會(huì)發(fā)生不同類(lèi)型的故障，從而影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)正常供電。電力系統(tǒng)穩(wěn)定可以概括的定義為它能夠運(yùn)行于正常運(yùn)行條件下的平衡狀態(tài)，在遭受干擾后能夠恢復(fù)到可以容許的平衡狀態(tài)。保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件。只有在保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，電力系統(tǒng)才能不間斷地向用戶(hù)提供合乎質(zhì)量要求的電能。

二、為什么要提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、供電和用電設(shè)備組合在一起的一個(gè)整體，各設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián)，某一個(gè)設(shè)備運(yùn)行情況變化(如參數(shù)改變、發(fā)生事故等)，都會(huì)影響到其他設(shè)備，有時(shí)甚至?xí)罢麄€(gè)電力系統(tǒng)。因此，當(dāng)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)秩序遭受擾亂時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)迅速消除擾亂，繼續(xù)正常工作，這就是電力系統(tǒng)應(yīng)該具備的穩(wěn)定運(yùn)行能力。這種能力的大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能和運(yùn)行參數(shù)等多方面的因素。如果超過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行能力的限度，電力系統(tǒng)就會(huì)失去穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)就不正常發(fā)電，用戶(hù)就不能正常用電，并且引起系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的巨大變化，往往會(huì)造成大面積停電事故，會(huì)使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備的安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成極大損失?？梢?jiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)系安全生產(chǎn)的重大問(wèn)題。

電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為兩類(lèi):靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)受某種極其微弱的干擾后，能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力，其恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力用靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系統(tǒng)來(lái)衡量。電力系統(tǒng)具備靜態(tài)穩(wěn)定性是正常運(yùn)行的基本條件。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大的干擾時(shí)，如大容量負(fù)荷突然切除、發(fā)生短路故障等，能從原來(lái)的狀態(tài)迅速過(guò)渡到新的運(yùn)行狀態(tài)，并在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求

1、供電可靠性高

電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性就是系統(tǒng)承受擾動(dòng)的能力，可以以系統(tǒng)的穩(wěn)定程度來(lái)描述。系統(tǒng)穩(wěn)定又可分在系統(tǒng)中常發(fā)生的小擾動(dòng)時(shí)的靜穩(wěn)定性和大擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性。擾動(dòng)是多種多樣的，如輸電線(xiàn)短路、增加負(fù)荷或甩負(fù)荷等。電力系統(tǒng)可靠性取決于發(fā)供電設(shè)備和線(xiàn)路的可靠性、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接線(xiàn)、備用容量、運(yùn)行方式(靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備)以及防止事故連鎖發(fā)展的能力。

保證供電可靠性，首先要求系統(tǒng)元件的運(yùn)行具有足夠的可靠性。元件發(fā)生事故不僅直接造成供電中斷，而且可能發(fā)展成為全局性的事故。經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)的全局性事故往往是由于局部事故擴(kuò)展而成。其次要求增加抗干擾能力，保證不發(fā)生或不輕易發(fā)生造成大面積停電的系統(tǒng)瓦解事故。為此，除了要不斷提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平和責(zé)任心外，還要采用現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備。

2、電能質(zhì)量高

電能質(zhì)量以電壓、頻率以及正弦交流電的波形來(lái)衡量。用電設(shè)備是按額定電壓設(shè)計(jì)的，實(shí)際供電電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使用電設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)下降，甚至不能正常工作。一般規(guī)定，電壓偏移不應(yīng)超過(guò)額定電壓值的士5%。頻率的變化同樣影響用電設(shè)備的正常工作，以電動(dòng)機(jī)為例，頻率降低引起轉(zhuǎn)速下降，頻率升高則轉(zhuǎn)速上升，對(duì)轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格要求的部門(mén)，如紡織廠(chǎng)，其產(chǎn)品的質(zhì)量可能降低。電力系統(tǒng)規(guī)定，頻率偏移應(yīng)不超過(guò)±0.2-0.5Hz。

隨著自動(dòng)化及電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，接入系統(tǒng)整流設(shè)備的增多，引起諧波比重增大，如不采取嚴(yán)格的濾波措施，將對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生不利影響。因此檢測(cè)和控制諧波開(kāi)始成為維護(hù)電能質(zhì)量的重要一環(huán)。

3、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備選用合理

一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)要有合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為保持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性和頻率、電壓的正常水平，系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備和有功、無(wú)功設(shè)備備用容量，并有必要的調(diào)節(jié)手段，在正常負(fù)荷波動(dòng)和調(diào)節(jié)有功、無(wú)功潮流時(shí)，均不發(fā)生自發(fā)振蕩-在正常方式下，系統(tǒng)任意一個(gè)元件發(fā)生單一故障時(shí)，不應(yīng)導(dǎo)致主系統(tǒng)發(fā)生非同步運(yùn)行，不發(fā)生頻率崩潰和電壓崩潰，在事故后經(jīng)調(diào)整的運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)應(yīng)有符合規(guī)定的靜穩(wěn)定儲(chǔ)備，其他元件按規(guī)定的事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。

4、工作人員技術(shù)過(guò)硬

工作人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)備工作原理和操作規(guī)程，熟悉電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和特殊運(yùn)行方式，掌握繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置整定方案和工作原理并能正確運(yùn)用;有操作性強(qiáng)的緊急預(yù)案，掌握事故處理的原則和方法;堅(jiān)持巡視制度和交接班制度，對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備定時(shí)巡視，對(duì)當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行狀況做到心中有數(shù)，并對(duì)當(dāng)班的主要工作做好事故預(yù)想，提前做好應(yīng)對(duì)措施，以便在發(fā)生異常時(shí)能及時(shí)果斷處理。

四、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施實(shí)倒

廣電中心電力系統(tǒng)按其使用性質(zhì)分類(lèi)，屬一級(jí)重要負(fù)荷?，F(xiàn)有二路高壓進(jìn)線(xiàn)，四臺(tái)低壓變壓器為廣電中心各負(fù)荷供電。如果電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)不穩(wěn)定事故，將會(huì)波及到電視、廣播、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、微波信號(hào)傳輸，其后果是極為嚴(yán)重的。因此，防止電力系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞，爭(zhēng)取不發(fā)生系統(tǒng)瓦解和長(zhǎng)時(shí)間大面積停電，是廣電中心電力系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要任務(wù)。為提高廣電中心電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采取三項(xiàng)措施:高壓側(cè)采用自動(dòng)互投、低壓側(cè)采用手動(dòng)互投、負(fù)荷側(cè)采用互投配電箱。

1、高壓側(cè)采用自動(dòng)互投

采用高壓側(cè)自動(dòng)互投，可以保證雙路高壓電源供電時(shí)，其中一路高壓電源發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)由另一路高壓電源為下端變壓器提供電源，不至于造成長(zhǎng)時(shí)間停電事故。廣電中心配電室采用雙回路高壓進(jìn)線(xiàn)，兩路電源分別來(lái)自于不同的開(kāi)閉所，每路高壓進(jìn)線(xiàn)連接兩臺(tái)變壓器。正常運(yùn)行時(shí)，兩路高壓母線(xiàn)均帶電，分別給各自連接的變壓器供電，中間的母聯(lián)開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)斷開(kāi)。一旦其中的一路高壓電源失電，二次系統(tǒng)會(huì)立即判斷出有一路高壓進(jìn)線(xiàn)電源發(fā)生故障，報(bào)警，同時(shí)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)刀閘自動(dòng)合閘，四級(jí)變壓器將改由另一路下常的高壓電源供電。

2、低壓側(cè)采用手動(dòng)互投

采用低壓側(cè)手動(dòng)互投，可以保證一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)由另一臺(tái)正常工作的變壓器為故障變壓器的負(fù)荷提供電源?？梢愿鶕?jù)負(fù)荷容量，有選擇地切斷不重要的負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的供電。正常運(yùn)行時(shí)。四臺(tái)變壓器分別為各自連接的負(fù)荷提供電源，1#變壓器與2#變壓器、3#變壓器與4#變壓器之間的母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均為斷開(kāi)?，F(xiàn)在1#、2#變壓器為例，一旦l#變壓器發(fā)生故障，可根據(jù)實(shí)際需要，由工作人員手動(dòng)操作，有選擇地切斷部分不太重要的負(fù)荷，合上1#、2#變壓器間的母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)斷，由正常工作的2#變壓器為選定的負(fù)荷提供電源。

3、負(fù)荷側(cè)采用互投配電箱

互投配電箱，即一臺(tái)配電箱有二路進(jìn)線(xiàn)電源.其中一路主是路電源，另一路是備路電源，它可以保證當(dāng)一路進(jìn)線(xiàn)電源失電時(shí)，配電箱下端負(fù)荷持續(xù)有電。對(duì)于重要負(fù)荷，如播出、發(fā)射機(jī)房的用電設(shè)備等，廣電中心都采用了互投配電箱。通過(guò)電器控制，互投配電箱具備如下功能:正常工作時(shí)，兩路進(jìn)線(xiàn)電源均帶電，由主路提供電源，一旦主路失電，自動(dòng)由備路提供電源#當(dāng)主路恢復(fù)供電時(shí)，配電箱控制系統(tǒng)自動(dòng)切斷備路電源，改由主路提供電源;備路失電時(shí)由主路供電，備路恢復(fù)供電時(shí)仍由主路繼續(xù)供電。