負(fù)荷特性對電壓穩(wěn)定性影響分析

摘 要:負(fù)荷特性是影響電壓穩(wěn)定性的最直接因素。本文基于負(fù)荷特性和電壓穩(wěn)定的定義，論述了電壓失穩(wěn)的機(jī)理，從動(dòng)態(tài)負(fù)荷特性和靜態(tài)負(fù)荷特性兩個(gè)方面對負(fù)荷特性對電壓穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，并提出提升電壓穩(wěn)定性的幾點(diǎn)建議。以為電壓穩(wěn)定性的實(shí)踐保障提供借鑒。

關(guān)鍵詞:負(fù)荷特性 電壓穩(wěn)定性 影響 分析

中圖分類號:TM71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A近年來，由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的加快，對于電力需求的不斷發(fā)展，所以也迎來了高電壓，大電網(wǎng)和大機(jī)組的時(shí)代，而在這樣的高電壓情況下，依然會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的事故，而且越來越多，呈現(xiàn)上升趨勢。引起電壓不穩(wěn)定的原因很多，最為主要的就是負(fù)荷特性問題，負(fù)荷特性是電壓不穩(wěn)定最為直接的因素，而且一定程度還會引起電壓崩潰和電壓失穩(wěn)的情況發(fā)生，因此，分析負(fù)荷特性對電壓穩(wěn)定性的影響，來防止電壓崩潰，就成為當(dāng)前擺在電力系統(tǒng)面前的重要課題。

1 負(fù)荷特性和電壓穩(wěn)定的定義

1.1 負(fù)荷特性的定義

負(fù)荷特性的含義就是負(fù)荷率隨著系統(tǒng)頻率發(fā)生變化所產(chǎn)生的一定規(guī)律性，或是因?yàn)樨?fù)荷端電壓變化所發(fā)生的一定規(guī)律，這兩種情況所引起的規(guī)律成為負(fù)荷特性。所以一般特性有分別，首先是頻率特性，其次是電壓特性，將這兩者再往下區(qū)分，就可以分為動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性。

1.2 電壓穩(wěn)定的定義

電壓穩(wěn)定的含義主要遵循我國2001年出版的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中的定義:電力系統(tǒng)在受到大或小的擾動(dòng)后，能夠恢復(fù)或保持在系統(tǒng)容許電壓范圍內(nèi)，而不發(fā)生電壓崩潰的能力。

2 電壓失穩(wěn)機(jī)理

依據(jù)電壓失穩(wěn)的發(fā)生時(shí)間，可將電壓穩(wěn)定分成長期電壓穩(wěn)定和短期電壓穩(wěn)定兩種。其中，長期電壓穩(wěn)定的典型時(shí)域范圍為2～3分鐘，造成電壓崩潰情況主要是由恒溫控制負(fù)荷、發(fā)電機(jī)最大勵(lì)磁限制和帶負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)分接頭變壓器等的動(dòng)態(tài)特性共同作用的。短期電壓穩(wěn)定的時(shí)域在10秒分為內(nèi)，造成電壓崩潰情況主要是由直流輸電轉(zhuǎn)換器、電子控制負(fù)荷、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等具有快速調(diào)節(jié)特性的負(fù)荷成分共同作用的。

眾所周知，備自投的邏輯與運(yùn)行方式密切相關(guān)，因此有必要掌握變電站的運(yùn)行方式，才能分析得到備自投的配置及其邏輯。

對于110kV側(cè)，主要的運(yùn)行方式為:

(1)進(jìn)線1帶1#、2#主變，進(jìn)線2帶3#主變，開關(guān)A、B、D閉合，開關(guān)C斷開，低壓側(cè)b、e開關(guān)熱備用

(2)由于進(jìn)線1、2具有同等地位，進(jìn)線1僅帶主變1的情況方式1相似。故與方式1比較，僅改動(dòng)為B斷開，C閉合。

(3)2#主變熱備用，即B、C、c、d斷開，其他開關(guān)閉合。

可以看出方式(1)、方式(2)具有相似性質(zhì)，為避免重復(fù)，實(shí)際上僅需分析方式(1)方式(3)情況下各備自投的邏輯。而BZT1/BZT2、BZT3/BZT4也具有對稱的性質(zhì)，故僅分析BZT1、BZT3的邏輯即可，其他可以類推。

備自投的邏輯與運(yùn)行方式密切相關(guān)，進(jìn)而分析得到備自投的配置及其邏輯。在分析中，首先應(yīng)當(dāng)指出，110kV進(jìn)線側(cè)的處理與雙進(jìn)線橋接方式的處理相同，這是因?yàn)閷τ陔p進(jìn)線的運(yùn)行方式，無論是進(jìn)線備自投，還是主變備自投，其唯一可操作的方式即為將故障線路與主變先做隔離，并在隔離的基礎(chǔ)上連接(投入)備用線路及主變，只有這樣方能保證電源的有效提供——進(jìn)線備自投，以及負(fù)載的有效提供——主變備自投。而對于10kV側(cè)，其唯一目的便是保障每段母線都有主變提供電能，而備自投的目標(biāo)便是為其提供通路。

而對于均分負(fù)荷站，其特點(diǎn)要求其對負(fù)荷的分配不能過于隨意，而是由一臺主變帶兩段負(fù)荷，這一方面看是限制了備自投動(dòng)作的方式，從另一方面看卻是簡化了備自投的邏輯。

3 負(fù)荷特性對電壓穩(wěn)定性的影響

近年來，人們對于電壓穩(wěn)定性的研究日漸深入，負(fù)荷對電壓穩(wěn)定的重要性進(jìn)一步明確。負(fù)荷功率平衡逐漸失去并惡化的過程就是電壓失穩(wěn)的過程，其所導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰就是電力系統(tǒng)中這種失穩(wěn)的傳播。

3.1 動(dòng)態(tài)負(fù)荷特性的影響分析

在電壓降低時(shí)，恒阻抗負(fù)荷會隨之下降，利于形成穩(wěn)定電壓。因此，若為恒阻抗靜態(tài)負(fù)荷特性，當(dāng)?shù)陀谄谕禃r(shí)，系統(tǒng)的電壓水平和功率將保持穩(wěn)定;因負(fù)荷母線在電壓降低時(shí)，會造成持續(xù)的電壓下降，甚至造成電壓崩潰現(xiàn)象的發(fā)生。故恒功率負(fù)荷特性在降低端電壓時(shí)，會增大負(fù)荷電流，導(dǎo)致輸電線路電壓的增加，端電壓進(jìn)一步降低;若系統(tǒng)負(fù)荷為純感應(yīng)點(diǎn)擊，其運(yùn)轉(zhuǎn)停止的極限轉(zhuǎn)矩同PV(感應(yīng)點(diǎn)擊同阻抗負(fù)荷組合時(shí)的功率極限)曲線臨界點(diǎn)相一致。當(dāng)在PV曲線尚不運(yùn)行時(shí)，會帶來系統(tǒng)的穩(wěn)定，當(dāng)PV曲線下部開始運(yùn)行，則感應(yīng)的電機(jī)會停止運(yùn)轉(zhuǎn)，帶來的結(jié)果就是系統(tǒng)吸收大量的無功功率，這樣的情況會導(dǎo)致電壓崩潰而影響到電壓的穩(wěn)定性，還有一類情況就是因?yàn)樨?fù)荷和輸電線的組合形成確定電音，那么一旦變壓器開始來進(jìn)行負(fù)荷供電，那么調(diào)節(jié)端將會使負(fù)荷電壓提升到有可能的極限，這樣會增加線路的務(wù)工損耗而導(dǎo)致電壓形成非常的不穩(wěn)定。反之，會降低超高壓電壓的水平，在電壓崩潰條件下，這一點(diǎn)可能導(dǎo)致電壓穩(wěn)定性的降低。

3.2 靜態(tài)負(fù)荷特性的影響分析

靜態(tài)負(fù)荷特性指的是進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓時(shí)電壓同負(fù)荷功率的關(guān)系。實(shí)際系統(tǒng)中，逐漸增加達(dá)到負(fù)荷極限后，如若持續(xù)增加，系統(tǒng)電壓便會失去平衡點(diǎn)。運(yùn)用靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析法來對靜態(tài)負(fù)荷進(jìn)行分析，著手于靜態(tài)觀點(diǎn)來對電壓崩潰機(jī)理作出解釋。反映系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)同極限點(diǎn)距離的指標(biāo)有很多，其中功率極限最為直觀。存在較高負(fù)荷時(shí)，以改變負(fù)荷的方式來對功率進(jìn)行控制并不穩(wěn)定，即減小負(fù)荷阻抗，功率亦隨之減小，而典雅是否會降低，是否會失穩(wěn)則完全由負(fù)荷特性來決定。

4 提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的建議

基于負(fù)荷組成的復(fù)雜組成的復(fù)雜性，電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的提升應(yīng)從以下方面著手:強(qiáng)化系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)，合理選擇靜止公務(wù)系統(tǒng)、并聯(lián)電容器及同步調(diào)相機(jī)，來保障無功補(bǔ)償?shù)男?。增加快速響?yīng)無功備用的容量，來促進(jìn)電壓穩(wěn)定性的提高;實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用的變壓器可考慮加上負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭，低壓減載無疑成為對電壓穩(wěn)定性問題加以解決的重要后備手段;開發(fā)功能強(qiáng)大的電壓安全監(jiān)控軟件，來促進(jìn)系統(tǒng)安全運(yùn)行水平的大程度提高，防患于未然;確保負(fù)荷模型同實(shí)際情況相符，以完善的事故預(yù)案來提升系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

負(fù)荷特性在電壓穩(wěn)定性問題上扮演者重要角色，借鑒上述內(nèi)容，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際，來進(jìn)一步提升電壓穩(wěn)定性。以在保障電力系統(tǒng)良性運(yùn)行的同時(shí)，促進(jìn)我國電力行業(yè)的長足穩(wěn)定發(fā)展。

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