淺析水電廠如何防范電力系統(tǒng)低頻振蕩

于二特

【摘? 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對于電力需求越來高，這樣導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)模越來越大，從而給電網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)和管理帶來了很大挑戰(zhàn)。其中低頻振蕩就是電網(wǎng)中常見的一種干擾，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大的干擾。本文就水電廠如何防范電力系統(tǒng)低頻振蕩的相關(guān)問題做了一些探索，從而更好地促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】變電運(yùn)行;跳閘故障;處理分析技術(shù);供電系統(tǒng);穩(wěn)定性

背景

目前，我國電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，這樣就導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)容易受到各種因素的影響，其中低頻振蕩是一種常見的干擾，它對電網(wǎng)系統(tǒng)以及電力生產(chǎn)活動帶來了很大的干擾。為了更好地防范低頻振蕩帶來的干擾，需要了解低頻振蕩產(chǎn)生的機(jī)理，從而更好有針對性做好對應(yīng)方案，這樣就能夠減少低頻振蕩對于電力系統(tǒng)的破壞，從而保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.低頻振蕩的分類以及產(chǎn)生機(jī)理

1.1低頻振蕩的分類

低頻振蕩好多都是因為電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)的一些原因?qū)е铝艘恍└蓴_被引進(jìn)了電力系統(tǒng)當(dāng)中。如果電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)設(shè)備在實際運(yùn)行過程中，受到相關(guān)外力作用時就容易使得發(fā)電機(jī)設(shè)備中的轉(zhuǎn)子相對搖擺，如果在阻尼很弱或者負(fù)阻尼的情況下就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)連續(xù)振蕩現(xiàn)象，系統(tǒng)振蕩的頻率范圍在0.1-2.5 Hz，而這個范圍正好是低頻振蕩的范圍。這樣也會導(dǎo)致輸電線路上也會發(fā)生相應(yīng)的振蕩。

按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以將低頻振蕩分為不同的類型，如果按照參與低頻振蕩機(jī)組的多少可以將低頻振蕩分為局部系統(tǒng)的低頻振蕩和全局的低頻振蕩。如果振蕩頻率在0.7 Hz以上的就可以稱為低頻振蕩，這種振蕩是以單機(jī)或者大系統(tǒng)的振蕩為主。而振蕩頻率在0.7 Hz以下的稱為低頻振蕩。而振蕩頻率在0.4 Hz 與0.7 Hz之間的頻率主要存在于機(jī)群與機(jī)群間。如果電力系統(tǒng)中所有的機(jī)組都存在著低頻振蕩，則他們的頻率通常在0.3 Hz 以下。

1.2低頻振蕩產(chǎn)生的機(jī)理

發(fā)電機(jī)電磁力矩主要可以分成同步力矩和阻尼力矩。如果在發(fā)電機(jī)發(fā)電過程中，如果同步力矩太小，那么發(fā)電機(jī)將出現(xiàn)滑行失步現(xiàn)象。如果系統(tǒng)的阻尼力矩不足，那么將出現(xiàn)振蕩失步現(xiàn)象。行業(yè)界普遍認(rèn)為低頻振蕩機(jī)理如下：在外界干擾的作用下使得系統(tǒng)自身的負(fù)阻尼作用抵消了電機(jī)、勵磁繞組和機(jī)械等產(chǎn)生的正阻尼作用，使得系統(tǒng)中的總的阻尼作用變得很小或者為負(fù)數(shù)。但是當(dāng)系統(tǒng)中的阻尼變大時，沒有外界作用是，系統(tǒng)又不會自發(fā)振蕩，而且這種正阻尼在外界擾動出現(xiàn)之后就會迅速地消失。工業(yè)界一般這樣界定：當(dāng)系統(tǒng)的阻尼超過零時，但是阻尼很弱，這時候成為弱阻尼。這種系統(tǒng)在經(jīng)受一個擾動作用時，在很長一階段才能夠恢復(fù)正常，而且在振蕩平息過程中又會有新的擾動出現(xiàn)，觀察到系統(tǒng)的波形時大時小，這種振蕩導(dǎo)致系統(tǒng)一直處于振蕩過程中，一直難以被平息。如果系統(tǒng)阻尼小于零時，這種狀態(tài)稱為負(fù)阻尼，在這種情況下系統(tǒng)可能產(chǎn)生自發(fā)振蕩的情況，而且在振蕩過程中波形的幅值會逐漸變大。由于大多數(shù)的系統(tǒng)都是非線性的系統(tǒng)，這樣當(dāng)幅值增加到一定程度時，就會出現(xiàn)等幅振蕩的情況，如果這時候在系統(tǒng)中部增加阻尼或者相關(guān)干擾措施，就很可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩失步的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)解列的情況。

2.低頻振蕩條件

一般的水電廠都是建設(shè)在位置十分偏僻的地方，而且這些設(shè)備長期處在環(huán)境十分惡劣的地區(qū)，同時在汛期，發(fā)電機(jī)發(fā)電的時間也特點集中，這種就很容易造成低頻振蕩事故的產(chǎn)生。根據(jù)很多實踐經(jīng)驗，水電廠和電網(wǎng)之間發(fā)生低頻振蕩主要滿足以下幾個條件。第一個條件是水電廠要和電力網(wǎng)絡(luò)之間形成弱連接關(guān)系。第二是電力系統(tǒng)的供電線路很長，也就是長距離送電。第三是水電廠的發(fā)電機(jī)組都是采用的是自并勵快速勵磁方式。第四個條件是電廠在汛期都是滿負(fù)荷發(fā)電，發(fā)電時間十分集中。

3.水電廠防范低頻振蕩的措施的幾點建議

3.1從技術(shù)上保障水電廠

為了減少低頻振蕩對于水電廠和電力網(wǎng)絡(luò)的影響，首先需要從技術(shù)上解決這個問題。為了更好地保障發(fā)電機(jī)始終處于正常工作在正常的狀態(tài)，可以為水電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)配置輔助設(shè)備，這個設(shè)備就是電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置。這個裝置能夠有效抑制低頻振蕩的產(chǎn)生，尤其適用于單機(jī)（或單個電廠）對電網(wǎng)之間的局部低頻振蕩。而且這種抑制方式技術(shù)十分成熟且性價比很高。輸送距離特別長且比較單一的線路可考慮加裝固定串聯(lián)補(bǔ)償裝置。這種裝置成本低，可靠性高，能夠有效抑制低頻振蕩的產(chǎn)生。另外為了更好提供抑制效果，可以在系統(tǒng)另外添加一個可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置。在系統(tǒng)運(yùn)行方式方面，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)大容量單線路送電的運(yùn)行方式。

3.2做好發(fā)電機(jī)設(shè)備的測試工作

發(fā)電機(jī)的觸點工作需要具備很強(qiáng)的安全性和可靠性，直接影響著發(fā)電機(jī)的安全性能。同時觸點測試也直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)工作的工作效率問題，因此需要做好觸點測試工作。觸點測試主要通過發(fā)電機(jī)觸點的電氣性能來判斷發(fā)電機(jī)工作性能以及工作效率。對于常開和常閉開關(guān)一般需要使用萬用表進(jìn)行區(qū)分，主要通過測其兩端接觸點的電阻值大小來有效判斷接觸點性能問題。在一般測試過程中，可以使用萬用表的十倍歐姆檔開展發(fā)電機(jī)線圈的測試情況，通過阻值數(shù)值的變化情況能夠有效判斷萬用表線圈中線路的開路和短路情況。在應(yīng)用萬能表測試線圈電阻時，也可以對于觸點電阻阻值進(jìn)行測量，從而判斷觸點電阻情況，從而判斷觸點工作情況，進(jìn)而更好發(fā)揮發(fā)電機(jī)在電氣工程中的應(yīng)用情況。

3.3加強(qiáng)管理和維護(hù)工作

為了更好地減少低頻振蕩在對于電力系統(tǒng)和水廠的影響，最大程度保障水電產(chǎn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，那么就需要更完善的機(jī)制和系統(tǒng)來支持它。作為水電廠企業(yè)企業(yè)，就要必須認(rèn)識到低頻振蕩地危害。在實際開展工作的過程中，需要加強(qiáng)管理工作，加強(qiáng)對于發(fā)電設(shè)備以經(jīng)濟(jì)供電線路的維修工作，檢查對于發(fā)電組進(jìn)行有效的維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題，及時制定相應(yīng)的解決方案，從而更好促進(jìn)相應(yīng)的解決方案，更好保障水電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語

綜上所述，低頻振蕩對于電力系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的破壞作用。水電廠在解決具體故障時還需要結(jié)合著具體的情況來制定解決方案，從而減少低頻振蕩對于電力系統(tǒng)的破壞。

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（作者單位：國電四川發(fā)電有限公司南椏河水電分公司）