第1章配電網(wǎng)故障分析

1、第一章 配電網(wǎng)故障分析第一節(jié) 配電網(wǎng)的三相短路電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，將造成斷路器跳閘。監(jiān)控會(huì)聽到蜂鳴器響，會(huì)看到控制回路的監(jiān)視燈綠燈閃光、保護(hù)動(dòng)作光字牌亮，有關(guān)回路的電流表、有功表、無(wú)功表的指示為零。如果有上述情況，說(shuō)明系統(tǒng)有短路故障發(fā)生，應(yīng)按照事故處理原則進(jìn)行處理。三相短路和其它短路相比，三相短路時(shí)電流比其它短路時(shí)的短路電流大，對(duì)系統(tǒng)的沖擊大。一、短路的基本知識(shí) （一）短路的定義及類型電網(wǎng)發(fā)生短路是最常見的一種型式。所謂短路是指電力網(wǎng)正常運(yùn)行情況以外的一切相與相之間的短接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中還包括一相或多相接地。電力網(wǎng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。

2、分別用符號(hào)k(3)、k(2)、k(1)、k(1，1)、見圖1-1。圖1-1短路的類型a) 三相短路 b) 兩相短路 c) 單相接地短路 d) 兩相接地短路 （二）短路產(chǎn)生的原因 發(fā)生短路的主要原因是由于各種因素使電氣設(shè)備的載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行使絕緣自然老化或由于設(shè)備本身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過(guò)電壓 (包括雷電過(guò)電壓)擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。 工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓的設(shè)備接入較高電壓的電路中，也可能造成短路。 另外，鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線

3、電纜的絕緣，也是導(dǎo)致短路的一個(gè)原因。（三）短路的危害短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，即（1）短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件損壞。 （2）短路時(shí)電壓下降較大，特別是離短路點(diǎn)越近電壓下降越厲害，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。 （3）短路可造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。 （4）嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。 （5）不對(duì)稱短路，將產(chǎn)生零序電流，由此產(chǎn)生的磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線

4、路、電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)設(shè)備、整定繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作值等也必須計(jì)算短路電流。二、三相短路的分析（一）無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過(guò)程 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)，指其容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路電

5、路總阻抗的5%10%，或電力系統(tǒng)容量超過(guò)用戶供電系統(tǒng)容量50倍時(shí)，可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量系統(tǒng)。 對(duì)一般工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃。杩褂州^電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所線上的電壓幾乎維持不變，也就是說(shuō)可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量的電源。 圖1-2（a）是一個(gè)電源為無(wú)限大容量的供電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的電路圖。圖中RwL、XwL為線路(WL)的電阻和電抗，RL、XL為負(fù)荷(L)的電阻和電抗。由于三相對(duì)稱，因此這一三相短路的電路可用圖1-2（b）的等效單相電路圖來(lái)分析。 設(shè)電源相電壓為u=Um/sint，Um為短路處電網(wǎng)額定電壓的最大

6、值，則正常負(fù)荷電流為i=Imsin(t-)，現(xiàn)t=0時(shí)突然短路(等效為開關(guān)閉合)，根據(jù)電路理論，突然短路時(shí)的電路方程式為Rik+Ldik/dt= Um/sint 式中R為短路電路的總電阻，L為短路電路的總電感， ik為短路電流瞬時(shí)值。圖1-2 無(wú)限大容量電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路a)三相電路圖 b)等值單相 解式 1-1的方程得 k=p+ np = Ikmsin(t-k)+(Ikmsink- Imsin)e- t / 式中 ip短路電流周期分量；pn短路電流周期分量。由上式可以看出，當(dāng)t時(shí)，np0，這時(shí)k= k = Imsin(t-) 式中 Im短路電流穩(wěn)態(tài)分量的最大值。上述分析也可用圖1-3來(lái)表

7、示。由圖1-3可以看出，短路電流在到達(dá)穩(wěn)定值之前，要經(jīng)過(guò)一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。這一暫態(tài)過(guò)程是短路電流非周期分量存在的那段時(shí)間。從物理概念上講，短路電流周期分量的增大是因短路后電路阻抗突然減小很多倍引起的；短路電流非周期分量的存在是由于短路電路中有電抗，電路電流不可以突變而引起的。（二）三相短路電流的計(jì)算1、短路電流的計(jì)算程序和方法三相短路電流的計(jì)算首先要給出計(jì)算電路圖，如圖1-4所示。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。圖1-3無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的電

8、壓、電流變化曲線圖1-4 計(jì)算電路圖接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)給出等效電路圖，如圖1-5所示，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來(lái)，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值，一般是分子標(biāo)序號(hào)，分母標(biāo)電抗值。然后將等效電路化簡(jiǎn)。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。圖1-5 等效電路圖短路電流計(jì)算的方法，常用的有名單位制法和標(biāo)么制法。一般采用標(biāo)么制計(jì)算。這時(shí)僅介紹標(biāo)么制法。采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計(jì)算因無(wú)需進(jìn)行電壓的換算

9、，所以被廣泛地采用。2、采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路計(jì)算（1）標(biāo)么制的定義標(biāo)么制法即相對(duì)單位制法。所謂標(biāo)么值就是任一物理量的實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比。= A/Ad （2）系統(tǒng)各元件的電抗標(biāo)么值采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud?；鶞?zhǔn)容量Sd通常取100MVA，基準(zhǔn)電壓通常取元件所在處的平均電壓，Ud=U av，平均電壓為額定電壓的1.05倍，即10kV取10.5 kV，35kV取37 kV ，110kV取115kV。選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud后可求出基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗Xd。Id= = = 系統(tǒng)各元件的電抗標(biāo)么值為（選定基準(zhǔn)容量為Sd和基準(zhǔn)電壓為Ud）：1）電源的

10、電抗標(biāo)么值為= Xs /Xd=X”d Sd/Ss X”d電源電抗的標(biāo)么值（電源自己的基準(zhǔn)下）；Ss電源的容量。2) 變壓器的電抗標(biāo)么值為= XT /Xd=(Uk%/100) Sd/SN SN變壓器的額定容量。3）電力線路的電抗標(biāo)么值= XWL /Xd= X0Sd/U2d 導(dǎo)線的長(zhǎng)度（km）。 短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值求出以后，即可利用其等效電路圖（圖1-5）進(jìn)行電路簡(jiǎn)化，計(jì)算出其總電抗的標(biāo)么值。（3）無(wú)限大容量系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算1）三相短路電流周期分量有效值的計(jì)算三相短路電流周期分量的標(biāo)么值為：= I(3)k/Id= (Ud/X)/ (Sd/Ud)=(U2d / Sd)X = 1/

11、 三相短路電流周期分量的有效值為： I(3)k = Id= Id / 沖擊電流： =2.55 I(3)k 2）三相短路容量的計(jì)算S(3)k= Ud I(3)k= Ud Id / = Sd/ 短路計(jì)算時(shí)，為了便于計(jì)算，電壓的單位用kV，容量的單位用MVA，則電流的單位為kA。例1-1某供電系統(tǒng)如圖1-6所示。試求工廠變電所高壓側(cè)10kV母線上k-1點(diǎn)和低壓側(cè)0.38kV母線上發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流和短路容量。圖1-6 例1-1的計(jì)算電路圖已知電源為無(wú)限大容量供電系統(tǒng)，架空線長(zhǎng)為5km，電抗為0.4/km；變壓器的容量為2×1000kVA，短路電壓為Ud%=4.5。解 1.確定基準(zhǔn)值取

12、 Sd=100MVA，Ud= Uav，則 k-1點(diǎn)短路時(shí)的基準(zhǔn)電流為 Id1= Sd/ Ud1=100/（×10.5）=5.50(kA)k-2點(diǎn)短路時(shí)的基準(zhǔn)電流為 Id2= Sd/ Ud2=100/（×0.4）=144 (kA)2.計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)么值1）電力系統(tǒng) 系統(tǒng)容量為無(wú)限大容量，=02）架空線路(架空線路每公里的電抗約為0.4) =0.4×5×(100/10.52）=1.813）變壓器 =(Uk%/100) Sd/SN=(4.5/100) ×100/1=4.5等效電路圖如圖1-7所示，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)么值，并應(yīng)標(biāo)

13、出短路點(diǎn)。圖1-7 例1-1的短路等效電路圖3、求k-1點(diǎn)短路時(shí)的短路電流和短路容量 = =1.81三相短路電流周期分量的有效值為 Ik1= Id1/ =5.50/1.81=3.04（kA）沖擊電流為 =2.55×3.04=7.75（kA）三相短路容量為 = Sd/ =100/1.81=55.25 （kA）4求k-2點(diǎn)短路時(shí)的短路電流和短路容量 = + / = 1.72+4.5/2=3.97三相短路電流周期分量的有效值為 Ik2= Id2/ = 144/3.97=36.27（kA）沖擊電流為 )=2.55×36.27=92.51（kA）三相短路容量為 = Sd/ =100/

14、3.97=25.19（kA）電力系統(tǒng)中，最容易發(fā)生的不是三相短路而是單相短路，但三相短路所產(chǎn)生的沖擊最大。分析三相短路主要是為了保護(hù)整定，設(shè)備選擇及其核驗(yàn)。第二節(jié) 單相短路的分析 電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)接地方式的不同，分為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)消弧線圈或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)等。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，稱為小接地電流系統(tǒng)。 對(duì)小接地電流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單相接地運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)2h，這主要是受電壓互感器和消弧線圈帶接地允許運(yùn)行時(shí)間的限制。畢竟單相接地是電力系統(tǒng)的一種異常狀態(tài)，而且如果又發(fā)生另一相接地，或不同線路不同相接地，則會(huì)形成相間接地短路，

15、造成出線斷路器或母線斷路器跳閘的事故。因此，發(fā)生單相接地后，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，及時(shí)匯報(bào)和處理。1、接地故障的判斷在某些情況下，系統(tǒng)的絕緣沒(méi)有損壞，而因其它原因，產(chǎn)生某些不對(duì)稱狀態(tài)，例如:電壓互感器一相高壓熔斷器熔斷，用變壓器對(duì)空載母線合閘充電等，可能報(bào)出接地信號(hào)。所以應(yīng)注意區(qū)分判斷。(1) 用對(duì)比法判斷。在同一個(gè)電氣系統(tǒng)中，如幾組電壓互感器同時(shí)出現(xiàn)接地信號(hào)，絕緣監(jiān)視對(duì)地電壓均發(fā)生相同的變化 (如一相電壓下降或?yàn)榱悖渌鼉上嚯妷荷秊榫€電壓)，且線電壓不變，則應(yīng)判斷為接地。而電壓互感器高壓熔斷器一相熔斷，雖報(bào)出接地信號(hào)，但其對(duì)地電壓一相降低，另二相不會(huì)升高，線電壓指示則會(huì)降低。(2) 根據(jù)消弧線圈的儀表

16、指示進(jìn)行判斷。如線路有接地，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)位移電壓，該電壓加在所接消弧線圈上，它的電壓表、電流表將有指示。通過(guò)檢查這些表計(jì)就可以確定系統(tǒng)的接地情況。(3) 根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式有無(wú)變化進(jìn)行判斷。用變壓器對(duì)空載母線充電時(shí)，斷路器三相合閘不同期，三相對(duì)地電容不平衡，使中性點(diǎn)位移，三相電壓不對(duì)稱，故報(bào)出接地信號(hào)。這種情況是系統(tǒng)中有倒運(yùn)行方式操作時(shí)發(fā)生的，且是暫時(shí)的，當(dāng)投入一條線路時(shí)即可消失。(4) 用驗(yàn)電器進(jìn)行判斷。例如對(duì)系統(tǒng)三相帶電導(dǎo)體驗(yàn)電，發(fā)現(xiàn)一相不亮，其它兩相亮，同時(shí)在設(shè)備的中性點(diǎn)上驗(yàn)電，電器也亮(說(shuō)明有位移電壓)，則證明系統(tǒng)有單相接地，并接地故障發(fā)生在驗(yàn)電器驗(yàn)電不亮的那一相上。2、單相接地故

17、障的處理當(dāng)發(fā)生接地時(shí)，值班員應(yīng)記錄接地時(shí)間、接地相別，零序電壓及消弧線圈電壓和電流值。然后根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況穿上絕緣靴，詳細(xì)檢查所內(nèi)設(shè)備。若所內(nèi)有接地點(diǎn)，巡視人員不得靠近 (室內(nèi)不得接近接地點(diǎn)4m，室外不得接近接地點(diǎn)8m)。若不是所內(nèi)設(shè)備接地，應(yīng)考慮是輸電線路接地。此時(shí)，應(yīng)按上述的拉路試驗(yàn)順序進(jìn)行查找，查找和處理時(shí)必須兩人進(jìn)行并互相配合。接地點(diǎn)查出后，對(duì)一般非重要用戶的線路應(yīng)切除后進(jìn)行檢修處理，如果接地點(diǎn)在帶有重要用戶的線路上，又無(wú)法由其它電源供電時(shí)，應(yīng)在通知重要用戶做好停電準(zhǔn)備后，再切除該線路進(jìn)行檢修處理。注意事項(xiàng)(l) 發(fā)生接地時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視電壓互感器，尤其是10kV三相五柱式電壓互感器，

18、以防其發(fā)熱嚴(yán)重。消弧線圈的頂層油溫不得超過(guò)85。如發(fā)現(xiàn)電壓互感器、消弧線圈故障或嚴(yán)重異常應(yīng)斷開故障線路。(2) 不得用隔離開關(guān)斷開接地點(diǎn)，如必須用隔離開關(guān)斷開接地點(diǎn)(如接地點(diǎn)發(fā)生在母線隔離開關(guān)與斷路器之間)時(shí)，可給故障相經(jīng)斷路器作一輔助接地，然后再用隔離開關(guān)斷開接地點(diǎn)。(3) 值班員在選切聯(lián)絡(luò)線時(shí)，兩側(cè)斷路器均應(yīng)切除。在切除之前，應(yīng)考慮負(fù)荷分配。(4) 利用重合閘試?yán)€路的，如重合閘未動(dòng)作，應(yīng)立即手動(dòng)合閘送電。第三節(jié) 不對(duì)稱短路介紹當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，短路點(diǎn)的電流、電壓出現(xiàn)不對(duì)稱，對(duì)它們的各序?qū)ΨQ分量的分析計(jì)算方法有兩種：一種是解析法，即用解方程式的方法求出不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)電流和電

19、壓的對(duì)稱分量；另一種方法是復(fù)合序網(wǎng)法，即根據(jù)不同短路類型，將三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，組成一個(gè)復(fù)合序網(wǎng)，對(duì)復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，即可求出電流、電壓的對(duì)稱分量。由于后一種方法比較簡(jiǎn)便，又易記憶，因此應(yīng)用較廣。不管采用哪種分析方法，都要用到對(duì)稱分量法，下面簡(jiǎn)單介紹對(duì)稱分量的概念。一、對(duì)稱分量法任何一組不對(duì)稱三相系統(tǒng)的相量，都能分解為相序各不相同的三組對(duì)稱三相系統(tǒng)的相量，這三組對(duì)稱相量便稱為對(duì)稱分量。三組對(duì)稱分量分別為: (1)正序分量。、，各相量的絕對(duì)值相等，相互間的相位差為120°，相序與系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的相序相同。 (2)負(fù)序分量。、，各相量的絕對(duì)值相等，相互間的相位差為120°

20、，相序與系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的相序相反。 (3)零序分量。、，各相量的絕對(duì)值相等，方向相同，即互相間的相位差為0° 所以一組不對(duì)稱三相系統(tǒng)的相量，可表示為=+=+ =+ 為運(yùn)算方便，引入運(yùn)算符號(hào)“”， “”是一個(gè)復(fù)數(shù)，它的模是1，幅角是120°，即= =cos120°十jsinl20°=-+j=-j =1 1+=0 將任一相量乘以運(yùn)算符號(hào)，相當(dāng)于將核相量沿正方問(wèn)(逆時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)120°；乘以時(shí)，相當(dāng)于該相量沿負(fù)方向(順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)120°。將，代入式得 =(+)=(+) =(+)可見，對(duì)稱分量是客觀存在，不是人們臆造的。實(shí)際上，已有測(cè)量

21、各序分量的儀表和反映各序分量的繼電器。本節(jié)主要討論用復(fù)合序網(wǎng)法來(lái)分析兩相短路、單相短路和兩相接地短路時(shí)短路點(diǎn)的電流和電壓。為討論方便起見，假設(shè)對(duì)給定的短路點(diǎn)作出的各序網(wǎng)絡(luò)圖已化簡(jiǎn)到最簡(jiǎn)單的形式，如圖1-8(a)、(b)、(c)所示，各序網(wǎng)絡(luò)的總電抗設(shè)為、。圖1-8 不對(duì)稱短路時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)a)正序網(wǎng)絡(luò) b)負(fù)序網(wǎng)絡(luò) c)零序網(wǎng)絡(luò)二、提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施根據(jù)電力系統(tǒng)遭受干擾的不同情況，穩(wěn)定性問(wèn)題分為靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等幾種類型。靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩和非周期性失步，具有自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機(jī)能

22、保持同步運(yùn)行，并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定運(yùn)行方式的能力。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)遭受干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，能保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與靜態(tài)、暫態(tài)穩(wěn)定性相比較，實(shí)質(zhì)上是同一性質(zhì)的問(wèn)題，只是動(dòng)穩(wěn)定性的要求更高，所得結(jié)果也更為準(zhǔn)確。 穩(wěn)定性問(wèn)題是與電力系統(tǒng)的發(fā)展密切相關(guān)的。對(duì)于孤立的發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行在公共母線上，并列運(yùn)行的穩(wěn)定性是不成問(wèn)題的。當(dāng)許多發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行在同一電力系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，隨著系統(tǒng)容量和地區(qū)的擴(kuò)大，并列運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題也愈益嚴(yán)重。當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行失去穩(wěn)定性時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的同步發(fā)電機(jī)失步，系統(tǒng)發(fā)生振蕩，結(jié)果會(huì)使系統(tǒng)解列，可能造成用戶的大面積停電，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)遭受

23、巨大損失。為了避免發(fā)生系統(tǒng)穩(wěn)定性事故，輸電線路的輸送容量就要受到限制。反過(guò)來(lái)講，隨著輸電距離的增加和輸電容量的增大，電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性也愈難保證。所以，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題與我國(guó)開發(fā)邊遠(yuǎn)地區(qū)能源，組織聯(lián)合電力系統(tǒng)，有著密切的關(guān)系。根據(jù)發(fā)電機(jī)的功角特性方程式為 可分析得出，在0º<<90º時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施主要有以下幾個(gè)方面：(1) 減少系統(tǒng)各元件的感抗。它主要是減少發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路的電抗。減少發(fā)電機(jī)、變壓器電抗比較困難，而且要花費(fèi)很大代價(jià)，因?yàn)檫@些設(shè)備都是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的 (水輪發(fā)電機(jī)例外，它可根據(jù)具體情況制訂發(fā)電機(jī)的參數(shù))。在遠(yuǎn)距離輸電線路

24、中采用分裂導(dǎo)線可以減少線路電抗，對(duì)提高輸電容量是很有效的，因?yàn)榫€路電抗在系統(tǒng)總電抗中比重較大，而且采用分裂導(dǎo)線可減少或避免電暈引起約有功功率損耗和無(wú)線電干擾等。采用串聯(lián)電容補(bǔ)償也是大幅度減少線路電抗的有效辦法，因?yàn)檩旊娋€路的部分電抗被容抗抵消，使系統(tǒng)的總電抗減少。合理選用高一級(jí)的電壓等級(jí)作為輸電線路的額定電壓，可使線路電抗的標(biāo)么值減小，同時(shí)也提高了線路的輸電能力。有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2) 采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率增加時(shí)，由于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置作用，發(fā)電機(jī)的端電壓恒定不變，相當(dāng)于取消了發(fā)電機(jī)的電抗對(duì)功角特性的影響；或者可以近似地認(rèn)為發(fā)電機(jī)的電勢(shì)等于它的端電壓，發(fā)電機(jī)的電抗等于零。相

25、當(dāng)于發(fā)電機(jī)與短路點(diǎn)之間的“電氣距離”大為縮短，從而提高了發(fā)電機(jī)的功率極限，所以采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，可以提高穩(wěn)定運(yùn)行的功率極限，擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行的范圍。(3) 提高并穩(wěn)定系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平，也有利于提高自然功率極限。此外，為了保證系統(tǒng)靜穩(wěn)定，還可以先規(guī)定系統(tǒng)內(nèi)某些輸電線路的送電端與受電端之間的功角的上限值，并通過(guò)遙測(cè)裝置經(jīng)常監(jiān)視這個(gè)角度。當(dāng)運(yùn)行功角接近這個(gè)上限值時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行人員可采取措施，減速輸電線路的負(fù)荷，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定。三、提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的措施 1、分析暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的基本前提 電力系統(tǒng)內(nèi)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)受到干擾后，它的各種運(yùn)行參數(shù)(電壓、電流和功率等)都要發(fā)生急劇變化。但是它的原動(dòng)機(jī)的調(diào)

26、速裝置具有相當(dāng)大的慣性，不可能隨著發(fā)電機(jī)電功率的瞬時(shí)變化而及時(shí)調(diào)整原動(dòng)機(jī)的輸入功率，因此，發(fā)電機(jī)的功率平衡就遭到嚴(yán)重破壞，致使發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)剩余轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及各反電機(jī)之間的功角都發(fā)生變化。這一變化，又影響到電流、電壓以及各發(fā)電機(jī)輸出功率的變化。所以，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)大干擾后，系統(tǒng)內(nèi)將出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程同發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過(guò)程交織在一起的復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在嚴(yán)重的情況下，這一過(guò)程可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去同步。這說(shuō)明該系統(tǒng)不具備暫態(tài)穩(wěn)定性。 系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)大干擾的原因是多種多樣的，歸納起來(lái)大致有以下三類: (1) 負(fù)荷的突然變化，例如切除或投入大容量的用電設(shè)備； (2) 切除或投入電力系統(tǒng)

27、的某些大型元件，例如發(fā)電機(jī)組、變壓器、輸電線路等； (3) 電力系統(tǒng)內(nèi)及生短路故障。 在上述三類情況中，短路故障一般是最危險(xiǎn)的，所以主要應(yīng)考慮這種情況。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)，要考慮以下幾種短路情況：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪?；兩相短路；兩相接地短路；三相短路。根?jù)電力系統(tǒng)事故統(tǒng)計(jì)，高壓輸電線路上單相接地短路故障的次數(shù)占全部短路故障總數(shù)的7590，兩相短路和兩相接地短路只占515%，三相短路是很少的，只占總數(shù)的510%。對(duì)于暫態(tài)穩(wěn)定而言，三相短路是最嚴(yán)重的故障，由于三相短路時(shí)電壓急劇下降，發(fā)電機(jī)間的聯(lián)系大大削弱，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。其余三種短路故障，對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定影響的嚴(yán)重程度，順序?yàn)閮上嘟拥囟搪?、兩相短路、單相接地短路。分析電力系統(tǒng)運(yùn)行的暫態(tài)穩(wěn)定性，應(yīng)該根據(jù)安全與經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮故障類型。從安全角度來(lái)說(shuō)，當(dāng)然希望電力系統(tǒng)能夠承受最嚴(yán)重的短路故障。但是，由于這種故障出現(xiàn)的機(jī)會(huì)很少，假若要使系統(tǒng)能夠經(jīng)受這種故障的干擾而不失去穩(wěn)定運(yùn)行，勢(shì)必要求增加很多投資，這在經(jīng)濟(jì)上就不合理。除短路故障的類型外，短路點(diǎn)的位置對(duì)暫態(tài)穩(wěn)