41、各類(lèi)穩定的具體含義是什么?
答: (1).電力系統的靜態(tài)穩定是指電力系統受到小干擾后不發(fā)生非周期性失步,自動(dòng)恢復到起始運行狀態(tài)。
(2).電力系統的暫態(tài)穩定是指系統在某種運行方式下突然受到大的擾動(dòng)后,經(jīng)過(guò)一個(gè)機電暫態(tài)過(guò)程達到新的穩定運行狀態(tài)或回到原來(lái)的穩定狀態(tài)。
(3).電力系統的動(dòng)態(tài)穩定是指電力系統受到干擾后不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步。主要有:電力系統的低頻振蕩、機電耦合的次同步振蕩、同步電機的自激等。
(4).電力系統的電壓穩定是指電力系統維持負荷電壓于某一規定的運行極限之內的能力。它與電力系統中的電源配置、網(wǎng)絡(luò )結構及運行方式、負荷特性等因素有關(guān)。當發(fā)生電壓不穩定時(shí),將導致電壓崩潰,造成大面積停電。
(5).頻率穩定是指電力系統維持系統頻率與某一規定的運行極限內的能力。當頻率低于某一臨界頻率,電源與負荷的平衡將遭到徹底破壞,一些機組相繼退出運行,造成大面積停電,也就是頻率崩潰。
42、保證和提高電力系統靜態(tài)穩定的措施有哪些?
答:電力系統的靜態(tài)穩定性是電力系統正常運行時(shí)的穩定性,電力系統靜態(tài)穩定性的基本性質(zhì)說(shuō)明,靜態(tài)儲備越大則靜態(tài)穩定性越高。提高靜態(tài)穩定性的措施很多,但是根本性措施是縮短"電氣距離"。主要措施有: (1)、減少系統各元件的電抗:減小發(fā)電機和變壓器的電抗,減少線(xiàn)路電抗(采用分裂導線(xiàn)); (2)、提高系統電壓水平; (3)、改善電力系統的結構; (4)、采用串聯(lián)電容器補償; (5)、采用自動(dòng)調節裝置; (6)、采用直流輸電。 在電力系統正常運行中,維持和控制母線(xiàn)電壓是調度部門(mén)保證電力系統穩定運行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓恒定,特別是樞紐廠(chǎng)(站)高壓母線(xiàn)電壓恒定,相當于輸電系統等值分割為若干段,這樣每段電氣距離將遠小于整個(gè)輸電系統的電氣距離,從而保證和提高了電力系統的穩定性。
43、提高電力系統的暫態(tài)穩定性的措施有哪些?
答:提高靜態(tài)穩定性的措施也可以提高暫態(tài)穩定性,不過(guò)提高暫態(tài)穩定性的措施比提高靜態(tài)穩定性的措施更多。提高暫態(tài)穩定性的措施可分成三大類(lèi):一是縮短電氣距離,使系統在電氣結構上更加緊密;二是減小機械與電磁、負荷與電源的功率或能量的差額并使之達到新的平衡;三是穩定破壞時(shí),為了限制事故進(jìn)一步擴大而必須采取的措施,如系統解列。提高暫態(tài)穩定的具體措施有: (1)、繼電保護實(shí)現快速切除故障; (2)、線(xiàn)路采用自動(dòng)重合閘; (3)、采用快速勵磁系統; (4)、發(fā)電機增加強勵倍數; (5)、汽輪機快速關(guān)閉汽門(mén); (6)、發(fā)電機電氣制動(dòng); (7)、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地; (8)、長(cháng)線(xiàn)路中間設置開(kāi)關(guān)站; (9)、線(xiàn)路采用強行串聯(lián)電容器補償; (10)、采用發(fā)電機－線(xiàn)路單元結線(xiàn)方式; (11)、實(shí)現連鎖切機; (12)、采用靜止無(wú)功補償裝置; (13)、系統設置解列點(diǎn); (14)、系統穩定破壞后,必要且條件許可時(shí),可以讓發(fā)電機短期異步運行,盡快投入系統備用電源,然后增加勵磁,實(shí)現機組再同步。
44、引起電力系統異步振蕩的主要原因是什么?系統振蕩時(shí)一般現象是什么?
答:引起系統異步振蕩的主要原因為: 1) 輸電線(xiàn)路輸送功率超過(guò)極限值造成靜態(tài)穩定破壞; 2) 電網(wǎng)發(fā)生短路故障,切除大容量的發(fā)電、輸電或變電設備,負荷瞬間發(fā)生較大突變等造成電力系統暫態(tài)穩定破壞; 3) 環(huán)狀系統(或并列雙回線(xiàn))突然開(kāi)環(huán),使兩部分系統聯(lián)系阻抗突然增大,引啟動(dòng)穩定破壞而失去同步; 4) 大容量機組跳閘或失磁,使系統聯(lián)絡(luò )線(xiàn)負荷增大或使系統電壓嚴重下降,造成聯(lián)絡(luò )線(xiàn)穩定極限降低,易引起穩定破壞; 5) 電源間非同步合閘未能拖入同步。 系統振蕩時(shí)一般現象: 1)發(fā)電機,變壓器,線(xiàn)路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動(dòng),發(fā)電機和變壓器發(fā)出有節奏的轟鳴聲。 2)連接失去同步的發(fā)電機或系統的聯(lián)絡(luò )線(xiàn)上的電流表和功率表擺動(dòng)得大。電壓振蕩激烈的地方是系統振蕩中心,每一周期約降低至零值一次。隨著(zhù)離振蕩中心距離的增加,電壓波動(dòng)逐漸減少。如果聯(lián)絡(luò )線(xiàn)的阻抗較大,兩側電廠(chǎng)的電容也很大,則線(xiàn)路兩端的電壓振蕩是較小的。 3)失去同期的電網(wǎng),雖有電氣聯(lián)系,但仍有頻率差出現,送端頻率高,受端頻率低并略有擺動(dòng)。
45、低頻率運行會(huì )給電力系統帶來(lái)哪些危害?
答:電力系統低頻運行是非常危險的,因為電源與負荷在低頻率下重新平衡很不牢固,也就是說(shuō)穩定性很差,甚至產(chǎn)生頻率崩潰,會(huì )嚴重威脅電網(wǎng)的安全運行,并對發(fā)電設備和用戶(hù)造成嚴重損壞,主要表現為以下幾方面:
1)引起汽輪機葉片斷裂。在運行中,汽輪機葉片由于受不均勻汽流沖擊而發(fā)生振動(dòng)。在正常頻率運行情況下,汽輪機葉片不發(fā)生共振。當低頻率運行時(shí),末級葉片可能發(fā)生共振或接近于共振,從而使葉片振動(dòng)應力大大增加,如時(shí)間過(guò)長(cháng),葉片可能損傷甚至斷裂。
2)使發(fā)電機出力降低,頻率降低,轉速下降,發(fā)電機兩端的風(fēng)扇鼓進(jìn)的風(fēng)量減小,冷卻條件變壞,如果仍維持出力不變,則發(fā)電機的溫度升高,可能超過(guò)絕緣材料的溫度允許值,為了使溫升不超過(guò)允許值,勢必要降低發(fā)電機出力。
3)使發(fā)電機機端電壓下降。因為頻率下降時(shí),會(huì )引起機內電勢下降而導致電壓降低,同時(shí),由于頻率降低,使發(fā)電機轉速降低,同軸勵磁電流減小,使發(fā)電機的機端電壓進(jìn)一步下降。
4)對廠(chǎng)用電安全運行的影響。當低頻運行時(shí),所有廠(chǎng)用交流電動(dòng)機的轉速都相應的下降,因而火電廠(chǎng)的給水泵、風(fēng)機、磨煤機等輔助設備的出力也將下降,從而影響電廠(chǎng)的出力。其中影響大的是高壓給水泵和磨煤機,由于出力的下降,使電網(wǎng)有功電源更加缺乏,致使頻率進(jìn)一步下降,造成惡性循環(huán)。
5)對用戶(hù)的危害:頻率下降,將使用戶(hù)的電動(dòng)機轉速下降,出力降低,從而影響用戶(hù)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。另外,頻率下降,將引起電鐘不準,電氣測量?jì)x器誤差增大,安全自動(dòng)裝置及繼電保護誤動(dòng)作等。
46、在電力系統中電抗器的作用有那些?
答:電力系統中所采取的電抗器,常見(jiàn)的有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電抗器。串聯(lián)電抗器主要用來(lái)限制短路電流,也有在濾波器中與電容器串聯(lián)或并聯(lián)用來(lái)限制電網(wǎng)中的高次諧波。 并聯(lián)電抗器用來(lái)吸收電網(wǎng)中的容性無(wú)功,如500kV電網(wǎng)中的高壓電抗器,500kV變電站中的低壓電抗器,都是用來(lái)吸收線(xiàn)路充電電容無(wú)功的;220kV、110kV、35 kV、10kV電網(wǎng)中的電抗器是用來(lái)吸收電纜線(xiàn)路的充電容性無(wú)功的�？梢酝ㄟ^(guò)調整并聯(lián)電抗器的數量來(lái)調整運行電壓。超高壓并聯(lián)電抗器有改善電力系統無(wú)功功率有關(guān)運行狀況的多種功能,主要包括: 1) 輕空載或輕負荷線(xiàn)路上的電容效應,以降低工頻暫態(tài)過(guò)電壓。 2) 改善長(cháng)輸電線(xiàn)路上的電壓分布。 3) 使輕負荷時(shí)線(xiàn)路中的無(wú)功功率盡可能就地平衡,防止無(wú)功功率不合理流動(dòng),同時(shí)也減輕了線(xiàn)路上的功率損失。 4) 在大機組與系統并列時(shí),降低高壓母線(xiàn)上工頻穩態(tài)電壓,便于發(fā)電機同期并列。 5) 防止發(fā)電機帶長(cháng)線(xiàn)路可能出現的自勵磁諧振現象。 6) 當采用電抗器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地裝置時(shí),還可用小電抗器補償線(xiàn)路相間及相地電容,以加速潛供電流自動(dòng)熄滅,便于采用單相快速重合閘。
47、什么叫諧振過(guò)電壓?分幾種類(lèi)型?如何防范?
答:電力系統中一些電感、電容元件在系統進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)可形成各種振蕩回路,在一定的能源作用下,會(huì )產(chǎn)生串聯(lián)諧振現象,導致系統某些元件出現嚴重的過(guò)電壓。諧振過(guò)電壓分為以下幾種:
(1) 線(xiàn)性諧振過(guò)電壓 諧振回路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線(xiàn)路的電感,變壓器的漏感)或勵磁特性接近線(xiàn)性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線(xiàn)圈)和系統中的電容元件所組成。 (2) 鐵磁諧振過(guò)電壓 諧振回路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現象,使回路的電感參數是非線(xiàn)性的,這種含有非線(xiàn)性電感元件的回路在滿(mǎn)足一定的諧振條件時(shí),會(huì )產(chǎn)生鐵磁諧振。 (3) 參數諧振過(guò)電壓 由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發(fā)電機的同步電抗在Xd ～ Xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線(xiàn)路)組成回路,當參數配合時(shí),通過(guò)電感的周期性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過(guò)電壓。
限制諧振過(guò)電壓的主要措施有: (1) 提高開(kāi)關(guān)動(dòng)作的同期性 由于許多諧振過(guò)電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高開(kāi)關(guān)動(dòng)作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振過(guò)電壓的發(fā)生。 (2) 在并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)加裝小電抗
用這個(gè)措施可以阻斷非全相運行時(shí)工頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。 (3) 破壞發(fā)電機產(chǎn)生自勵磁的條件,防止參數諧振過(guò)電壓。
48、什么叫標幺值和有名值?采用標幺值進(jìn)行電力系統計算有什么優(yōu)點(diǎn)?采用標幺值計算時(shí)基值體系如何選取?
答:有名值是電力系統各物理量及參數的帶量綱的數值。標幺值是各物理量及參數的相對值,是不帶量綱的數值。標幺值是相對某一基值而言的,同一有名值,當基值選取不一樣時(shí),其標幺值也不一樣,它們的關(guān)系如下:標么值＝有名值/基值。 電力系統由許多發(fā)電機、變壓器、線(xiàn)路、負荷等元件組成,它們分別接入不同電壓等級的網(wǎng)絡(luò )中,當用有名值進(jìn)行潮流及短路計算時(shí),各元件接入點(diǎn)的物理量及參數必須折算成計算點(diǎn)的有名值進(jìn)行計算,很不方便,也不便于對計算結果進(jìn)行分析。采用標幺值進(jìn)行計算時(shí),則不論各元件及計算點(diǎn)位于哪一電壓等級的網(wǎng)絡(luò )中,均可將它們的物理量與參數標幺值直接用來(lái)計算。計算結果也可直接進(jìn)行分析。當某些變壓器的變比不是標準值時(shí),只須對變壓器等值電路參數進(jìn)行修正,不影響計算結果按基值體系的基值電壓傳遞到各電壓等級進(jìn)行有名值的換算�；刁w系中只有兩個(gè)獨立的基值量,一個(gè)為基值功率,一般取容易記憶及換算的數值,如取100MW、1000MW等,或取該計算網(wǎng)絡(luò )中某一些發(fā)電元件的額定功率。另一個(gè)為基值電壓,取各級電壓的標稱(chēng)值。標稱(chēng)值可以是額定值的1.0、1.05或1.10倍。如取500/330/220/110kV或525/346.5/231/115.5kV或550/363/242/121kV,其它基值量(電流、阻抗等)可由以上兩個(gè)基值量算出。
49、潮流計算的目的是什么?常用的計算方法有幾種?快速分解法的特點(diǎn)及適用條件是什么?
答:潮流計算有以下幾個(gè)目的: (1)在電網(wǎng)規劃階段,通過(guò)潮流計算,合理規劃電源容量及接入點(diǎn),合理規劃網(wǎng)架,選擇無(wú)功補償方案,滿(mǎn)足規劃水平年的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓的要求。 (2)在編制年運行方式時(shí),在預計負荷增長(cháng)及新設備投運基礎上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計算,發(fā)現電網(wǎng)中薄弱環(huán)節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門(mén)提出改進(jìn)網(wǎng)架結構,加快基建進(jìn)度的建議。 (3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發(fā)電廠(chǎng)開(kāi)機方式,有功、無(wú)功調整方案及負荷調整方案,滿(mǎn)足線(xiàn)路、變壓器熱穩定要求及電壓質(zhì)量要求。 (4)預想事故、設備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預想的運行方式調整方案。 常用的潮流計算方法有:牛頓-拉夫遜法及快速分解法。 快速分解法有兩個(gè)主要特點(diǎn): (1)降階 在潮流計算的修正方程中利用了有功功率主要與節點(diǎn)電壓相位有關(guān),無(wú)功功率主要與節點(diǎn)電壓幅值有關(guān)的特點(diǎn),實(shí)現P-Q分解,使系數矩陣由原來(lái)的2N×2N 階降為N×N階,N為系統的節點(diǎn)數(不包括緩沖節點(diǎn))。 (2)因子表固定化利用了線(xiàn)路兩端電壓相位差不大的假定,使修正方程系數矩陣元素變?yōu)槌?并且就是節點(diǎn)導納的虛部。由于以上兩個(gè)特點(diǎn),使快速分解法每一次迭代的計算量比牛頓法大大減少�？焖俜纸夥ㄖ痪哂幸淮问諗啃�,因此要求的迭代次數比牛頓法多,但總體上快速分解法的計算速度仍比牛頓法快�？焖俜纸夥ㄖ贿m用于高壓網(wǎng)的潮流計算,對中、低壓網(wǎng),因線(xiàn)路電阻與電抗的比值大,線(xiàn)路兩端電壓相位差不大的假定已不成立,用快速分解法計算,會(huì )出現不收斂問(wèn)題。
50、電力系統中,短路計算的作用是什么?常用的計算方法是什么?
答:短路計算的作用是:(1) 校驗電氣設備的機械穩定性和熱穩定性;(2) 校驗開(kāi)關(guān)的遮斷容量;(3) 確定繼電保護及安全自動(dòng)裝置的定值;(4) 為系統設計及選擇電氣主接線(xiàn)提供依據;(5) 進(jìn)行故障分析;(6) 確定輸電線(xiàn)路對相鄰通信線(xiàn)的電磁干擾。常用的計算方法是阻抗矩陣法,并利用迭加原理,令短路后網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)=短路前網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)+故障分量狀態(tài),在短路點(diǎn)加一與故障前該節點(diǎn)電壓大小相等、方向相反的電勢,再利用阻抗矩陣即可求得各節點(diǎn)故障分量的電壓值,加上該節點(diǎn)故障前電壓即得到短路故障后的節點(diǎn)電壓值。繼而,可求得短路故障通過(guò)各支路的電流。
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