41、各類穩定的具體含義是什么?
答: (1).電力系統的靜態穩定是指電力系統受到小干擾后不發生非周期性失步,自動恢復到起始運行狀態。
(2).電力系統的暫態穩定是指系統在某種運行方式下突然受到大的擾動后,經過一個機電暫態過程達到新的穩定運行狀態或回到原來的穩定狀態。
(3).電力系統的動態穩定是指電力系統受到干擾后不發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、網絡結構及運行方式、負荷特性等因素有關。當發生電壓不穩定時,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穩定的措施有哪些?
答:電力系統的靜態穩定性是電力系統正常運行時的穩定性,電力系統靜態穩定性的基本性質說明,靜態儲備越大則靜態穩定性越高。提高靜態穩定性的措施很多,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:減小發電機和變壓器的電抗,減少線路電抗(采用分裂導線); (2)、提高系統電壓水平; (3)、改善電力系統的結構; (4)、采用串聯電容器補償; (5)、采用自動調節裝置; (6)、采用直流輸電。 在電力系統正常運行中,維持和控制母線電壓是調度部門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、發電廠高壓母線電壓恒定,特別是樞紐廠(站)高壓母線電壓恒定,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穩定性的措施有哪些?
答:提高靜態穩定性的措施也可以提高暫態穩定性,不過提高暫態穩定性的措施比提高靜態穩定性的措施更多。提高暫態穩定性的措施可分成三大類: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,為了限制事故進一步擴大而必須采取的措施,如系統解列。提高暫態穩定的具體措施有: (1)、繼電保護實現快速切除故障; (2)、線路采用自動重合閘; (3)、采用快速勵磁系統; (4)、發電機增加強勵倍數; (5)、汽輪機快速關閉汽門; (6)、發電機電氣制動; (7)、變壓器中性點經小電阻接地; (8)、長線路中間設置開關站; (9)、線路采用強行串聯電容器補償; (10)、采用發電機－線路單元結線方式; (11)、實現連鎖切機; (12)、采用靜止無功補償裝置; (13)、系統設置解列點; (14)、系統穩定破壞后,必要且條件許可時,可以讓發電機短期異步運行,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) 輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態穩定破壞; 2) 電網發生短路故障,切除大容量的發電、輸電或變電設備,負荷瞬間發生較大突變等造成電力系統暫態穩定破壞; 3) 環狀系統(或并列雙回線)突然開環,使兩部分系統聯系阻抗突然增大,引啟動穩定破壞而失去同步; 4) 大容量機組跳閘或失磁,使系統聯絡線負荷增大或使系統電壓嚴重下降,造成聯絡線穩定極限降低,易引起穩定破壞; 5) 電源間非同步合閘未能拖入同步。 系統振蕩時一般現象: 1)發電機,變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動,發電機和變壓器發出有節奏的轟鳴聲。 2)連接失去同步的發電機或系統的聯絡線上的電流表和功率表擺動得大。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。隨著離振蕩中心距離的增加,電壓波動逐漸減少。如果聯絡線的阻抗較大,兩側電廠的電容也很大,則線路兩端的電壓振蕩是較小的。 3)失去同期的電網,雖有電氣聯系,但仍有頻率差出現,送端頻率高,受端頻率低并略有擺動。
45、低頻率運行會給電力系統帶來哪些危害?
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,也就是說穩定性很差,甚至產生頻率崩潰,會嚴重威脅電網的安全運行,并對發電設備和用戶造成嚴重損壞,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生振動。在正常頻率運行情況下,汽輪機葉片不發生共振。當低頻率運行時,末級葉片可能發生共振或接近于共振,從而使葉片振動應力大大增加,如時間過長,葉片可能損傷甚至斷裂。
2)使發電機出力降低,頻率降低,轉速下降,發電機兩端的風扇鼓進的風量減小,冷卻條件變壞,如果仍維持出力不變,則發電機的溫度升高,可能超過絕緣材料的溫度允許值,為了使溫升不超過允許值,勢必要降低發電機出力。
3)使發電機機端電壓下降。因為頻率下降時,會引起機內電勢下降而導致電壓降低,同時,由于頻率降低,使發電機轉速降低,同軸勵磁電流減小,使發電機的機端電壓進一步下降。
4)對廠用電安全運行的影響。當低頻運行時,所有廠用交流電動機的轉速都相應的下降,因而火電廠的給水泵、風機、磨煤機等輔助設備的出力也將下降,從而影響電廠的出力。其中影響大的是高壓給水泵和磨煤機,由于出力的下降,使電網有功電源更加缺乏,致使頻率進一步下降,造成惡性循環。
5)對用戶的危害:頻率下降,將使用戶的電動機轉速下降,出力降低,從而影響用戶產品的質量和產量。另外,頻率下降,將引起電鐘不準,電氣測量儀器誤差增大,安全自動裝置及繼電保護誤動作等。
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,常見的有串聯電抗器和并聯電抗器。串聯電抗器主要用來限制短路電流,也有在濾波器中與電容器串聯或并聯用來限制電網中的高次諧波。 并聯電抗器用來吸收電網中的容性無功,如500kV電網中的高壓電抗器,500kV變電站中的低壓電抗器,都是用來吸收線路充電電容無功的;220kV、110kV、35 kV、10kV電網中的電抗器是用來吸收電纜線路的充電容性無功的。可以通過調整并聯電抗器的數量來調整運行電壓。超高壓并聯電抗器有改善電力系統無功功率有關運行狀況的多種功能,主要包括: 1) 輕空載或輕負荷線路上的電容效應,以降低工頻暫態過電壓。 2) 改善長輸電線路上的電壓分布。 3) 使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡,防止無功功率不合理流動,同時也減輕了線路上的功率損失。 4) 在大機組與系統并列時,降低高壓母線上工頻穩態電壓,便于發電機同期并列。 5) 防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。 6) 當采用電抗器中性點經小電抗接地裝置時,還可用小電抗器補償線路相間及相地電容,以加速潛供電流自動熄滅,便于采用單相快速重合閘。
47、什么叫諧振過電壓?分幾種類型?如何防范?
答:電力系統中一些電感、電容元件在系統進行操作或發生故障時可形成各種振蕩回路,在一定的能源作用下,會產生串聯諧振現象,導致系統某些元件出現嚴重的過電壓。諧振過電壓分為以下幾種:
(1) 線性諧振過電壓 諧振回路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中的電容元件所組成。 (2) 鐵磁諧振過電壓 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性的,這種含有非線性電感元件的回路在滿足一定的諧振條件時,會產生鐵磁諧振。 (3) 參數諧振過電壓 由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在Xd ～ Xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成回路,當參數配合時,通過電感的周期性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。
限制諧振過電壓的主要措施有: (1) 提高開關動作的同期性 由于許多諧振過電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高開關動作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振過電壓的發生。 (2) 在并聯高壓電抗器中性點加裝小電抗
用這個措施可以阻斷非全相運行時工頻電壓傳遞及串聯諧振。 (3) 破壞發電機產生自勵磁的條件,防止參數諧振過電壓。
48、什么叫標幺值和有名值?采用標幺值進行電力系統計算有什么優點?采用標幺值計算時基值體系如何選取?
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,其標幺值也不一樣,它們的關系如下:標么值＝有名值/基值。 電力系統由許多發電機、變壓器、線路、負荷等元件組成,它們分別接入不同電壓等級的網絡中,當用有名值進行潮流及短路計算時,各元件接入點的物理量及參數必須折算成計算點的有名值進行計算,很不方便,也不便于對計算結果進行分析。采用標幺值進行計算時,則不論各元件及計算點位于哪一電壓等級的網絡中,均可將它們的物理量與參數標幺值直接用來計算。計算結果也可直接進行分析。當某些變壓器的變比不是標準值時,只須對變壓器等值電路參數進行修正,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行有名值的換算。基值體系中只有兩個獨立的基值量,一個為基值功率,一般取容易記憶及換算的數值,如取100MW、1000MW等,或取該計算網絡中某一些發電元件的額定功率。另一個為基值電壓,取各級電壓的標稱值。標稱值可以是額定值的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?快速分解法的特點及適用條件是什么?
答:潮流計算有以下幾個目的: (1)在電網規劃階段,通過潮流計算,合理規劃電源容量及接入點,合理規劃網架,選擇無功補償方案,滿足規劃水平年的大、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,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發現電網中薄弱環節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門提出改進網架結構,加快基建進度的建議。 (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,指導發電廠開機方式,有功、無功調整方案及負荷調整方案,滿足線路、變壓器熱穩定要求及電壓質量要求。 (4)預想事故、設備退出運行對靜態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。 快速分解法有兩個主要特點: (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電壓相位有關,無功功率主要與節點電壓幅值有關的特點,實現P-Q分解,使系數矩陣由原來的2N×2N 階降為N×N階,N為系統的節點數(不包括緩沖節點)。 (2)因子表固定化利用了線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為常數,并且就是節點導納的虛部。由于以上兩個特點,使快速分解法每一次迭代的計算量比牛頓法大大減少。快速分解法只具有一次收斂性,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。快速分解法只適用于高壓網的潮流計算,對中、低壓網,因線路電阻與電抗的比值大,線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,會出現不收斂問題。
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) 校驗開關的遮斷容量;(3) 確定繼電保護及安全自動裝置的定值;(4) 為系統設計及選擇電氣主接線提供依據;(5) 進行故障分析;(6) 確定輸電線路對相鄰通信線的電磁干擾。常用的計算方法是阻抗矩陣法,并利用迭加原理,令短路后網絡狀態=短路前網絡狀態+故障分量狀態,在短路點加一與故障前該節點電壓大小相等、方向相反的電勢,再利用阻抗矩陣即可求得各節點故障分量的電壓值,加上該節點故障前電壓即得到短路故障后的節點電壓值。繼而,可求得短路故障通過各支路的電流。
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