关于系统振荡

问:系统振荡是怎么回事?振荡是由失步引起的吗?对系统来说会有多大的危害? 谭程文答:振荡就是发电机与系统电源之间或系统两部分电源之间的功角的摆动现象。电力系统振荡分同步振荡和异步振荡两种情况:能保持同步而稳定运行的振荡为同步振荡;导致失去同步而不能正常运行的振荡为异步振荡。当电力系统稳定破坏后,电网内的发电机组将失去同步,转入非同步的运行状态,此时电网将发生异步振荡。 危害:当电网发生振荡时,电网内的发电机不能维持正常运行,电网电流、电压和功率将大幅度波动,严重时使电网解列,造成部分发电厂停电及大量负荷停电。 短路电流、电压是突变的,振荡变化速度较慢,也是周期性的; 短路电流、电压之间角度基本不变,而振荡随功角的变化而变化; 短路时有负序、零序分量,而振荡没有负序、零序分量。 影响电流、电压和阻抗继电器,会造成误动,也因为振荡不含负序、零序分量,所以采用其来启动振荡闭锁。 (1)系统振荡时,由于两侧电源的夹角在0~360度间变化,线路上的电流、电压作大幅变化;夹角在180度时振荡电流达最大值;振荡过程中电压最低的一点称为振荡中心。 (2)全相振荡时系统保持对称性,系统中不会出现负序和零序分量,只有正序分量;短路时会有负序或零序。 对保护装置来说,要求 (1)系统发生振荡时,应可靠闭锁保护,即使是激烈的振荡,闭锁保护也不能 开放。 (2)系统发生短路时,应快速开放保护; (3)外部短路故障切除后紧跟发生振荡,保护不应误动作。 (4)振荡过程中发生短路时,保护应能正确动作。 一般指电力系统受到扰动或调节控制的诱发,由本身的电磁特性和机械特性而产生的一种动态过程,表现为电力系统中发电机的转速、并列运行的发电机间的相对角度、系统的频率、母线上的电压、支路中的电流和功率产生波动、偏离正常值,振荡中心的电压有大幅度的跌落。不衰减和增幅的振荡会破坏电力系统的正常运行,甚至损坏电工设备,导致系统的崩溃。所以通过,掌握电力系统的动态特性,采取措施,预防发生振荡,抑制和消除已发生的振荡,是保证电力系统安全运行的重要内容。 电力系统振荡与电力系统稳定密切相关。根据电力系统稳定与否,分同步振荡和非同步振荡。如果系统是稳定的,则系统在受到扰动以后,产生的振荡将在有限的时间内衰减,进而达到新的平衡的运行状态,称为同步振荡。如果系统是不稳定的,则系统受到扰动后产生的振荡将导致系统中发电机同步运行的破坏,进而过渡到非同步运行状态,这种振荡称为非同步振荡。其特征是系统将不能保持同一个频率,并且所有的电参量和机械量的波动明显地偏离额定值。非同步振荡会对电力系统的安全产生严重的威胁,必须采取调节控制措施。在采取措施后可能再同步成功,即系统重新过渡到同步振荡而最后达到新的平衡状态。也可能再同步不成功,则必须进而采取措施将系统不同步的几部分分解开来,以结束非同步振荡。 在现代发电机组容量日益增大、电网规模日趋扩大、调节控制手段日益增多的电力系统中,还存在以下两种形式的振荡: ①低频振荡。由于系统中发电机组的电联系相对薄弱,阻尼特性很弱,因而在快速励磁调节的作用下产生负阻尼,系统受到扰动后发生长时间不衰减的振荡。现代电力系统中遇到的这种振荡,频率范围常在0.1~2.5赫。 ②次周期振荡。由于大型发电机组(长轴)的机械参数和电设备的电磁参数相互匹配而产生的频率略低于同步频率的振荡。 实际电力系统中,振荡事故的发生往往可能是上述几种振荡的交替发生。例如,1974年 5月28日中国西北330千伏超高压电力系统发生的振荡事故,先是在220千伏线路发生短路跳闸甩负荷,随后造成330千伏线路同步振荡,失去同 步约3秒,造成非同步振荡约10秒,再同步成功后,又进入同步振荡,而后衰减到新的稳态运行方式,全过程约30秒。