电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。
第一级标准:保持稳定运行和电网的正常供电;
第二级标准:保持稳定运行,但允许损失部分负荷;
第三级标准:当系统不能保持稳定运行时,必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。
3.2.l第一级安全稳定标准:正常运行方式下的电力系统受到下述单一元件故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,不采取稳定控制措施,必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电,其他元件不超过规定的事故过负荷能力,不发生连锁跳闸。
a)任何线路单相瞬时接地故障重合成功;
b)同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合;
c)同级电压的双回线或多回线和环网,任一回线三相故障断开不重合;
d)任一发电机跳闸或失磁;
e)受端系统任一台变压器故障退出运行;
f)任一大负荷突然变化;
g)任一回交流联络线故障或无故障断开不重合;
h)直流输电线路单极故障。
但对于发电厂的交流送出线路三相故障,发电厂的直流送出线路单极故障,两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开,必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施。
3.2.2第二级安全稳定标准:
正常运行方式下的电力系统受到下述较严重的故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,应能保持稳定运行,必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。
a)单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三相断开不重合;
b)任一段母线故障;
c)同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功,双回线三相同时跳开;由直流输电线路双极故障。
3.2.3第三级安全稳定标准:
电力系统因下列情况导致稳定破坏时,必须采取措施,防止系统崩溃,避免造成长时间大面积停电和对最重要用户(包括厂用电)的灾害性停电,使负荷损失尽可能减少到最小,电力系统应尽快恢复正常运行。
a)故障时开关拒动;
b)故障时继电保护、自动装置误动或拒动;
c)自动调节装置失灵;
d)多重故障;
e)失去大容量发电厂;
f)其他偶然因素。
3.3对几种特殊情况的要求
3.3.1为了使失去同步的电力系统能够迅速恢复正常运行,并减少运行操作,经计算分析,在全部满足下列三个条件的前提下,可以不解列,允许局部系统作短时间的非同步运行,而后再同步。
a)非同步运行时通过发电机、调相机等的振荡电流在允许范围内,不致损坏系统重要设备;
b)在非同步运行过程中,电网枢纽变电所或接有重要用户的变电所的母线电压波动最低值不低于额定值的75%;
c)系统只在两个部分之间失去同步,通过预定控制措施,能使之迅速恢复同步运行。若调整无效,应在事先规定的适当地点解列。
3.3.2向特别重要受端系统送电的双回及以上线路中的任意两回线同时无故障或故障断开,导致两条线路退出运行,应采取措施保证电力系统稳定运行和对重要负荷的正常供电,其他线路不发生连锁跳闸。
3.3.3在电力系统中出现高一级电压的初期,发生线路(变压器)单相永久故障,允许采取切机措施;当发生线路(变压器)三相短路故障时,允许采取切机和切负荷措施,保证电力系统的稳定运行。
3.3.4任一线路、母线主保护停运时,发生单相永久接地故障,应采取措施保证电力系统的稳定运行。
4 电力系统安全稳定计算分析
4.1安全稳定计算分析的任务与要求
4.1.1电力系统安全稳定计算分析的任务是确定电力系统的静态稳定、暂态稳定和动态稳定水平,分析和研究提高安全稳定的措施,以及研究非同步运行后的再同步及事故后的恢复策略。
4.1.2进行电力系统安全稳定计算分析时,应针对具体校验对象(线路、母线等),选择下列三种运行方式中对安全稳定最不利的情况进行安全稳定校验。
a)正常运行方式:包括计划检修方式和按照负荷曲线以及季节变化出现的水电大发、火电大发、最大或最小负荷、最小开机和抽水蓄能运行工况等可能出现的运行方式;
b)事故后运行方式:电力系统事故消除后,在恢复到正常运行方式前所出现的短期稳态运行方式;
c)特殊运行方式:主干线路、重要联络变压器等设备检修及其他对系统安全稳定运行影响较为严重的方式。
4.1.3应研究、实测和建立电网计算中的各种元件、装置及负荷的参数和详细模型。计算分析中应使用合理的模型和参数,以保证满足所要求的精度。规划计算中可采用典型参数和模型,在系统设计和生产运行计算中,应保证模型和参数的一致性,并考虑更详细的模型和参数。
4.1.4在互联电力系统稳定分析中,对所研究的系统原则上应予保留并详细模拟,对外部系统可进行必要的等值简化,应保证等值简化前后的系统潮流一致,动态特性基本一致。
4.2电力系统静态安全分析
电力系统静态安全分析指应用N-1原则,逐个无故障断开线路、变压器等元件,检查其他元件是否因此过负荷和电网低电压,用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。
4.3电力系统静态稳定的计算分析
4.3.1静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步,自动恢复到起始运行状态的能力。
4.3.2电力系统静态稳定计算分析的目的是应用相应的判据,确定电力系统的稳定性和输电线的输送功率极限,检验在给定方式下的稳定储备。
4.3.3对于大电源送出线,跨大区或省网间联络线,网络中的薄弱断面等需要进行静态稳定分析。
4.3.4静稳定判据为:dP/dδ8>0或dQ/dU<0
相应的静稳定储备系数为:
Kp=(Pf-Pk/PK) ×100%
Ku=(U2-U2/U2) ×100%
式中:Pj、Pz--分别为线路的极限和正常传输功率;
Uz、Uc--分别为母线的正常和临界电压。
4.4电力系统暂态稳定的计算分析
4.4.1暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。
4.4.2暂态稳定计算分析的目的是在规定运行方式和故障形态下,对系统稳定性进行校验,并对继电保护和自动装置以及各种措施提出相应的要求。
4.4.3暂态稳定计算的条件如下:
a)应考虑在最不利地点发生金属性短路故障;
b)发电机模型在可能的条件下,应考虑采用暂态电势变化,甚至次暂态电势变化的详细模型(在规划阶段允许采用暂态电势恒定的模型);
c)继电保护、重合闸和有关自动装置的动作状态和时间,应结合实际情况考虑;
d)考虑负荷特性。
4.4.4暂态稳定的判据是电网遭受每一次大扰动后,引起电力系统各机组之间功角相对增大,在经过第一或第二个振荡周期不失步,作同步的衰减振荡,系统中枢点电压逐渐恢复。
4.5电力系统动态稳定的计算分析
4.5.1动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后,在自动调节和控制装置的作用下,保持长过程的运行稳定性的能力。
4.5.2电力系统有下列情况时,应作长过程的动态稳定分析:
a)系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系并列运行;
b)采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施;
c)有大功率周期性冲击负荷;
d)电网经弱联系线路并列运行;
e)分析系统事故有必要时。
4.5.3动态稳定计算的发电机模型,应采用考虑次暂态电势变化的详细模型,考虑同步电机的励磁调节系统和调速系统,考虑电力系统中各种自动调节和自动控制系统的动作特性及负荷的电压和频率动态特性。
4.5.4动态稳定的判据是在受到小的或大的扰动后,在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态,电压和频率能恢复到允许的范围内。
4.6电力系统电压稳定的计算分析
4.6.1电压稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后,系统电压能够保持或恢复到允许的范围内,不发生电压崩溃的能力。
4.6.2电力系统中经较弱联系向受端系统供电或受端系统无功电源不足时,应进行电压稳定性校验。
4.6.3进行静态电压稳定计算分析是用逐渐增加负荷(根据情况可按照保持恒定功率因数、恒定功率或恒定电流的方法按比例增加负荷)的方法求解电压失稳的;闲界点(由dP/dU=0或dQ/dU=0表示),从而估计当前运行点的电压稳定格度。
4.6.4可以用暂态稳定和动态稳定计算程序计算暂态和动态电压稳定性。电压失稳的判据可为母线电压下降,平均值持续低于限定值,但应区别由于功角振荡或失稳造成的电压严重降低和振荡。
4.6.5详细研究电压动态失稳时,模型中应包括负荷特性、无功补偿装置动态特性、带负荷自动调压变压器的分接头动作特性、发电机定子和转子过流和低励限制、发电机强励动作特性等。
4.7电力系统再同步的计算分析
4.7.1再同步是指电力系统受到小的或大的扰动后,同步电机经过短时间非同步运行过程后再恢复到同步运行方式。
4.7.2电力系统再同步计算分析的目的,是当运行中稳定破坏后或线路采用非同步重合闸时,研究系统变化发展趋向,并找出适当措施,使失去同步的两部分电网经过短时间的异步运行,能较快再拉人同步运行。
4.7.3研究再同步问题须采用详细的电力系统模型和参数。
4.7.4电力系统再同步计算的校验内容:
a)再同步过程中是否会造成系统中某些节点电压过低,是否影响负荷的稳定,是否会扩大为系统内部失去同步,是否会扩大为系统几个部分之间失去同步;
b)在非同步过程中流过同步电机电流的大小是否超过规定允许值,对机组本身的发热、机械变形及振动的影响;
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