41、各類穩(wěn)定的具體含義是什么?
答: (1).電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后不發(fā)生非周期性失步,自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)。
(2).電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在某種運(yùn)行方式下突然受到大的擾動(dòng)后,經(jīng)過一個(gè)機(jī)電暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)或回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。
(3).電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)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(tǒng)的低頻振蕩、機(jī)電耦合的次同步振蕩、同步電機(jī)的自激等。
(4).電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)維持負(fù)荷電壓于某一規(guī)定的運(yùn)行極限之內(nèi)的能力。它與電力系統(tǒng)中的電源配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式、負(fù)荷特性等因素有關(guān)。當(dāng)發(fā)生電壓不穩(wěn)定時(shí),將導(dǎo)致電壓崩潰,造成大面積停電。
(5).頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)維持系統(tǒng)頻率與某一規(guī)定的運(yùn)行極限內(nèi)的能力。當(dāng)頻率低于某一臨界頻率,電源與負(fù)荷的平衡將遭到徹底破壞,一些機(jī)組相繼退出運(yùn)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(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的措施有哪些?
答:電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性,電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本性質(zhì)說明,靜態(tài)儲(chǔ)備越大則靜態(tài)穩(wěn)定性越高。提高靜態(tài)穩(wěn)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(tǒng)各元件的電抗:減小發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗,減少線路電抗(采用分裂導(dǎo)線); (2)、提高系統(tǒng)電壓水平; (3)、改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu); (4)、采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償; (5)、采用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置; (6)、采用直流輸電。 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中,維持和控制母線電壓是調(diào)度部門保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要和日常工作。維持、控制變電站、發(fā)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(dāng)于輸電系統(tǒng)等值分割為若干段,這樣每段電氣距離將遠(yuǎn)小于整個(gè)輸電系統(tǒng)的電氣距離,從而保證和提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
43、提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性的措施有哪些?
答:提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施也可以提高暫態(tài)穩(wěn)定性,不過提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施比提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施更多。提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施可分成三大類:一是縮短電氣距離,使系統(tǒng)在電氣結(jié)構(gòu)上更加緊密;二是減小機(jī)械與電磁、負(fù)荷與電源的功率或能量的差額并使之達(dá)到新的平衡;三是穩(wěn)定破壞時(shí),為了限制事故進(jìn)一步擴(kuò)大而必須采取的措施,如系統(tǒng)解列。提高暫態(tài)穩(wěn)定的具體措施有: (1)、繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)快速切除故障; (2)、線路采用自動(dòng)重合閘; (3)、采用快速勵(lì)磁系統(tǒng); (4)、發(fā)電機(jī)增加強(qiáng)勵(lì)倍數(shù); (5)、汽輪機(jī)快速關(guān)閉汽門; (6)、發(fā)電機(jī)電氣制動(dòng); (7)、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地; (8)、長線路中間設(shè)置開關(guān)站; (9)、線路采用強(qiáng)行串聯(lián)電容器補(bǔ)償; (10)、采用發(fā)電機(jī)－線路單元結(jié)線方式; (11)、實(shí)現(xiàn)連鎖切機(jī); (12)、采用靜止無功補(bǔ)償裝置; (13)、系統(tǒng)設(shè)置解列點(diǎn); (14)、系統(tǒng)穩(wěn)定破壞后,必要且條件許可時(shí),可以讓發(fā)電機(jī)短期異步運(yùn)行,盡快投入系統(tǒng)備用電源,然后增加勵(lì)磁,實(shí)現(xiàn)機(jī)組再同步。
44、引起電力系統(tǒng)異步振蕩的主要原因是什么?系統(tǒng)振蕩時(shí)一般現(xiàn)象是什么?
答:引起系統(tǒng)異步振蕩的主要原因?yàn)? 1) 輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)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(shè)備,負(fù)荷瞬間發(fā)生較大突變等造成電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞; 3) 環(huán)狀系統(tǒng)(或并列雙回線)突然開環(huán),使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大,引啟動(dòng)穩(wěn)定破壞而失去同步; 4) 大容量機(jī)組跳閘或失磁,使系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷增大或使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降,造成聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定極限降低,易引起穩(wěn)定破壞; 5) 電源間非同步合閘未能拖入同步。 系統(tǒng)振蕩時(shí)一般現(xiàn)象: 1)發(fā)電機(jī),變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動(dòng),發(fā)電機(jī)和變壓器發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲。 2)連接失去同步的發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線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(tǒng)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(dòng)逐漸減少。如果聯(lián)絡(luò)線的阻抗較大,兩側(cè)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(wǎng),雖有電氣聯(lián)系,但仍有頻率差出現(xiàn),送端頻率高,受端頻率低并略有擺動(dòng)。
45、低頻率運(yùn)行會(huì)給電力系統(tǒng)帶來哪些危害?
答:電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行是非常危險(xiǎn)的,因?yàn)?/FONT>電源與負(fù)荷在低頻率下重新平衡很不牢固,也就是說穩(wěn)定性很差,甚至產(chǎn)生頻率崩潰,會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行,并對(duì)發(fā)電設(shè)備和用戶造成嚴(yán)重?fù)p壞,主要表現(xiàn)為以下幾方面:
1)引起汽輪機(jī)葉片斷裂。在運(yùn)行中,汽輪機(jī)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(yùn)行情況下,汽輪機(jī)葉片不發(fā)生共振。當(dāng)?shù)皖l率運(yùn)行時(shí),末級(jí)葉片可能發(fā)生共振或接近于共振,從而使葉片振動(dòng)應(yīng)力大大增加,如時(shí)間過長,葉片可能損傷甚至斷裂。
2)使發(fā)電機(jī)出力降低,頻率降低,轉(zhuǎn)速下降,發(fā)電機(jī)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(jī)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(shì)必要降低發(fā)電機(jī)出力。
3)使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降。因?yàn)轭l率下降時(shí),會(huì)引起機(jī)內(nèi)電勢(shì)下降而導(dǎo)致電壓降低,同時(shí),由于頻率降低,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低,同軸勵(lì)磁電流減小,使發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓進(jìn)一步下降。
4)對(duì)廠用電安全運(yùn)行的影響。當(dāng)?shù)皖l運(yùn)行時(shí),所有廠用交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都相應(yīng)的下降,因而火電廠的給水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等輔助設(shè)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(jī),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(duì)用戶的危害:頻率下降,將使用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,出力降低,從而影響用戶產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。另外,頻率下降,將引起電鐘不準(zhǔn),電氣測量儀器誤差增大,安全自動(dòng)裝置及繼電保護(hù)誤動(dòng)作等。
46、在電力系統(tǒng)中電抗器的作用有那些?
答:電力系統(tǒng)中所采取的電抗器,常見的有串聯(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)用來限制電網(wǎng)中的高次諧波。 并聯(lián)電抗器用來吸收電網(wǎng)中的容性無功,如500kV電網(wǎng)中的高壓電抗器,500kV變電站中的低壓電抗器,都是用來吸收線路充電電容無功的;220kV、110kV、35 kV、10kV電網(wǎng)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(diào)整并聯(lián)電抗器的數(shù)量來調(diào)整運(yùn)行電壓。超高壓并聯(lián)電抗器有改善電力系統(tǒng)無功功率有關(guān)運(yùn)行狀況的多種功能,主要包括: 1) 輕空載或輕負(fù)荷線路上的電容效應(yīng),以降低工頻暫態(tài)過電壓。 2) 改善長輸電線路上的電壓分布。 3) 使輕負(fù)荷時(shí)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(dòng),同時(shí)也減輕了線路上的功率損失。 4) 在大機(jī)組與系統(tǒng)并列時(shí),降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓,便于發(fā)電機(jī)同期并列。 5) 防止發(fā)電機(jī)帶長線路可能出現(xiàn)的自勵(lì)磁諧振現(xiàn)象。 6) 當(dāng)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(bǔ)償線路相間及相地電容,以加速潛供電流自動(dòng)熄滅,便于采用單相快速重合閘。
47、什么叫諧振過電壓?分幾種類型?如何防范?
答:電力系統(tǒng)中一些電感、電容元件在系統(tǒng)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(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)某些元件出現(xiàn)嚴(yán)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(lì)磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統(tǒng)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(tǒng)的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現(xiàn)象,使回路的電感參數(shù)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(shí),會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振。 (3) 參數(shù)諧振過電壓 由電感參數(shù)作周期性變化的電感元件(如凸極發(fā)電機(jī)的同步電抗在Xd ～ Xq間周期變化)和系統(tǒng)電容元件(如空載線路)組成回路,當(dāng)參數(shù)配合時(shí),通過電感的周期性變化,不斷向諧振系統(tǒng)輸送能量,造成參數(shù)諧振過電壓。
限制諧振過電壓的主要措施有: (1) 提高開關(guān)動(dòng)作的同期性 由于許多諧振過電壓是在非全相運(yùn)行條件下引起的,因此提高開關(guān)動(dòng)作的同期性,防止非全相運(yùn)行,可以有效防止諧振過電壓的發(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(yùn)行時(shí)工頻電壓傳遞及串聯(lián)諧振。 (3) 破壞發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁的條件,防止參數(shù)諧振過電壓。
48、什么叫標(biāo)幺值和有名值?采用標(biāo)幺值進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算有什么優(yōu)點(diǎn)?采用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)基值體系如何選取?
答:有名值是電力系統(tǒng)各物理量及參數(shù)的帶量綱的數(shù)值。標(biāo)幺值是各物理量及參數(shù)的相對(duì)值,是不帶量綱的數(shù)值。標(biāo)幺值是相對(duì)某一基值而言的,同一有名值,當(dāng)基值選取不一樣時(shí),其標(biāo)幺值也不一樣,它們的關(guān)系如下:標(biāo)么值＝有名值/基值。 電力系統(tǒng)由許多發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、負(fù)荷等元件組成,它們分別接入不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)用有名值進(jìn)行潮流及短路計(jì)算時(shí),各元件接入點(diǎn)的物理量及參數(shù)必須折算成計(jì)算點(diǎn)的有名值進(jìn)行計(jì)算,很不方便,也不便于對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算時(shí),則不論各元件及計(jì)算點(diǎn)位于哪一電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)中,均可將它們的物理量與參數(shù)標(biāo)幺值直接用來計(jì)算。計(jì)算結(jié)果也可直接進(jìn)行分析。當(dāng)某些變壓器的變比不是標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),只須對(duì)變壓器等值電路參數(shù)進(jìn)行修正,不影響計(jì)算結(jié)果按基值體系的基值電壓傳遞到各電壓等級(jí)進(jìn)行有名值的換算。基值體系中只有兩個(gè)獨(dú)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(shù)值,如取100MW、1000MW等,或取該計(jì)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(jí)電壓的標(biāo)稱值。標(biāo)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(gè)基值量算出。
49、潮流計(jì)算的目的是什么?常用的計(jì)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(jì)算有以下幾個(gè)目的: (1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平年的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。 (2)在編制年運(yùn)行方式時(shí),在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對(duì)規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。 (3)正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式,有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。 (4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運(yùn)行對(duì)靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運(yùn)行方式調(diào)整方案。 常用的潮流計(jì)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(jì)算的修正方程中利用了有功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓相位有關(guān),無功功率主要與節(jié)點(diǎn)電壓幅值有關(guān)的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)P-Q分解,使系數(shù)矩陣由原來的2N×2N 階降為N×N階,N為系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)(不包括緩沖節(jié)點(diǎn))。 (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(shù)矩陣元素變?yōu)槌?shù),并且就是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)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(jì)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(shù)比牛頓法多,但總體上快速分解法的計(jì)算速度仍比牛頓法快。快速分解法只適用于高壓網(wǎng)的潮流計(jì)算,對(duì)中、低壓網(wǎng),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(jì)算,會(huì)出現(xiàn)不收斂問題。
50、電力系統(tǒng)中,短路計(jì)算的作用是什么?常用的計(jì)算方法是什么?
答:短路計(jì)算的作用是:(1) 校驗(yàn)電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;(2) 校驗(yàn)開關(guān)的遮斷容量;(3) 確定繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的定值;(4) 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選擇電氣主接線提供依據(jù);(5) 進(jìn)行故障分析;(6) 確定輸電線路對(duì)相鄰?fù)ㄐ啪�的電磁干擾。常用的計(jì)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(jié)點(diǎn)電壓大小相等、方向相反的電勢(shì),再利用阻抗矩陣即可求得各節(jié)點(diǎn)故障分量的電壓值,加上該節(jié)點(diǎn)故障前電壓即得到短路故障后的節(jié)點(diǎn)電壓值。繼而,可求得短路故障通過各支路的電流。
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