西甲

智能电网基础十一电网大停电分析

2019-08-15 20:16:04来源:励志吧0次阅读

  大停电分析这块,有一些自己的理解,但更多的是看的事故分析报告,或者是老专家的培训,总结出来,尽量理论和实际结合,供参考。

  一、大停电概述

  近四十年的世界范围内严重电大停电如下:

  1965年北美大停电-损失2,100万千瓦

  1978年法国电电压崩溃-2,900万千瓦

  1982年加拿大魁北克大停电-1,547万千瓦

  1982年瑞典电压崩溃-1,140万千瓦

  1996年7月美西部大停电-1,058万千瓦

  1996年8月美西部大停电- ,050万千瓦

  200 年意大利大停电-1,421万千瓦

  200 年美加大停电-7,000万千瓦

  2005年莫斯科大停电- ,5 9万千瓦

  200 年印度大停电- ,567万千瓦

  二、电大停电一些规律

  1)大多数都发生在自由联的电结构,负荷可经电向另一电任意传送;

  2)所有的大停电都经厉过类似的不受控制的连锁反应,结果都使电四分五裂,自由联结构的要害是负荷转移,必然促进恶性循环,发展规律如下:

  线路过负荷(低电压下)跳闸或故障(如碰树)跳闸,负荷转移到并联的线路,特别增大无功损耗、电压下降,更易连锁反应引起更多线路过负荷跳闸和更大负荷转移

  同样原因,同时或继而引起稳定破坏

  距离保护在失步振荡时跳闸,断开的都不是预设的解列点(自由联根本无法设解列点),系统四分五裂,结果发电、用电不平衡,最后大停电。

  各国电大停电规律的归纳:

  第一阶段:为甚么会发生稳定破坏?

  自由联的电结构是构成负荷可转移,促成连锁反应,导至电压崩溃,失稳振荡的基础条件

  设定继电保护(原理和整定)思路不当,特别在低电压下不能防止过负荷误动,促成连锁反应

  第二阶段:为甚么会发生大停电?

  一旦失稳,如果事先没有 保持系统完整性 的安排,在振荡周期短时、距离保护陆续动作,使系统四分五裂;很多发电机组也因振荡跳闸,无计划分裂小区因缺电源而大停电;

  一旦失稳,如能 保持系统完整性 ,多年实践证明、系统将会在短时内再同步,这是迅速恢复系统正常运行,避免大停电的最佳办法。

  当然,是否要保持系统完整性也是业内一个争议的话题,稍后再述。

  三、防止电大停电的一些经验

  1)建立合理的AC/DC电结构

  要保证大系统的安全稳定运行、首要的条件是要有一个合理的电结构,电结构方面主要有以下原因:

  大电源集中的远距离向负荷中心送电方式。瑞典400kV输电和加拿大魁北克7 5kV电的共同特点是水电资源比较集中,又远距负荷中心,通过多回路并列的线由集中电源向负荷中心送电。当然形成这种结构的方式受到电源和负荷地理条件的限制,实践证明这种结构在单一故障时,稳定不会有问题。但如出现多重故障、就有发生全性大停电事故的可能;

  单回线大环结构;我国东北大连、营口、水丰、鞍山的800krn单回大环结构稳定性非常差,过去曾多次发生开环运行时静稳定破坏事故,以及闭环运行时单相接地就可能造成暂态稳定破坏事故;

  高低压电磁环。高低压线路同时存在于同一区段,若高压线路故障,负荷将转移到低压线路上,引起过负荷跳闸,处理不好会形成很严重问题。

  参考中国电的发展历程,上世紀七十年代国内电稳定事故严重,通过一是抓电稳定和电结构,二是抓继电保护,效果明显。

  上面这起较大的电事故起因是,ABB的保护误动,500kV嵩郑双回线跳闸后,原线路178万千瓦的负荷完全转移到和它电磁环的220kV系统,先过负荷继而稳定破坏,系统振荡不仅波及西到四川的华中全,而且波及到华北电。

  然而,这次华中电振荡根本不会波及和它以直流稳控联的西北、华东和华南大区。这就是直流联限制了事故扩大的重大作用;华中和华北是交流联,振荡必然波及了华北,但由於是弱联系联,振荡一开始将联的单回500kV线路解列,避免了华北电损失去,所以可见大区间交流弱联系联非长远之计,最安全可靠的还是直流稳控联。

  我国目前高压直流应用非常广泛,尤其是南,存在以下特点:

  不存在系统稳定问题

  功率是可控的,无负荷转移问题

  仍需交流系统无功功率支持

  交流系统故障,会换相失败,直流功率短时急降

  个别会发生双极闭锁,直流功率短时急降

  美国能源部根据200 年2月总统指示: 为了保经济、保安全 全国电必须现代化改造 ;在200 年召开了两次 预想会议 ,主要是建立由东岸到西岸、北到加拿大,南到墨西哥的跨越全国的主要采用超导技术、电力储存技术和更先进的全国直流输电骨干架,按实际需要各是 00~1000万千瓦的输送容量。

  目前美国有三个交流同步、都是复杂自由联构成,就是它不分区、不分层,电力潮流可以自由的通过电送电,构成极不安全又复杂的电结构。所以造成了多次严重大停电、包括200 年美加大停电如果实现20 0年电预想、有了跨越全国直流架,就可以将原有复杂自由电,分成更多由直流来隔离、控制、事故支援的较小同步区,从而彻底解决美国百年来的交流复杂自由联结构无法解决的根本问题。

  2)保持系统完整性

  这点存在一定争议,失稳后如何发展为大停电?是否可以避免大停电的发生,实际存在两种截然不同的理据,使现实存在两种不同原理的保护控制装备,使失稳后带来各种不同的后果

  第一种理据是美国 NERC规划准则(NERCPLANNINGSTANDARD) ,它允许发电和输电系统的保护在失稳时跳闸。结果美国许多大停电、还有加拿大、意大利、台湾等等在失稳时,许多发电机和线路跳闸,使系统四分五裂而大停电。

  第二种理据是中国 电力系统安全稳定导则 规定的第三道防线。国内电即使发生失稳,因电结构和保护可保持系统的完整性,在振荡中心附近可能损失局部负荷,大多数都会在短时内自动恢复同步所以各大区贯彻导则20多年来末发生过系统四分五裂的大停电。

  没有保持系统完整性,系统瓦解的实例:

  世界上事实证明暂态稳定破坏不可能绝对避免,一旦发生,实践上有三种后果:

  不可控 自由的连锁反应(如美加大停电等)使系统瓦解、四分五裂、最后大停电

  保持系统完整性 即使损失部分负荷,失稳后实践证明系统大多在短时内恢复同步,既防止了大停电,又是系统在短期内恢复正常运行的最佳办法

  有计划解列(如间交流联络线)作为后备

  是否应保持系统完整性的根本分岐在于:

  美国一贯认为发电容量充裕,为保护发电机组,电上有风吹草动就把它切除,没想到这是引起大停电的原因之一,也不接受教训,所以NERC规划准则仍然允许它们跳闸

  系统发生失步振荡过程中,不解列设备会有损坏的危险。害怕失步振荡损坏设备根本毫无事实根据(国际上虽无承受失步振荡能力的标准。但世界上所有发电机都必须按照IEC 4- 标准设计),但为此却发生多少损失惨重的大停电?失步振荡大多发生在长距离输电(弱联系)的系统,此时振荡中心都穿越线路,对发电机根本毫无危险,不应跳闸.但200 年美加大停电事故,在系统失步振荡时、线路保护(Z1)跳闸促成四分五裂同时,又有488台机组失步保护等跳闸,迫使大停电,只有短距离输电(强联系)系统失稳时,振荡中心才有可能穿越升压变或发电机,但发生机率很低,此时由其失步保护跳闸,这才是完成大电和大机组协调成果之一。

  )动态紧急无功储备

  按大停电的规律分析,无功不足既是引起连锁反应的重要条件、又是恶化恶性循环的根源。

  美加事故报告分析:如事前FE有低压减载UVLS-1500MW(相当MVAr的无功储备)就可避免此次事故,可见紧急无功储备是多么的重要。

  日本东京电力在美加大停电两次会议发言:东京电压崩溃事故后,装设尽多的电容器,使发电机低励磁运行,常时备有大量无功紧急储备,防止了电压崩溃。

  无功分层就地平衡的思路

  曾对广东中调和供电局调查,基本有条件实行无功分层,分区就地平衡,不旦可储备大量动态紧急无功,更大大降低线损,提高电压质量。

  最高一级电压架无功首先要就地平衡,改变在低谷时无功下送,甚至一直送到用户的局面

  低谷时500kV线路负荷如低於自然功率(1000MW)时,则线路的剩余无功,送端应由发电机吸收,受端应由500kV变电所低压电抗器吸收(或长线路如有高压电抗器吸收)

  高峰时500kV线路负荷如超出自然功率,送端应由发电机送出无功补偿线路无功损耗,受端应由500kV变电所投切电容补偿

  中间各级电压的有载调压变压器抽头和配备的自动投切电容器都按就地无功完全补偿(原则无功尽量不通过变压器)

  用户级配电变压器无功就地平衡,60%电容可使负荷力率由0.8提高到1.0,可见目前基层已配备大量电容,有条件可以发挥其潜力

  很多地方末能接受无功分层就地平衡的建议,因为厂分家,发电机按老习惯不能吸收无功,实际上全世界发电机标准(包括中国)都可进相0.95功率运行。

  另外,静补SVC和STATCOM也可作紧急动态无功,但它成本高,如用进口设备,则更高在防止电压崩溃上,它们不如有强行励磁的现成发电机好,何况我们是发挥现有设备的潜力,不需大量投资。SVC和STATCOM应用於长距离输电的中间站补偿电压,以提高输送容量,没有必要用於内部环防止电压崩溃。

  4)继电保护和稳定控制的重要措施

  从国内外一些大事故的经验来看要搞好安全稳定措施,应当特别重视以下几个问题。

  线路保护控制装备的水平:

  1)采用快速保护,加快保护切除故障时间。加快保护动作时间是保证系统安全稳定运行的最基本,最有效措施。要保证三相短路故障不失稳,首先要加快保护动作时间。

  2)选用较佳的重合闸时间以提高抗御重合于永久性接地故障的能力

  发电机保护:按大电和大机组的协调,既要保持系统完整性,更要保护发电机的安全。失步保护前面已经说过,关于后备保护,作为发电机的后备保护,不应使用过电流保护而应使用距离保护,并和本厂出线的所有距离保护在整定上配合,因为过流保护不可能和距离保护合理的可靠配合,电厂任何保护都不应因线路过负荷动作跳闸。

  发电机励磁和自动电压调整器(AVR),美加大停电中,在FE地区无功严重不足时,第一台EastlakeU5跳闸就是保护和控制-过励磁限制器(OverexcitationLimiter-OL)不配合,电压低时它不起限制作用,无功超出额定,保护将AVR跳至手动,结果无功大降,运行恢复AVR时跳闸。这是大电和大机组配合的一个大问题,如电因远方输电或HVDC故障引起电压急降、急需发电机强行励磁支持电压时,某些发电机因此跳闸,将起反作用,对安全大为不利。

  水轮发电机组调速控制,为了迅速拉入同步,水轮机调速系统应自动的在比额定转速高时加大减速,而在低转速加大提速,促使失稳电迅速恢复同步。

  低压减载和有载调压变压器电压闭锁。

  低频减载,从电大停电事故反映突出的频率问题,就是发电机组的低频保护、特别是核电厂冷却介质泵的低频保护必须和当地电的低频减载配合。事故引起频率降低时,应由低频减载解决,不应使发电厂跳闸。很多事实说明按频率降低自动减负荷在没有造成频率下降的事故情况中或是当电压出现缓慢待续下降时可能不动作,只有果断地进行切除部分负荷才能成功地制止频率和电压崩溃。

  有计划的预设自动解列,解列点的分析在之前的一个文章里面提过,这里就不再赘述。

  以上即为本次总结内容,很多都来源于老专家的经验,由于过于宏观,自己不可能参与实践,权作总结,加深对这方面的认识。

邮乐新乡馆
上海汽车出行
2011年武汉人工智能Pre-A轮企业
分享到: