预防电力系统振荡的装置制造方法及图纸

技术编号:14461293 阅读:111 留言:0更新日期:2017-01-19 19:47
本实用新型专利技术公开了预防电力系统振荡的装置,包括电抗器,串联在电力系统的变压器中压侧,该电抗器的电抗值可调整。所述电抗器两端并联快速开关,所述快速开关动作时间小于10ms。本实用新型专利技术是从原理上破坏振荡发生的机理,抑制系统振荡的发生,对电力系统振荡起到真正的预防作用;通过调整电抗器阻值来控制振荡预防效果,较传统方法灵活、高效;在电网建设前期规划时或工程设计阶段即采用本实用新型专利技术,避免了后期建设,减少了电力系统生产维护人员的工作量,优化了总投资。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统
,具体涉及预防电力系统振荡的装置。
技术介绍
在电力系统正常运行时,所有发电机都以同步转速旋转,这时并列运行的各发电机之间相位没有相对变化,系统各发电机之间的电势差为常数,系统中各点电压和各回路的电流均不变,这是一种电力系统的自然稳定状态。当电力系统由于某种原因受到干扰时(如短路、故障切除、电源的投入或切除等),这时并列运行的各同步发电机间电势差相角差将随时间变化,系统中各点电压和各回路电流也随时间变化,呈现一种失稳状态,这种现象称为振荡。引发电力系统振荡的主要原因有以下五点:(1)输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏;(2)电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏;(3)环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引起稳定破坏而失去同步;(4)大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏;(5)电源间非同步合闸未能拖入同步。振荡是电力系统最为严重的一类系统事故,它可能发展为电力系统大面积停电,也可能引起电力系统设备的严重损坏。因此电力行业一直期望预防和控制电力系统振荡事故/事件的发生,但目前电力行业在系统振荡上的预防措施仍停留在继电保护快速切除故障线路、避免使发电机的容量大于被投入空载线路的充电功率、避免发电机带空载线路启动和以全电压向空载线路合闸等,该类方法对电力系统控制振荡的主动性不强、实用性有限,难以从根本上预防电力系统振荡。在实际应用中,除了考虑上述控制方法外还必须在现场增配振荡解列装置等第三道防线设备,用于作为事故后(振荡发生后)控制措施,避免系统振荡恶化。这一方面增加了投资,另一方面仅仅起到了控制作用,没有起到预防作用,且延误了预防、控制振荡的最佳时间。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可靠性高、能灵活控制振荡预防效果、能快速切除故障、简单、成本低的预防电力系统振荡的装置。本技术采用如下技术方案解决上述技术问题:预防电力系统振荡的装置,包括电抗器和快速开关,电抗器串联在电力系统的变压器中压侧,该电抗器的电抗值可调整;电抗器两端并联快速开关。所述快速开关动作时间小于10ms。本技术的优点在于:1、本技术能对电力系统振荡起到真正的预防作用,而并非事故后的控制作用。2、传统方法仅从外在因素层面比如:继电保护快速切除故障线路,要求提高继电保护装置的故障快速切除率等来尽量避免振荡发生,而本技术是从根本原理上抑制系统振荡的发生,即从原理上破坏振荡发生的机理,且电抗器的投切由快速开关控制,能在最佳时间化解电力系统振荡,起到真正的预防和控制作用。3、本技术通过调整电抗器电抗值来控制振荡预防效果,较传统方法灵活、高效。4、本技术在中压侧线路故障时快速开关在10ms内动作跳闸,同时串入电抗器,电抗器具备限流作用,将故障电流控制到正常负荷电流水平,相当于故障得以快速切除,保持系统稳定。5、由于电抗器具备一定的阻值,且电抗器成感性,容易导致系统谐波,本技术由快速开关控制电抗器的切除,避免电抗器长时间投入带来的系统损耗和电压降,实现节能降耗。6、在电网建设前期规划时或工程设计阶段即可以采用本技术装置,避免了后期建设,减少了电力系统生产维护人员的工作量,优化了总投资。附图说明图1是实施例1安装本技术装置的等效电路图。图中,1:变压器高压侧开关,2:变压器中压侧开关,3:变压器低压侧开关,4:快速开关,5:电力系统主电网电源,6:变压器,7:高压侧母线,8:低压侧母线,9:中压侧母线,10:电抗器,11:地方小电源。图2是实施例1中的电力系统未采用本技术装置时的传输功率曲线示意图,其中:直线PT是原动机功率;曲线PⅠ是正常运行时系统的传输功率;曲线PⅡ是故障阶段系统的传输功率;曲线PⅢ是未采用技术装置,故障切除后系统的传输功率。图3是实施例1中的电力系统发生三相短路但未采用本技术装置时的各指标曲线示意图,其中:X曲线为系统功率变化曲线;Y曲线为系统的角频率变化曲线,单位为弧度/秒(rad/s);Z曲线为系统的功角变化曲线。图4是实施例1中的电力系统采用本技术装置时的传输功率曲线示意图,其中:直线PT是原动机功率;曲线PⅠ是正常运行时系统的传输功率;曲线PⅡ是故障阶段系统的传输功率;曲线PⅢ是采用本技术装置故障切除后系统的传输功率。图5是实施例1中的电力系统发生三相短路后采用本技术装置时的各指标曲线示意图,其中:X′曲线为系统功率变化曲线;Y′曲线为系统的角频率变化曲线,单位为弧度/秒(rad/s);Z′曲线为系统的功角变化曲线。具体实施方式实例1:如图1所示,变压器6高压侧串联变压器高压侧开关1,中压侧串联变压器中压侧开关2,低压侧串联变压器低压侧开关3;高压侧母线7接入电力系统主电网电源5,低压侧母线8接入地方上网的小水电、风电、光伏发电等地方小电源11,一般容量较小;中压侧为负荷线路,负荷通过中压侧母线9接入电力系统,由电力系统主电网电源5、地方小电源11通过变压器6向中压侧输电线路送电。正常运行时,变压器高压侧开关1、变压器中压侧开关2、变压器低压侧开关3均在运行状态。本技术预防电力系统振荡的装置,包括电抗器10和快速开关4,电抗器10串联在电力系统的变压器6中压侧,该电抗器10的电抗值可调整;电抗器10两端并联快速开关4。未接入本技术时,电力系统稳定计算公式为:P=EUsinδ/X(1)X=Xt+Xlg+Xg+Xd+Xf+(Xt+Xlg+Xg)(Xd+Xf)/(Xz+Xlz+Xk)(2)其中:P:发电机保持同步运行允许的输出功率;E:发电机电势;U:系统电压δ:发电机电势与系统电压间相角差;X:发电机至系统间总电抗Xt:系统电抗;Xlg:两个电源联络线路的线路电抗;Xg:主变高压侧电抗;Xd:主变低压侧电抗;Xz:主变中压侧电抗;Xlz:故障线路短路点至其所在母线间电抗;Xf:两台发电机并列运行电抗;Xk:故障线路短路点电抗,三相短路时为0。三相短路故障时线路电抗与变压器中压侧电抗会相互抵消,抵消后式(2)变为无穷大,式(1)变为零,电力系统失去稳定,这是系统振荡的前提。本技术装置也正是用这个原理来预防振荡的。因变压器内部结构原因,所有三卷变压器中压侧等值电抗肯定为小于零,一般为-2.1~-2.0欧。因此对于式(2)中的“Xz+Xlz+Xk”部分,在系统发生三相短路时,一定有Xk=0,Xz约为-2.1~-2.0欧,因此在中压侧出线线路某点短路时,由于线路电抗为0.4欧/公里,一定能找到一个点使得Xz+Xlz+Xk=0,而在该点或该点附近发生三相短路时,必定会导致电力系统振荡。根据式(1)和式(2),若变压器中压侧近区或中压侧线路近端发生三相短路故障,发电机至系统间总电抗X变为无穷大,此时发电机保持同步运行允许输出的最大功率P=0,但因发电机在短路发生前有出力,发电机转子将产生加速度引起发电机与系统失去同步,即使保护动作时间整定为0秒,但实际上保护和开关的固有动作时间仍有几个周波,从而产生发电机与主电网间的振荡。这时,在变本文档来自技高网
...

【技术保护点】
预防电力系统振荡的装置,其特征在于:包括电抗器和快速开关,电抗器串联在电力系统的变压器中压侧,该电抗器的电抗值可调整;电抗器两端并联快速开关。

【技术特征摘要】
1.预防电力系统振荡的装置,其特征在于:包括电抗器和快速开关,电抗器串联在电力系统的变压器中压侧,该电抗器的电抗值可调...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄金谢海刘荣洲梁兆庭
申请(专利权)人:广西电网有限责任公司贺州供电局
类型:新型
国别省市:广西;45

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1