電氣工程師供配電復習資料:電力基礎知識6


21、引起電力系統異步振蕩的主要原因是什么?系統振蕩時一般現象是什么?
答:引起系統振蕩的原因為:
輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態穩定破壞;
電網發生短路故障,切除大容量的發電、輸電或變電設備,負荷瞬間發生較大突變等造成電力系統暫態穩定破壞;
環狀系統(或并列雙回線)突然開環,使兩部分系統聯系阻抗突然增大,引起動穩定破壞而失去同步;
大容量機組跳閘或失磁,使系統聯絡線負荷增大或使系統電壓嚴重下降,造成聯絡線穩定極限降低,易引起穩定破壞;
電源間非同步合閘未能拖入同步。
系統振蕩時一般現象:
1)發電機,變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動,發電機和變壓器發出有節奏的轟鳴聲。
2)連接失去同步的發電機或系統的聯絡線上的電流表和功率表擺動得最大。電壓振蕩最激烈的地方是系統振蕩中心,每一周期約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加,電壓波動逐漸減少。如果聯絡線的阻抗較大,兩側電廠的電容也很大,則線路兩端的電壓振蕩是較小的。
3)失去同期的電網,雖有電氣聯系,但仍有頻率差出現,送端頻率高,受端頻率低并略有擺動。
22、什么是電壓崩潰?對系統與用戶有何影響?
答:如圖所示:QF和QFH分別為系統內某點的無功電源與無功負荷的電壓特性曲線。假設這時所有的無功電源容量都已調至最大。在某一時刻,無功電源和無功負荷在點1達到平衡,運行電壓為U1。隨著無功負荷的增長(增加值為ΔQFH1),由于無功電源已不能增加,實際運行點不是QFH2上對應U1的點,而是在QFH2與QF的交點2處,運行電壓為U2。同理,當無功負荷繼續增加ΔQFH2時,實際運行點是QFH3與QF的切點3處,此點dQ/dU=0,運行電壓為ULJ。我們稱ULJ為臨界電壓。
電力系統運行電壓如果等于(或低于)臨界電壓,那么,如擾動使負荷點的電壓下降,將使無功電源永遠小于無功負荷,從而導致電壓不斷下降最終到零(如果無功負荷增加很多,以致使QFH不能和QF 曲線相交時,電壓會迅速下降至零)。這種電壓不斷下降最終到零的現象稱為電壓崩潰?;蛘呓凶鲭娏ο到y電壓不穩定。
電壓降落的持續時間一般較長,從幾秒到幾十分鐘不等,電壓崩潰會導致系統大量損失負荷,甚至大面積停電或使系統(局部電網)瓦解。
23、什么叫頻率崩潰?
答:如圖所示:B和A分別為發電機和負荷的有功頻率特性曲線。在某一時刻,發電機和負荷的有功負荷在點0達到平衡,系統頻率為f0。隨著有功負荷的增長,由于發電機調速器的作用,發電機和負荷的有功負荷在點1達到平衡,系統頻率為f1。當有功負荷繼續增加時(經過點2后),由于發電廠的汽壓、供水量、水頭等隨頻率的變化而下降,所以出力不僅不可能增大,反而是隨著頻率的下降而下降。即發電機的實際出力特性是沿曲線2-3-4變化的。當有功負荷的增加使發電機和負荷的有功頻率特性曲線相切時(對應點3),此點,dP/df=0,運行頻率為fLJ。我們稱fLJ為臨界頻率。
電力系統運行頻率如果等于(或低于)臨界頻率,那么,如擾動使系統頻率下降,將迫使發電機出力減少,從而使系統頻率進一步下降,有功不平衡加劇,形成惡性循環,導致頻率不斷下降最終到零(如果有功負荷增加很多或大機組低頻保護動作掉閘,以致使A不能和B曲線相交時,系統頻率會迅速下降至零)。這種頻率不斷下降最終到零的現象稱為頻率崩潰?;蛘呓凶鲭娏ο到y頻率不穩定。
24、什么叫低頻振蕩?產生的主要原因是什么?
答:并列運行的發電機間在小干擾下發生的頻率為0.2~2.5赫茲范圍內的持續振蕩現象叫低頻振蕩。
低頻振蕩產生的原因是由于電力系統的負阻尼效應,常出現在弱聯系、遠距離、重負荷輸電線路上,在采用快速、高放大倍數勵磁系統的條件下更容易發生。
25、電力系統過電壓分幾類?其產生原因及特點是什么?
答:電力系統過電壓分以下幾種類型:
(1)大氣過電壓:
由直擊雷引起,特點是持續時間短暫,沖擊性強,與雷擊活動強度有直接關系,與設備電壓等級無關。因此,220KV以下系統的絕緣水平往往由防止大氣過電壓決定。
(2)工頻過電壓:
由長線路的電容效應及電網運行方式的突然改變引起,特點是持續時間長,過電壓倍數不高,一般對設備絕緣危險性不大,但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用。
(3)操作過電壓:
由電網內開關操作引起,特點是具有隨機性,但最不利情況下過電壓倍數較高。因此,330KV及以上超高壓系統的絕緣水平往往由防止操作過電壓決定。
(4)諧振過電壓:
由系統電容及電感回路組成諧振回路時引起,特點是過電壓倍數高、持續時間長。
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