【正文】 措施主要有三方面：①改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)；②采用附加裝置提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性；③改善電力系統(tǒng)運行方式及其他措施。 出版社 電子系統(tǒng) 78 改善基本元件的特性和參數(shù) 原動機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)、變壓器、輸電線路、開關設備和保證電力系統(tǒng)無功平衡的補償設備，都是電力系統(tǒng)的基本元件。這些基本元件的特性和參數(shù)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有直接的重要影響。因此，可以通過改善這些基本元件的特性和參數(shù)來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （ 1）改善發(fā)電機及其勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性 發(fā)電機本身的參數(shù)主要是指發(fā)電機的電抗 Xd,X′d ， Xq，電磁時間常數(shù) T′d0和慣性時間常數(shù) TJ等。發(fā)電機的電抗在系統(tǒng)總電抗中所占比重很大。因此，減小發(fā)電機電抗可以提高系統(tǒng)的功率極限和輸送能力。發(fā)電機的慣性時間常數(shù)對暫態(tài)穩(wěn)定有著重要的影響。發(fā)電機的相對加速度為 α =ωNΔ PaTJ，增大TJ可以減小相對加速度 α ，從而減小發(fā)電機受擾動后轉(zhuǎn)子相對動能的變化量，有利于提高暫態(tài)穩(wěn)定。 出版社 電子系統(tǒng) 79 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)電機無一例外地都裝設有自動勵磁調(diào)節(jié)器。所指發(fā)電機的特性就包括其勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性。發(fā)電機裝設自動調(diào)節(jié)勵磁器后，可以大大提高功率極限。這是因為，隨著發(fā)電機機端電壓 UG的下降，勵磁調(diào)節(jié)器將增大勵磁電流，使發(fā)電機電勢 Eq增大，直到端電壓 UG恢復或接近整定值 UG0。當發(fā)電機裝設比例式勵磁調(diào)節(jié)器時，可保持暫態(tài)電勢 Eq′ 為常數(shù)，這相當于將發(fā)電機的電抗 Xd減小為暫態(tài)電抗 X′d 。如果按運行參數(shù)的變化率自動調(diào)節(jié)勵磁，則可以維持發(fā)電機的端電壓 UG等于常數(shù)。 自動勵磁調(diào)節(jié)對改善暫態(tài)穩(wěn)定性也有明顯作用。當系統(tǒng)發(fā)生故障而使發(fā)電機的端電壓低于 85％～ 90％額定電壓時，強行勵磁裝置將迅速而大幅度地增加勵磁電壓，減小 E′q 的衰減程度，從而提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。強行勵磁的效果與強勵倍數(shù)。 出版社 電子系統(tǒng) 80 （ 2）快速關閉汽門（改善原動機調(diào)節(jié)特性） 輸電系統(tǒng)受到大干擾后，發(fā)電機輸出的電磁功率會突然變化，而原動機的功率幾乎不變。故很難滿足要求。因此，提出了原動機故障調(diào)節(jié)的設想，即根據(jù)故障情況快速關閉汽門，快速地調(diào)節(jié)原動機功率，以增大可能的減速面積，從而保持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，如圖 10 31（ a）所示。目前在汽輪機上使用的快速動作汽門，可在 50%以上的功率，提高暫態(tài)穩(wěn)定極限約20%~30%。為了減小功角的振蕩幅度，可以在功角開始減小時重新開啟汽門，就能在第一次振蕩的后半周期使減速面積減小 S123，從而減小功角的振蕩幅度，如圖 （ b）所示。實際應用中，可根據(jù)發(fā)電機功角的變化情況交替關、開快速汽門。 出版社 電子系統(tǒng) 81 圖 快速調(diào)節(jié)汽門的作用 （ 3）減小變壓器電抗 變壓器電抗在系統(tǒng)總電抗中占有相當?shù)谋戎?。特別是對于發(fā)電機電抗較?。ㄈ缬袆畲耪{(diào)節(jié)的發(fā)電機用暫態(tài)電抗 X′d 表征時）、輸電線路已采取措施減小其電抗后的超高壓輸電系統(tǒng)。 出版社 電子系統(tǒng) 82 （ 4）改善繼電保護和開關設備特性 快速切除短路故障，對于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性有著決定性的意義。由等面積定則可知，快速切除故障既減小加速面積，又增大減速面積，從而可提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。如圖 ，若在 δ 2切除故障，由于加速面積大于減速面積，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定；而若能在 δ 1切除故障。 圖 快速切除故障對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響 出版社 電子系統(tǒng) 83 暫態(tài)穩(wěn)定性的影響輸電系統(tǒng)中的短路故障大多是由閃絡放電造成，是暫時性的。在切斷故障線路并經(jīng)過一段電弧熄滅和空氣去游離的時間之后，短路故障便完全消除。這時，如果將線路重新投入系統(tǒng)，它便能繼續(xù)正常工作且有效增大可能的減速面積。 圖 自動重合閘的作用 出版社 電子系統(tǒng) 84 采用按相重合閘應特別注意的問題是，在短路相被切除后，其他兩相導線仍然帶電。由于相間電容的耦合作用，被切除相仍然有相當高的電壓，使電弧不易熄滅；同時由于相間電容的作用，從完好相經(jīng)過相間耦合電容到故障相再經(jīng)過短路點到大地，形成電容電流的通路（如圖 ）。 圖 線路電容產(chǎn)生的潛供電流 出版社 電子系統(tǒng) 85 （ 5）改善輸電線路特性 改善輸電線路的特性，主要任務是減小其電抗。輸電線路的電抗在系統(tǒng)總電抗中所占比例較大，特別是遠距離輸電線路，有時可達系統(tǒng)總電抗的一半。因此，減小輸電線的電抗對提高系統(tǒng)的功率極限和穩(wěn)定性有著重要的作用。目前常采用的方法有：串聯(lián)電容補償、采用分裂導線、提高輸電線路的電壓等級等。其中，串聯(lián)電容補償需要增加設備，將在后面介紹。 輸電線路的額定電壓是影響輸送能力的重要因素。 （ 6）采用直流輸電 直流輸電是將發(fā)送端的交流電經(jīng)升壓整流后，通過超高壓直流線路送到接收端，經(jīng)逆變成交流后再送入接收端交流系統(tǒng)。 出版社 電子系統(tǒng) 86 采用附加裝置 （ 1）采用串聯(lián)補償電容 在輸電線路上串聯(lián)接入靜電電容器可減小線路的等值電抗、提高功率極限，其電抗由原來的 XL減小到 (XL－ XC)，即利用電容器的容抗補償線路的感抗。采用此方法要解決的關鍵問題是采用多大的補償度。補償度（ KC）是指串聯(lián)電容器的容抗與線路感抗之比的百分數(shù)，即 KC=XCXL 100%。補償度過大，可能產(chǎn)生過電壓、繼電保護誤動、次同步諧振、鐵磁諧振等問題。通常的經(jīng)濟補償度約為 25%～ 60%。 （ 2）發(fā)電機電氣制動 電氣制動是當系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，在送端發(fā)電機上投入電阻以消耗發(fā)電機發(fā)出的有功功率（即增大電磁功率），從而減小發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的過剩功率，達到提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的目的。投入的電阻稱為制動電阻。 出版社 電子系統(tǒng) 87 采用電氣制動提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時，制動電阻的大小及其投切時間要選擇得恰當，以防欠制動或過制動。 圖 電氣制動 （ a）系統(tǒng)接線圖； (b)功率特性 出版社 電子系統(tǒng) 88 （ 3）變壓器中性點經(jīng)小電阻接地 變壓器中性點經(jīng)小電阻接地的情形如圖 。短路時，零序電流通過接地電阻 Rg時要消耗有功功率，因而使發(fā)電機輸出的電磁功率增加，轉(zhuǎn)子軸上的不平衡功率減小，從而減小發(fā)電機的相對加速度，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。與電氣制動類似，必須合理選擇中性點接地電阻的大小。 圖 變壓器中性點經(jīng)小電阻接地 (a)系統(tǒng)接線圖； (b)零序網(wǎng)絡； (c)短路時的復合序網(wǎng) 出版社 電子系統(tǒng) 89 （ 4)設置中間開關站 對雙回路的輸電線路而言，切除故障一回路后，線路阻抗將增大一倍，故障后的功率極限將降低很多，這對暫態(tài)穩(wěn)定和故障后的小干擾穩(wěn)定都不利。特別是超高壓遠距離輸電線的阻抗占系統(tǒng)總阻抗的比例很大，這影響就更大。 改善運行條件 （ 1）正確制定電力系統(tǒng)運行的參數(shù) 對運行中的電力系統(tǒng)，在制訂運行方式和調(diào)度管理時，應正確規(guī)定系統(tǒng)的運行參數(shù)，以保證和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。主要從以下幾方面考慮： ①正確規(guī)定輸電線路的輸送功率值。 ②提高電力系統(tǒng)運行的電壓水平。 ③利用調(diào)度自動化系統(tǒng)提供的信息及時調(diào)整運行方式。 出版社 電子系統(tǒng) 90 （ 2）切除部分發(fā)電機和負荷 切除部分發(fā)電機對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，如圖 。雖然這時等值發(fā)電機的電抗也增大了，使功率特性略有下降。 圖 切機對暫態(tài)穩(wěn)定的影響 出版社 電子系統(tǒng) 91 （ 3）系統(tǒng)解列、異步運行和再同步 合理采用各種措施之后，可以大大提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但不能保證破壞系統(tǒng)穩(wěn)定的事故絕對不發(fā)生。因為可能出現(xiàn)未能預料的嚴重事故，甚至是多重事故，使系統(tǒng)仍有可能失去穩(wěn)定。 如果系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞不是由發(fā)電機本身的故障而引起的，可以考慮允許因穩(wěn)定破壞而轉(zhuǎn)入異步運行的汽輪發(fā)電機繼續(xù)留在系統(tǒng)中工作，并采取措施促使發(fā)電機恢復同步運行。 當個別汽輪發(fā)電機因勵磁系統(tǒng)的故障而失磁時，只要故障不危及發(fā)電機組的繼續(xù)運行且系統(tǒng)中無功電源充足，也可以不立即切除失磁的發(fā)電機而讓它在系統(tǒng)中短時間異步運行，待勵磁系統(tǒng)故障消除后，重新投入勵磁，使它恢復正常的同步運行。 出版社 電子系統(tǒng) 92 小 結(jié) 本章首先給出了電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的概念；再以簡單輸電系統(tǒng)為例，導出了同步發(fā)電機幾個假設條件下的電磁功率特性，即發(fā)電機的有功功率的功角特性。接著根據(jù)發(fā)電機功角特性曲線上平衡點的分析結(jié)果，得出了簡單系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的判據(jù)，即 dPedδ 0，以及儲備系數(shù)的概念。 本章還介紹了提高交流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的一般原則和措施，如：采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置；減小線路電抗；快速汽門控制；電氣制動、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地；快速切除短路和自動重合閘等。 出版社 電子系統(tǒng) 93 附錄 Ⅰ 網(wǎng)絡變換的基本公式 出版社 電子系統(tǒng) 94 附錄 Ⅱ 短路電流周期分量計算曲線數(shù)字表 出版社 電子系統(tǒng) 95 出版社 電子系統(tǒng) 96 出版社 電子系統(tǒng) 97 出版社 電子系統(tǒng) 98 出版社 電子系統(tǒng) 99 出版社 電子系統(tǒng) 100 出版社 電子系統(tǒng) 101