影响电压稳定性的因素分析

来源:用户上传      作者: 余明星

　　摘要：随着电力系统的不断发展，用电量的不断增加，电网的不断扩大，电力系统中稳定性也变得越来越重要。本文着重介绍电力系统中对电压稳定性影响的因素，从而来透析电压稳定性在整个电力系统中的重要性。
　　关键词：影响 电压稳定性 因素
　　
　　一、电压稳定性
　　电压稳定性时整个电力系统正常运作的保障，它是电力系统在额定的运行条件下和遭受外部干扰后系统中所有的母线都能持续地保持可接受的电压的能力。当有外部干扰或改变系统条件下，从而造成了渐进的、不可控制的电压降落，那么电压就处于不稳定状态了。电压不稳定通常情况下是局部现象，但这容易导致连锁反应，从而导致整个电力系统的电压崩溃。在功角稳定性中，同步发电机的转矩平衡而决定其稳定性；在电压稳定性中，所有母线都持续保持可接受的电压时，功角失稳并不能影响电压的稳定性，但持续能力的消退会引起功角失稳，从而导致电压的不稳定。
　　
　　二、影响电压稳定性的内在因素
　　从 公式中不难发现，当电阻R和电抗X一定的条件下，电压的损耗和输送的功率（有功功率和无功功率）有很大关系。当有功功率确定时，电压损耗则取决于无功功率的变化；当节点的无功功率和负荷消耗无功功率能达到平衡时，电压则处于稳定状态。相反，当整个电力系统无法维持这种平衡的时候，无功功率缺失，电压的持续性不能保持，呈逐渐下降趋势，从而导致了电压的崩溃，电压即处于不稳定状态。
　　电力系统的无功功率的平衡主要是有系统中参与运作的所有电力设备所产生的无功功率而决定的。在互联系统中，电力系统各元件的动态特性是影响电压稳定性的重要因素。发电机、变压器和电容器等设备会对电压的变化作出相应的反应，这种反应有时是有利于电压的稳定的，而有时则会加剧电压的不稳定。如当大量的并联电容器在使用过程中，电容器的电压下降后，输出的无功功率与电压平方成正比时，则会使电压的持续性下降，从而加剧电压的不稳定。在电压的持续性下降的过程中，采用手动或自动装置对系统负荷进行调整，对电压稳定性也能起到一定的积极作用。
　　
　　三、影响电压稳定性因素分析
　　影响电压稳定性的因素是复杂多变的，本文从发电机、电容器、无功电源和负荷的无功电压四个方面进行分析：
　　1、同步发电机的无功电压的影响
　　同步发电机无功电压是由自动调节励磁装置而决定。发电机通过自动电压调节器进行励磁控制，励磁装置将发电机的端电压和输出的无功电流分量的静态关系整合为一条线。当发电机的端电压小于空载电压时，发电机过激磁，输出无功功率，此时为迟相运行。
　　而当发电机的端电压大于空载电压时，发电机欠激磁，发电机吸收无功功率，此时为进相运行。当发电机的容量很大的时候，发电机端电压发生小变化，无功功率就会发生大的变化，通过二次调节，端电压就能维持稳定。
　　同步发电机的工作机制能有效地维持电压的稳定。当同步发电机端电压过低是，同步发电机的运行点将达到转子电流饿极限，一旦达到极限，同步发电机将失去对系统电压的支撑作用；相反，当发电机能维持端电压的时候，也就提供了充足的无功容量，从而起到维持电压的稳定。
　　2、并联电容器对电压稳定性的影响
　　并联电容器是电力系统中的无功补偿装置，且具有低廉的价格。机械投切式的并联电容器主要用于负荷区域的主变电站，通过无功功率的平衡作用来达到稳定输电系统的电压稳定。并联电容器输出的无功功率一般为QC=U2/XC。当整个电力系统的电压持续下降的时候，并联电容器的输出无功功率平方也随之减小，在系统紧急情况下，这一特点对电压的稳定性将产生不利的影响。当系统无功缺失条件下，通过增加电容器的组数来增加无功的补偿量，此时机械投切式的并联电容器组的速度是关键，若速度过慢，则不能增加足够饿无功补偿量，从而导致电压的不稳也正因此，电压的崩溃还可能由于过量的并联电压的使用的更加严重。
　　3、无功电源对电压稳定的影响
　　静止的无功发生器具有连续输出从额定感性无功到额定容性无功的能力，且具有输出无功电流谐波小、输出无功动态响应速度快的特点；装置具有完善的分级保护，在系统和装置自身故障时能够正确动作，对装置自身起到保护作用。静止的无功发生器是通过从电力网中吸收或者是向电力网中输送可连续条件的无功功率来达到维持电压平衡的。通常情况下，静止无功发生器吸收电网中的无功功率，当电力系统发生扰动时，静止无功发生器的功能发生转变，由吸收无功功率转变为输出无功功率。静止无功发生器的响应速度也高于其他电压调节装置，响应时间一般在0.1S-0.5S左右。
　　4、负荷的无功电压对电压稳定性的影响
　　尽管影响电压稳定性的因素颇多，但负荷特性对电压稳定性的影响却是最直接的因素。在负荷中，电动机是消耗电力总供给的主要构件，而电动机中又一异步电动机为主。当电压下降时，异步电动机吸收无功功率的特性首先先进，然后随着电压的持续下降反而上升。异步电动机所带的负荷越重，临界电压就越高，系统就更容易发生电压的不稳定。
　　由此可看出，电动机消耗无功功率随电压的下降而先下降后上升的特性，对与整个电力系统的电压稳定性时具有较大的破坏作用的。
　　研究影响电压稳定性的因素，对于减少电压崩溃，保持电压稳定具有积极意义，在电力系统中，电压的稳定性研究也将成为重点研究内容，本文所探究的，只是电压稳定性研究的一个节点，笔者相信，通过对电压稳定性研究，定能促进电力系统更好更快的发展。
　　
　　参考文献：
　　[1] 韩祯祥：电力系统稳定[M]中国电力出版社1995。
　　[2] 王新宝：电力系统电压稳定的研究[D]浙江大学2004。
　　[3] 段献忠、包黎昕：电力系统电压稳定分析和动态负荷建模[J]电力系统自动化1999年19期。

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