浅析预防电压崩溃的工作措施

童丽

摘 要：本文对国内、外电压稳定性的研究现状进行了概述，特别介绍了电压崩溃的概念、物理解释及电压崩溃的防范措施。

关键词：电压稳定性；电压崩溃；预防措施

一、国际形势

（1）因能源基地远离负荷中心，这就造成线路电抗和传输功率的增大及潮流的不合理分布，从而使系统稳定性下降。（2）发电机单机容量的增大带来发电机同步电抗增大和机组惯性时间常数减小，这两者的后果都将恶化系统的稳定性。（3）输电线路容量增大。这样，当线路因事事故断开时，送、受端系统出现更大的功率缺额，增加了对电力系统稳定性的威胁。（4）输电线路的多回路增加了线路间多重故障的可能性。

二、国内形势

在我国电压不稳定和电压崩溃出现的条件同样存在。目前国内电压不稳定问题“暴露不突出”，原因之一可能是出于大多数有载调压变压器分接頭（LTC）未投入自动切换和电力部门采取甩负荷的措施，而后一措施是防止电压不稳定的最后一道防线，不应过早和过分的使用。为了提高可靠性，甩负荷的使用将会受到越来越大的限制。因此，在我国应加紧电压稳定问题的研究。

三、从电压研究的内容来看主要分三方面：一是电压崩溃的概念；二是电压崩溃的物理解释；三是关于电压崩溃的预防措施

1.电压崩溃的概念。在电力系统中，人们把因扰动、负荷增大或系统变更后造成大面积、大幅度电压持续下降，并且运行人员和自动系统的控制无法终止这种电压衰落的情况称之为电压崩溃。这种电压的衰落可能只需几秒钟，也可能长达10～20min，甚至更长，电压崩溃是电压失稳的最明显的特征，它会导致系统瓦解。

2.电压崩溃的物理解释。对于电压崩溃现象的物理解释主要有：P―V曲线解释、无功功率平衡解释、OLTC负调压作用解释、同步马达解释和电网动态特性和负荷动态特性相互作用的解释。

（1）P―V曲线解释。在简单系统中，当负荷功率因数不变时，负荷节点的有功功率和电压幅值的关系曲线就是P―V曲线。

（2）无功功率解释。在电力系统中电压水平的高低主要受无功功率的影响，这自然使人们把电压崩溃与某种形式的无功功率的不平衡联系起来，许多文献中都把电压失稳归因于系统不能满足无功功率需求的增加。

（3）有载调压变压器的负调压作用。在正常情况下，有载调压变压器增大变比，将使副边电压上升，保证副边电压运行于给定的整定值，但是，但负荷特别重时，有载调压变压器增大变比，则可能使电压反而下降，导致有载调压变压器在达到上限以前反复调节，副边电压不断下降，这就是负调压作用。

（4）同步马达解释。在主要的重负荷中心往往装有与电力系统其它部分保持同步运行的发电机。有学者认为，在电压稳定研究中，采用同步电动机来表示这样的负荷中心应该能更好地反映负荷特性，以同步电动机和无穷大电源构成的简单系统为例，采用解析的小干扰分析和定性的物理讨论相结合的方法，提出了同步电动机为维持功率平衡增大电流，负荷特性与网络特性相互作用导致电压崩溃机理的解释。

（5）电网动态特性和负荷动态特性相互作用的解释。有学者提出电压失稳的根本原因在于负荷为维持有功功率平衡而自动调节其等效导纳的特性和网络的P―G曲线的锥形特性、V―G特性曲线单调下降特性，以及负荷特性和网络特性的相互作用。目前，针对导致电压不稳定，电压崩溃的主要因素这一问题，主流观点是：电压稳定性就是负荷稳定性。针对负荷的非线性性质和动态性质，及其对电压稳定性的影响，进行了大量的研究工作，主要成果如下：负荷的静态非线性性质可以用电压的指数模型或多项式模型来描述；对于短期电压稳定问题，可采用计及感应电动机特性的综合模型来描述其动态特性；对于长期电压稳定问题，可采用综合负荷模型；对于一个实际的电力系统，如何获得其具体参数是一个关键问题，电压稳定的分析结果对这些参数较为敏感。这种观点的不足之处在于：尽管负荷的非线性性质和动态性质对电压稳定性有重大影响，但是电压降落发生在输电网，正是因为某些输电线路上的电压降落不断增大，才导致了电压不稳定，崩溃，因此，负荷的非线性性质和动态性质只是导致了电压不稳定，崩溃的外因，而输电网络的特性才是内因。目前，基于输电网络的传输极限的电压不稳定，电压崩溃机理研究开展的比较多。但是。没有充分研究输电网络的动态特性。因此无法仿真得到电压不稳定，电压崩溃的过程。无法全面、清晰地解释导致了电压不稳定，崩溃现象以及目前防止电压不稳定，崩溃的措施的合理程度。为了寻求较快的分析方法，在电压稳定性的模型如何简化这一问题上，最主流的观点是：利用短期现象和长期现象之间存在的时间上的可分性，在研究长期现象时，对快子系统用伪静态来近似定义。在研究短期动态是，可以近似认为慢变量在快暂态期间是常数。这种观点过于直观，可能忽视了导致了电压不稳定/崩溃的主要动态因素。

3 电压崩溃的预防措施

3.1常规措施：①在规划设计时配备足够的无功功率补偿电源，达到分层分区基本平衡；②在发生无功功率缺额时，应充分利用发电机和调相机的事故过负荷能力，采用强励装置和自动励磁调节器；③将可供投切的静电电容器和可控静止补偿器投入运行；④必要时应切除部分负荷，或按低电压自动切除负荷。

3.2其他措施：①依照无功分层分区就地平衡的原则，安装足够容量的无功补偿设备，这是做好电压调整、防止电压崩溃的基础；②在正常运行中要备有一定的可以瞬时自动调出的无功功率备用容量；③正确使用有载调压变压器；④避免远距离、大容量的无功功率输送；超高压线路的充电功率不宜作补偿容量使用，防止跳闸后电压大幅度波动。

四、结束语

尽管电压稳定性问题及其相关现象十分复杂，人们已在电压失稳机理的研究方面取得了不少成果，提出了各类电压失稳的防范措施。随着电压稳定性问题研究的不断深入，人们需要提出更为准确的电压稳定性指标和实用判据，需要编制实用化的电稳定性分析软件，实现有效的电压稳定安全评估体系，以减少、消除电压稳定问题造成的危害。

参考文献：

[1][美]CARSON W.TAYLOR.王伟胜译.电力系统电压稳定.中国电力出版社，2002.

[2]周双喜等.电力系统电压稳定性及其控制.中国电力出版社，2004.

[3]程浩忠等.电力系统无功与电压稳定性.中国电力出版社，2004.

[4]潘文霞等.电力系统电压稳定性研究综述.电网技术，2001.