童麗

摘 要：本文對(duì)國(guó)內(nèi)、外電壓穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，特別介紹了電壓崩潰的概念、物理解釋及電壓崩潰的防范措施。

關(guān)鍵詞：電壓穩(wěn)定性；電壓崩潰；預(yù)防措施

一、國(guó)際形勢(shì)

（1）因能源基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，這就造成線路電抗和傳輸功率的增大及潮流的不合理分布，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。（2）發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大帶來(lái)發(fā)電機(jī)同步電抗增大和機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)減小，這兩者的后果都將惡化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）輸電線路容量增大。這樣，當(dāng)線路因事事故斷開(kāi)時(shí)，送、受端系統(tǒng)出現(xiàn)更大的功率缺額，增加了對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的威脅。（4）輸電線路的多回路增加了線路間多重故障的可能性。

二、國(guó)內(nèi)形勢(shì)

在我國(guó)電壓不穩(wěn)定和電壓崩潰出現(xiàn)的條件同樣存在。目前國(guó)內(nèi)電壓不穩(wěn)定問(wèn)題“暴露不突出”，原因之一可能是出于大多數(shù)有載調(diào)壓變壓器分接頭（LTC）未投入自動(dòng)切換和電力部門采取甩負(fù)荷的措施，而后一措施是防止電壓不穩(wěn)定的最后一道防線，不應(yīng)過(guò)早和過(guò)分的使用。為了提高可靠性，甩負(fù)荷的使用將會(huì)受到越來(lái)越大的限制。因此，在我國(guó)應(yīng)加緊電壓穩(wěn)定問(wèn)題的研究。

三、從電壓研究的內(nèi)容來(lái)看主要分三方面：一是電壓崩潰的概念；二是電壓崩潰的物理解釋；三是關(guān)于電壓崩潰的預(yù)防措施

1.電壓崩潰的概念。在電力系統(tǒng)中，人們把因擾動(dòng)、負(fù)荷增大或系統(tǒng)變更后造成大面積、大幅度電壓持續(xù)下降，并且運(yùn)行人員和自動(dòng)系統(tǒng)的控制無(wú)法終止這種電壓衰落的情況稱之為電壓崩潰。這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長(zhǎng)達(dá)10～20min，甚至更長(zhǎng)，電壓崩潰是電壓失穩(wěn)的最明顯的特征，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。

2.電壓崩潰的物理解釋。對(duì)于電壓崩潰現(xiàn)象的物理解釋主要有：P―V曲線解釋、無(wú)功功率平衡解釋、OLTC負(fù)調(diào)壓作用解釋、同步馬達(dá)解釋和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性和負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性相互作用的解釋。

（1）P―V曲線解釋。在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)不變時(shí)，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率和電壓幅值的關(guān)系曲線就是P―V曲線。

（2）無(wú)功功率解釋。在電力系統(tǒng)中電壓水平的高低主要受無(wú)功功率的影響，這自然使人們把電壓崩潰與某種形式的無(wú)功功率的不平衡聯(lián)系起來(lái)，許多文獻(xiàn)中都把電壓失穩(wěn)歸因于系統(tǒng)不能滿足無(wú)功功率需求的增加。

（3）有載調(diào)壓變壓器的負(fù)調(diào)壓作用。在正常情況下，有載調(diào)壓變壓器增大變比，將使副邊電壓上升，保證副邊電壓運(yùn)行于給定的整定值，但是，但負(fù)荷特別重時(shí)，有載調(diào)壓變壓器增大變比，則可能使電壓反而下降，導(dǎo)致有載調(diào)壓變壓器在達(dá)到上限以前反復(fù)調(diào)節(jié)，副邊電壓不斷下降，這就是負(fù)調(diào)壓作用。

（4）同步馬達(dá)解釋。在主要的重負(fù)荷中心往往裝有與電力系統(tǒng)其它部分保持同步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。有學(xué)者認(rèn)為，在電壓穩(wěn)定研究中，采用同步電動(dòng)機(jī)來(lái)表示這樣的負(fù)荷中心應(yīng)該能更好地反映負(fù)荷特性，以同步電動(dòng)機(jī)和無(wú)窮大電源構(gòu)成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)為例，采用解析的小干擾分析和定性的物理討論相結(jié)合的方法，提出了同步電動(dòng)機(jī)為維持功率平衡增大電流，負(fù)荷特性與網(wǎng)絡(luò)特性相互作用導(dǎo)致電壓崩潰機(jī)理的解釋。

（5）電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性和負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性相互作用的解釋。有學(xué)者提出電壓失穩(wěn)的根本原因在于負(fù)荷為維持有功功率平衡而自動(dòng)調(diào)節(jié)其等效導(dǎo)納的特性和網(wǎng)絡(luò)的P―G曲線的錐形特性、V―G特性曲線單調(diào)下降特性，以及負(fù)荷特性和網(wǎng)絡(luò)特性的相互作用。目前，針對(duì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰的主要因素這一問(wèn)題，主流觀點(diǎn)是：電壓穩(wěn)定性就是負(fù)荷穩(wěn)定性。針對(duì)負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)，及其對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，進(jìn)行了大量的研究工作，主要成果如下：負(fù)荷的靜態(tài)非線性性質(zhì)可以用電壓的指數(shù)模型或多項(xiàng)式模型來(lái)描述；對(duì)于短期電壓穩(wěn)定問(wèn)題，可采用計(jì)及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)特性的綜合模型來(lái)描述其動(dòng)態(tài)特性；對(duì)于長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定問(wèn)題，可采用綜合負(fù)荷模型；對(duì)于一個(gè)實(shí)際的電力系統(tǒng)，如何獲得其具體參數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，電壓穩(wěn)定的分析結(jié)果對(duì)這些參數(shù)較為敏感。這種觀點(diǎn)的不足之處在于：盡管負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)對(duì)電壓穩(wěn)定性有重大影響，但是電壓降落發(fā)生在輸電網(wǎng)，正是因?yàn)槟承┹旊娋€路上的電壓降落不斷增大，才導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰，因此，負(fù)荷的非線性性質(zhì)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)只是導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰的外因，而輸電網(wǎng)絡(luò)的特性才是內(nèi)因。目前，基于輸電網(wǎng)絡(luò)的傳輸極限的電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰機(jī)理研究開(kāi)展的比較多。但是。沒(méi)有充分研究輸電網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性。因此無(wú)法仿真得到電壓不穩(wěn)定，電壓崩潰的過(guò)程。無(wú)法全面、清晰地解釋導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定，崩潰現(xiàn)象以及目前防止電壓不穩(wěn)定，崩潰的措施的合理程度。為了尋求較快的分析方法，在電壓穩(wěn)定性的模型如何簡(jiǎn)化這一問(wèn)題上，最主流的觀點(diǎn)是：利用短期現(xiàn)象和長(zhǎng)期現(xiàn)象之間存在的時(shí)間上的可分性，在研究長(zhǎng)期現(xiàn)象時(shí)，對(duì)快子系統(tǒng)用偽靜態(tài)來(lái)近似定義。在研究短期動(dòng)態(tài)是，可以近似認(rèn)為慢變量在快暫態(tài)期間是常數(shù)。這種觀點(diǎn)過(guò)于直觀，可能忽視了導(dǎo)致了電壓不穩(wěn)定/崩潰的主要?jiǎng)討B(tài)因素。

3 電壓崩潰的預(yù)防措施

3.1常規(guī)措施：①在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)配備足夠的無(wú)功功率補(bǔ)償電源，達(dá)到分層分區(qū)基本平衡；②在發(fā)生無(wú)功功率缺額時(shí)，應(yīng)充分利用發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)的事故過(guò)負(fù)荷能力，采用強(qiáng)勵(lì)裝置和自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器；③將可供投切的靜電電容器和可控靜止補(bǔ)償器投入運(yùn)行；④必要時(shí)應(yīng)切除部分負(fù)荷，或按低電壓自動(dòng)切除負(fù)荷。

3.2其他措施：①依照無(wú)功分層分區(qū)就地平衡的原則，安裝足夠容量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，這是做好電壓調(diào)整、防止電壓崩潰的基礎(chǔ)；②在正常運(yùn)行中要備有一定的可以瞬時(shí)自動(dòng)調(diào)出的無(wú)功功率備用容量；③正確使用有載調(diào)壓變壓器；④避免遠(yuǎn)距離、大容量的無(wú)功功率輸送；超高壓線路的充電功率不宜作補(bǔ)償容量使用，防止跳閘后電壓大幅度波動(dòng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

盡管電壓穩(wěn)定性問(wèn)題及其相關(guān)現(xiàn)象十分復(fù)雜，人們已在電壓失穩(wěn)機(jī)理的研究方面取得了不少成果，提出了各類電壓失穩(wěn)的防范措施。隨著電壓穩(wěn)定性問(wèn)題研究的不斷深入，人們需要提出更為準(zhǔn)確的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)和實(shí)用判據(jù)，需要編制實(shí)用化的電穩(wěn)定性分析軟件，實(shí)現(xiàn)有效的電壓穩(wěn)定安全評(píng)估體系，以減少、消除電壓穩(wěn)定問(wèn)題造成的危害。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]CARSON W.TAYLOR.王偉勝譯.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定.中國(guó)電力出版社，2002.

[2]周雙喜等.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性及其控制.中國(guó)電力出版社，2004.

[3]程浩忠等.電力系統(tǒng)無(wú)功與電壓穩(wěn)定性.中國(guó)電力出版社，2004.

[4]潘文霞等.電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究綜述.電網(wǎng)技術(shù)，2001.