電力系統振蕩

電力系統的振蕩有同步振蕩和非同步振蕩兩種情況，能夠保持同步而穩定運行的振蕩稱為同步振蕩，導致失去同步而不能正常運行的振蕩稱為非同步振蕩。

一般指電力系統受到擾動或調節控制的誘發，由本身的電磁特性和機械特性而產生的一種動態過程，表現為電力系統中發電機的轉速、並列運行的發電機間的相對角度、系統的頻率、母線上的電壓、支路中的電流和功率產生波動、偏離正常值，振蕩中心的電壓有大幅度的跌落。

不衰減和增幅的振蕩會破壞電力系統的正常運行，甚至損壞電工設備，導致系統的崩潰。所以通過分析，掌握電力系統的動態特性，採取措施，預防發生振蕩，抑制和消除已發生的振蕩，是保證電力系統安全運行的重要內容。

電力系統振蕩與電力系統穩定密切相關。根據電力系統穩定與否，分同步振蕩和非同步振蕩。如果系統是穩定的，則系統在受到擾動以後，產生的振蕩將在有限的時間內衰減，進而達到新的平衡的運行狀態，稱為同步振蕩。

如果系統是不穩定的，則系統受到擾動后產生的振蕩將導致系統中發電機同步運行的破壞，進而過渡到非同步運行狀態，這種振蕩稱為非同步振蕩。其特徵是系統將不能保持同一個頻率，並且所有的電參量和機械量的波動明顯地偏離額定值。

非同步振蕩會對電力系統的安全產生嚴重的威脅，必須採取調節控制措施。在採取措施后可能再同步成功，即系統重新過渡到同步振蕩而最後達到新的平衡狀態。也可能再同步不成功，則必須進而採取措施將系統不同步的幾部分分解開來，以結束非同步振蕩。

振蕩形式

①低頻振蕩

由於系統中發電機組的電聯繫相對薄弱，阻尼特性很弱，因而在快速勵磁調節的作用下產生負阻尼，系統受到擾動后發生長時間不衰減的振蕩。現代電力系統中遇到的這種振蕩，頻率範圍常在0.1～2.5赫。

②次周期振蕩

由於大型發電機組（長軸）的機械參數和電設備的電磁參數相互匹配而產生的頻率略低於同步頻率的振蕩。

實際電力系統中，振蕩事故的發生往往可能是上述幾種振蕩的交替發生。

事故分析

例如，1974年5月28日中國西北330千伏超高壓電力系統發生的振蕩事故，先是在220千伏線路發生短路跳閘甩負荷，隨後造成330千伏線路同步振蕩，失去同步約3秒，造成非同步振蕩約10秒，再同步成功后，又進入同步振蕩，而後衰減到新的穩態運行方式，全過程約30秒。

主要原因1、輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態穩定破壞。2、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。3、環狀系統(或並列雙回線)突然開環，使兩部分系統聯繫阻抗突然增大，引啟動穩定破壞而失去同步。4、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。低頻振蕩產生的原因是由於電力系統的負阻尼效應，常出現在弱聯繫、遠距離、重負荷輸電線路上，在採用現代、快速、高放大倍數勵磁系統的條件下更容易發生。振蕩預防1、提高穩定水平，電力系統的振蕩在小系統內是比較常見的，在大系統內發生的很少。但它的危害也是比較可怕的，是必須要預防的。2、在小系統內發生較多，主要是在小系統內有很多不很穩定的負荷，系統內的電站都比較小，在它的負荷發生較大的變化時很難使系統穩定，也很可能發生震蕩。3、在小系統內有時有的設備的安裝不合也有可能引起系統的振蕩。如開關處安的阻容吸收器大小的不合適而引起了一次系統的小小振蕩。處理方式若發生趨向穩定的振蕩，即愈振蕩愈小，則不需要什麼操作，做好處理事故的思想準備就行。若造成失步，則要儘快創造恢復同步的條件。1、增加發電機勵磁。對於有自動電壓調節器的發電機，在1min內不得干涉自動電壓調節器和強勵裝置的動作，對於無自動電壓調節器的發電機，則要手動增加勵磁。增加勵磁的作用，是為了增加定轉子磁極間的拉力，以消弱轉子的慣性作用，使發電機較宜在到達平衡點附近時被拉入同步。2、若是一台發電機失步，可適當減輕其有功出力，即關小水輪機導葉，這樣容易拉入同步，這好比減小轉子的衝勁。若是系統的兩個部分失去同步，則每個電廠要根據實際情況增加負荷或減少負荷，因為這時送端系統的頻率升高，受端系統的頻率降低，頻率低的電廠應該增加有功出力，同時將電壓提高到最大允許值，頻率高的電廠應該減少有功出力，以降低頻率盡量接近於受端的頻率，同時也要將電壓提高到最大允許值。總之，增加勵磁是必須的。3、按上述方法出力1-2min后仍未進入同步，則需要將失步發電機與系統解列，或者按調度要求，將兩個非同步的系統解列。發電機裝設了快速勵磁系統，或者與電力系統間的聯繫很弱，會引起發電機對電力系統的自發振蕩這類靜態不穩定。事故分析陝甘青330千伏電力系統,1973年以來曾發生多次振蕩事故。按照過去交流台計算穩定的方法，無法算出振蕩失步的過程。用數字計算機和動態模擬試驗的方法，並考慮了一些重要因素的影響，如調速器特性及參數，因而得到較符合實際情況的結果，與典型的1974年5月28日實際系統事故(簡稱5.28事故)錄波圖基本符合。通過330千伏系統振蕩原因及其影響因素的分析，提出了防止系統振蕩失步以及再同步的初步措施。