电力系统典型事故

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1、电压失稳的实际事例 不同类型的电压崩溃： 暂态或长过程 崩溃或非崩溃 纯粹或混杂 （功角和电压稳定）Note :重要的几大事故1987 年 1 月 12 日法国1982 年 8 月 4 日比利时1983年12 月27 日瑞典1987 年 7 月 23 日日本1996 年 7 月 2 日 WSCC1987年1月12日法国（长过程，6-7min.,崩溃，纯粹）YJX袁季修事件发生在法国网的西部，时属冬季，气温较低. 由于照明和热力设备的原因，负荷对 电压十分敏感. 初始状态下，有功/无功功率和电压都属正常状况. 从全国来说，峰荷为5800 万，功率储备590万. 10:55到11:41之间，一些独

2、立的事件使得区域内的3台在线机组（共 四台）相继从网中脱离，留下一台机组运行. 11:28地区调度发出命令，开动燃汽轮机. 在损失了3台机组后的13秒（暂态稳定后），第4机组由励磁电流保护动作而切机，引起地 区电压急剧下降，400KV电压跌至380KV.在30秒的平稳期后，电压继续下跌并波及法国电 网的其它区域，在六分钟内，损失另外9台常规火电机组和核电机组. 11:45到11:50时，总 功率损失为900万瓦（590万）.11:50时，区域的电压稳定在300KV，在部分西部400KV的变电所，电压为180KV，在 由调度中心发令切负荷之后（切断400KV/225KV的变压器后切150万负荷）

3、电压恢复.（注意电压并没有完全崩溃，而是稳定的非常低的水平. 有些电动机负荷已掉电，余下 的负荷对电压更敏感. 在低电压期间，由于热控制而增加负荷，导致负荷功率下降，运行在 P-V 曲线的下半段）事故后的分析表明:* 在规定的时间内，实现了紧急有功支援（起动燃汽轮机、增加水轮机的出力）.*负荷特性为Kpu=1. 4，Kqu=3（考虑了高中压的电容器和热力负荷）.* 11:41 后，第一次电压跌落，负荷减少，使系统能达到一个接近初始状态的运行点.* 11:42 11:45, LTC动作，调整中压电压（20KV）,使负荷稳定，但运行点在恶化，EHV系统 电压下跌，损耗增加，无功出力接近极限.* 1

4、1:45，交流发电机达到无功极限，整个系统出现高度非线性，而且无法分地区控制电压， LTC使系统不稳定，大量发电机跳闸.负荷随电压线性变化.*锁定超高压/高压网的LTC，系统会得到更好的保护.同时，这种效果受负荷动态特性的影 响，不能持续时间长，必须采取紧急措施（如切负荷）* 有些切负荷命令没有得以实现.* 发现发电机最大励磁电流保护的设定和发电机保护的延迟设定的有问题.* 在此事故中，常规的保护表现正常，只是在损失第四台发电机、系统超高压跌到 380KV 时，225KV高压网的高/中变压器变比动作、引起负荷增加，导致电压进一步下跌.分析结果表明，最好的措施是根据电压判据、利用自动设备尽可能快

5、地锁定EHV/HV变压器 变比，从区域控制中心进行紧急状态下的远方负荷切除EHV/HV的LTC锁定自动装置1990 年投入实验，现在法国的七大区域调度的EMS中都配有此装置.同时，事故也引起了 EDF对在线电压安全分析的兴趣.1982年8月4日比利时（长过程， 4. 5min. , 崩溃，纯粹） CWTAYLOR 事故开始是一台70万机组从网中解除进行常规试验， 45秒后自动控制装置减少了另二台机组的无功出力，初始事件后的34分钟，由发电机最大MVAR保护起动切除三台机组.在 3分20秒，某一主电厂的电压跌至82%，在4分30秒，由阻抗继电器动作切除另二台发电 机，引起电压崩溃. 原因是过励磁

6、保护和转子过电流保护缺乏配合.采取二个不同的措施： 区域控制：在电压崩溃的开始，系统可以看作是具有一致的电压水平的不同区域的组合. 在比利时网定义了几个区域，低电压继电器监视各区域150KV母线，如果二处的电压跌到 145KV以下并延续5秒以上，区域控制中心发命令降低5%的变压器变比，即降低5%的二次 测电压，这样，负荷会暂时减小低电压继电器在148KV时回归. 就地控制：装配LTC的就地锁定控制，当电压跌至最低正常电压的97%时，负荷LTC上的 低电压继电器将锁定变比. 当电压升至最低正常电压的 99%时，低电压继电器回归原位. 这 防止LTC控制负荷电压恒定，负荷功率恒定，导致电压崩溃.

7、变压器切除：如果配电变压器的二侧电压跌至70%的额定电压并超过5秒，就切除变压器. 这也就是低电压切负荷，也便于负荷恢复.1983年12月27日瑞典（长过程， 55s. , 崩溃，纯粹） CWTAYLOR 在斯德哥尔摩西部的一个变电所发生短路，并切除失败，导致损失整个变电所和二条400KV线路，约8秒后一条220KV线路因过负荷而切除，LTC的动作使系统从北到南的线路 上电压更低、电流增大.短路故障约50秒后，另一条400KV的线路切除，接着瑞典南部系 统分裂成多岛，频率和电压崩溃，低频减载也没能挽救系统. 孤岛系统中的核电厂因发电机 过电流和低阻抗后备保护而切除，引起断电.在最后崩溃前400

8、KV网的电压跌至316KV（在瑞 典中部）. 在南部，电压水平和频率在最后崩溃前2-3秒一直属于正常. 共损失负荷1140万. 根据分析，系统的最终分裂是由于LTC动作引起的，时间延迟为50秒左右.1987年8月22日美国西田纳西（暂态， 10s. , 崩溃，复杂） CWTAYLOR在田纳西发生78个周波的115KV相间母线放电，故障切除后的10秒内，161KV和500KV 的系统电压跌到 75%和 82%. 电动机的无功需求增加, 加重电压下跌，3 段距离保护动作， 引起一系列的动作，负荷损失126. 5万.目前安装了减载装置，在电压为87%时动作，并分有不同延迟的5档. 在第一档投入电 容

9、器，其余的4档在不同的地方以不同的延迟时间切负荷，直到电压恢复到继电器回归. 值 得注意的是系统保护和减载措施的配合，线路的二段保护必须在切负荷之前动作，而三段保 护则在减载之后才动作. 二段的延迟是30周波，三段为120周波，五级减载的时间延迟分 别为 45、 60、 75、 90 和 105 个周波.Nelson River HVDC System, Winnipeg, Canada, Apr. 13,1986 （暂态，崩溃，秒） CWTAYLOR在转换变压器充电过程中发生部分电压崩溃，涌入电流（inrush）降低了交流电压，导 致换向失败和逆向器点火角超前，电压降低到57%，经过暂时的直

10、流锁定后电压恢复. 一秒 钟的电压崩溃发生了. 联络线切断，直流四极中的三极关闭，低压减载动作. 在交流系统低 压情况下，降低固定数量的直流功率的控制（系统低压保护装置）当时没有投入运行.SE Brazil, Paraguay, November 30,1986 （暂态，崩溃，秒） CWTAYLOR在几个交流系统元件断电后，Sao Roque逆变器（Itaipu HVDC link）的交流电压下跌，在几秒钟 内为0. 85pu. 发生多次换向失败，并且直流功率控制增加直流电流使变流器无功损耗增加. 整个直流系统关闭，交流系统发生崩溃，超过1200MW的负荷被切除.由于这一事故和其他 事故，导致

11、直流控制方式的一系列变化.South Florida，May 17,1985 （暂态，崩溃，秒） CWTAYLOR一个电刷起火引起三条 500KV 轻载线路跳闸，在几秒钟内导致电压崩溃和大面积停电. 低电 压阻碍了低频继电器动作. 暂态稳定仿真表明系统应该恢复并且怀疑负荷模拟的不足 （包括 发电厂辅助设备模拟）. 负荷损失了 4292MW.Florida，1982 （长过程，崩溃，分钟） CWTAYLOR所有的四个事故是相似的，开始于 Florida 南部或中部的大容量发电机组的损失. 由于从 外部传输的功率增加，电压恶化，经过 13 分钟后发生系统解列 . 随后低频减载负荷约 2000MW.

12、这些事故后，在多个230KV变电站装置了由电压继电器启动的并联电抗器和电容 器.Jacksonville, Florida, September 22,1977 （长过程，崩溃，分钟） CWTAYLOR 发生了一系列电压崩溃事故. 这种崩溃包括切机，励磁电流限制器动作，人工切负荷以及其 它现象.Tokyo， July 23， 1987 （长过程，崩溃， 20分钟） CWTAYLOR当天，天气炎热，负荷异常高.中午后，负荷以400MW/分钟的速度增加.虽然投入了所有 可能的并联电容器,仍不能阻止电压下跌，在13:15时500KV系统运行电压为460KV，到13:19 时跌到370KV. 13:1

13、9时发生电压崩溃，8168MW负荷被切除.对稳定不利的新型空调的特性 被认为是罪魁祸首.France， December 19， 1978 （长过程，崩溃， 26分钟） CWTAYLOR当时，法国从其它国家购电.在7:00和8:00之间，负荷的增长4600MW，而以前通常为 3000KW. 8:00电压开始恶化，并且在8:05-8:10之间一些EHV/HV分接头被锁定，低电压导致 热力负荷下降.8:20时，东部400KV系统的电压运行范围为342KV到374KV. 8:26时，过负荷 继电器断开一条主干道的400KV线路（系统操作员事先已得到报警信息：线路将在20分钟内 断开）. 在恢复过程中

14、，另一个崩溃发生了. 直到 12:30 系统才完全恢复. 停电负荷为 29GW 和停电量100GMh.这次事故损失大约在200-300百万美元.Miles City HVDC link, May and July 1986 （长过程，非崩溃，秒） CWTAYLOR由于交流系统相对较弱，在DC ramping及无功投切时导致换向失败，电压偏差过大.在某些 情况下，转换器断电，损失310MW的西部发电机.Mississippi， July 1987 （长过程，非崩溃，秒） CWTAYLOR1981年，在负荷区域安装了减载装置，在这之前切除一台500/161KV变压器可能会引 起电压崩溃. 空调占有

15、了夏季高峰负荷的大部分. 1987年6月中的分别的三天，电流互感器 故障引起变压器组事故和其它事故.电压崩溃迅速发生，但是，在2秒内低压减载400MW 负荷，使系统恢复正常.1992年6月22日，损失500/161KV变压器导致低压减载装置切除负荷586MW.South Carolina， July 11， 1989 （长过程，非崩溃， unknown） CWTAYLOR在破记录的高峰负荷需求时，损失一个出力为868MW和440MVA的核电站.由于电压自动 调节器的作用，共发出649MW的9台水轮发电机被发电机后备继电器断开.115KV电压降 到约89%, 230KV电压降到约93%.Nort

16、hern California， May 21， 1983 （长过程，非崩溃， 2分钟） CWTAYLORPacific HVDC联络线双极事故（1286MW）后，沿Pacific 500KV交流联络线的电压下跌达 2分钟.最低电压在Vaca-Dixon 500KV变电站，达385KV（525KV正常运行电压的73%）.低电 压引起各种水站水泵的停运，不得不重新恢复.Pacific交流联络线的初始载荷为2240MW. Longview， Washington Area， August 10， 1981 （长过程，非崩溃，分钟） CWTAYLOR 天气炎热（41摄氏度），接近Trojan核电厂的Allston站500/230KV自耦变压器维修，1100MW 的Trojan电厂断电，将功率和电