電力系統緊急狀態

電力系統緊急狀態是指電力系統在遭受大的干擾(或事故)或出現異常現象後的運行狀態。這時電力系統偏離正常運行方式，電力供需失去平衡，某些保證系統安全性的約束條件受到破壞(如線路潮流或系統其他元件的負荷超過極限值)，並且由於系統的電壓和頗率超過或低於允許值，直接影響對負荷的正常供電。這時，如果能及時而正確地採取一系列緊急控制措施.就有可能使系統恢復到警戒狀態，以至正常狀態 ^[1]  。

在電源開斷或負荷突然增大時，由於電源和負荷間可有功功率的嚴重不平衡，會引起電力系統頻率突然大幅度下降，威脅電力系統的正常運行，例如汽輪機葉片的強烈振動，發電廠輔助機械的不正常工作等。如果不立即採取使頗率迅速恢復的措施，將會使整個發電廠解列，產生頻率崩潰.導致全系統的瓦解。

控制頻率下降的措施有:

①立即增加有旋轉備用的機組出力;迅速起動備用機組，如將作調相或停用的水輪發電機進入發電狀態。起動燃氣輪機組。在有抽水蓄能發電廠的電力系統中，可迅速改變這些發電廠的工作方式，使由抽水運行方式改為發電運行方式。

②裝設按頻率降低自動減負荷裝置，根據頻率降低的程度，分若干頻率級順序切除負荷。

③為保證發電機輔助機械的正常工作，可使一台(或幾台)發電機與系統解列，用來保證全發電廠輔助機械及部分地區負荷的供電。

由於無功電源(發電機、調相機、靜電電容器或靜止無功補償器等)的突然切除。或者在無功電源不足的電力系統中，無功負荷慢慢增加時有可能使電壓大幅度下降到極限電壓以下，導致發生所謂電壓崩潰現象。這時，系統中大量電動機停止轉動，發電機大量甩掉負荷，其結果往往使部分輸電線路、變壓器或發電機因嚴重過負荷而斷開，最後導致電力系統瓦解。

從電壓下降開始到發生電壓崩潰，要經歷一定的時間，所以一般來得及採取有效的提高電壓措施。可以調節發電機和調相機的勵磁系統，在不使機組過載的條件下，增加無功出力，維持電力系統的電壓。在緊急時。允許發電機的定子和轉子短時間過載。如果有備用機組，也要投入。在具有有載調壓變壓器時.應迅速調節相應的分接頭。也可投切接在超高壓線路上的並聯電抗器或各級電壓母線上的並聯電容器，來調節電力系統的無功出力。改善系統電壓，在採用上述辦法後。仍不能使電壓恢復時，可根據設定的電壓值及相應的時限切除電壓最低點的部分或全部負荷 ^[2]  。

在電力系統發生故障後一般由繼電保護或自動裝裏動作（必要時也可人工干預），將發生故障的元件斷開。但是斷開故障元件往往會引起一系列影響系統安全性的後果。例如，在單端供電情況下，將使用户停電;在有平行迴路或環網況下、將使其他元件過載或進一步威脅系統的安全;當故障線路為電力系統兩部分的聯絡線時，將使電力系統解列。所以，當出現上述情況時，一方面要儘快恢復故障後被切除的線路，如切除的是架空線路則可應用單相或三相自動重合閘裝置。將架空線路自動重新合上恢復運行;另一方面，當確認故障不能馬上消除時。要採取相應的措施.如局部改變發電機組間的出力分配.控制潮流或限制局部負荷等.避免電力系統運行情況的進一步惡化，並避免連鎖出現新的故障。

電力系統穩定的破壞是事故後影響系統安全運行的最嚴重後果。由於短路故障或輸電線路斷開而使送端發電機的電磁功率減少時.為了不使發電機加速而失去穩定，可迅速切除部分送端的發電機組，使剩餘機組的原動機輸入功率和輸出的電磁功率儘可能趨於平衡，以抑制發電機轉子的加速。採用這一簡便措施時還應考慮全系統的功率供需平衡。必要時應同時考慮切除部分負荷的措施，根據不同的系統結構和運行要求，目前國內外還採用很多故障後提高穩定的措施，例如，電氣制動、快關汽門、汽輪機的旁路閥門控制、快速勵磁系統、串聯電容器的切換、調節直流輸電功率等。

電力系統穩定破壞或其他一些原因（如發電機失磁或電源的非同步合閘等）均可能引起電力系統的振盪，這時各發電機和電源聯絡線上的功率、電流以及母線電壓均有不同程度的週期性波動。電力系統中不允許振盪長期存在.因為大幅度的電壓和功率潮流波動將嚴重影響用户的正常工作、使設備受到損壞，甚至使事故進一步擴大，目前廣泛採用的平息振盪措施有:

①恢復同步。通過調節發電機的出力(包括切機)和負荷的切換，使電力系統各發電機間的頻率差縮小，以至相等而進入同步。

②系統解列。就是在電力系統中的適當地點將系統分解成兩個或幾個部分系統，使由於頻率不等而發生振盪的兩部分系統斷開，從而消除振盪。

迅速抑制事故及異常現象的發展和擴大;儘量縮小故障延續時間及其對電力系統其他非故障部分的影響，使電力系統能維持和恢復到一個合理的運行水平。這種緊急狀態的控制一般分為選擇性切除故障階段和防止事故擴大階段。在第一階段，藉助各種繼電保護和自動裝置，有選擇性地快速切除部分發生故障的電力系統元件（如發電機、線路、負荷等），以避免對電力系統正常工作部分的影響和個別發電機的失步。在第二階段.即故障切除後，如繼續出現緊急狀態.不能立即恢復到警戒(或正常)狀態。除了需要採取各種安全控制措施外，允許對部分用户停止供電。以免發生連鎖性的故障或電力系統的瓦解。同時，應儘可能縮小停電範圍.使對用户造成的影響為最小 ^[3]  。