電力系統(tǒng)電能質(zhì)量與功率平衡培訓(xùn)課件

1、第三章 電力系統(tǒng)電能質(zhì)量與功率平衡主講：李輝三峽電力職業(yè)學(xué)院第三章電電力力系統(tǒng)電電能質(zhì)量量與功率率平衡3.1電力系統(tǒng)統(tǒng)電能質(zhì)質(zhì)量3.2電力系統(tǒng)統(tǒng)有功功功率平衡衡3.3電力系統(tǒng)統(tǒng)有功功功率最優(yōu)優(yōu)分配3.4電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率特特性3.5電力系統(tǒng)統(tǒng)頻率調(diào)調(diào)整3.6電力系統(tǒng)統(tǒng)中的無無功功率率平衡3.7電力系統(tǒng)統(tǒng)的電壓壓管理3.8電力系統(tǒng)統(tǒng)無功功功率3.9電力系統(tǒng)統(tǒng)的電壓壓調(diào)整 概述衡量電能能質(zhì)量的的主要指指標(biāo)是頻頻率、電電壓和波波形頻率：電電力系統(tǒng)統(tǒng)交流電電壓、電電流的額額定頻率率是50HZ，容許偏偏移值為為/0.20.5HZ。電壓：電電力系統(tǒng)統(tǒng)用于控控制與調(diào)調(diào)整電壓壓的母線線，稱為為中樞母母線。中樞母線

2、線電壓容容許偏移移范圍應(yīng)應(yīng)不超過過以下范范圍：35KV及以上供供電網(wǎng)： /5%10KV及以下電電壓供電電網(wǎng)：/7%低壓照明明網(wǎng)：10%5 %農(nóng)村電網(wǎng)網(wǎng)：10%7.5%波形：消消除諧波波（1）增加整整流電路路相數(shù)（2）降低鐵鐵芯磁通通飽和度度（3）用諧振振電路并并聯(lián)電容容器這些事故故狀況下下，允許許基礎(chǔ)上上再增加加5%，正偏移移不超過過+10% 概述三相不平平衡：電電力系統(tǒng)統(tǒng)公共接接點(diǎn)正常常電壓不不平衡度度允許值值為2%，短時(shí)時(shí)不得超超過4%。公共電網(wǎng)網(wǎng)諧波：總諧波波畸變率率0.38KV為5%，610KV為4%，3566KV為3%，110KV為2%。波動(dòng)：公共供供電點(diǎn)的的電壓波波動(dòng)允許許值10K

3、V及及以下為為2.5%，35110KV為2%，220KV及以以上為1.6%。電壓閃變變主要表表征人眼眼對(duì)燈閃閃主觀感感覺的參參數(shù)。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡一、頻率率變化對(duì)對(duì)負(fù)荷和和電力系系統(tǒng)的影影響頻率變化化會(huì)引起起工業(yè)用用戶異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速變變化，將將會(huì)影響響產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量。頻率波動(dòng)動(dòng)會(huì)影響響電子設(shè)設(shè)備的準(zhǔn)準(zhǔn)確性和和性能。頻率下降降將會(huì)使使汽輪機(jī)機(jī)葉片的的振動(dòng)變變大，縮縮短其使使用壽命命。頻率下降降到47-48Hz時(shí)，會(huì)使使火電廠廠由異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)的的輔機(jī)（如送風(fēng)風(fēng)機(jī)）的的出力隨隨之下降降，從而而使火電電廠發(fā)電電機(jī)發(fā)出出的有功功功率下下降，這這種趨勢(shì)勢(shì)若不能能及時(shí)制制止，將將會(huì)引起起

4、頻率崩崩潰。當(dāng)頻率降降到一定定數(shù)值時(shí)時(shí)，會(huì)使使核電廠廠中的反反應(yīng)堆冷冷卻介質(zhì)質(zhì)泵自動(dòng)動(dòng)跳開，從而使使反應(yīng)堆堆停止運(yùn)運(yùn)行。2.有功功率率平衡和和備用容容量電力系統(tǒng)統(tǒng)的有功功功率平平衡可用用下式表表示：線路和變變壓器的的總有功功功率損損耗發(fā)電機(jī)發(fā)發(fā)出的總總有功功功率系統(tǒng)中所所有用戶的有功負(fù)荷荷所有發(fā)電電廠的廠廠用電有有功負(fù)荷為了維持持頻率的的穩(wěn)定，電力系系統(tǒng)裝設(shè)設(shè)的發(fā)電電機(jī)的額額定容量量必須大大于當(dāng)前前的發(fā)電電負(fù)荷容容量，即即必須裝裝設(shè)備用用容量。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡頻率下降降將會(huì)使使異步電電動(dòng)機(jī)和和變壓器器的勵(lì)磁磁電流增增加，使使無功消消耗增加加，引起起系統(tǒng)電電壓下降降，增加加電壓調(diào)調(diào)

5、整的困困難。當(dāng)當(dāng)頻率下下降到一一定值時(shí)時(shí)，可能能出現(xiàn)電電壓雪崩崩現(xiàn)象。備用容量量按用途途分，有有以下幾幾種：電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡負(fù)荷備用用：為滿足系系統(tǒng)中短短時(shí)的負(fù)負(fù)荷波動(dòng)動(dòng)和計(jì)劃劃外的負(fù)負(fù)荷增加加而設(shè)置置的備用用。一般般為系統(tǒng)統(tǒng)最大負(fù)負(fù)荷的2%5%。事故備用用：在發(fā)電設(shè)設(shè)備發(fā)生生偶然性性事故時(shí)時(shí)，為使使電力用用戶不受受嚴(yán)重影影響，維維持系統(tǒng)統(tǒng)正常供供電所需需的備用用。一般般約為最最大負(fù)荷荷的510。檢修備用用：為保證發(fā)發(fā)電設(shè)備備的定期期檢修而而設(shè)置的的備用。國民經(jīng)濟(jì)濟(jì)備用：考慮到國國民經(jīng)濟(jì)濟(jì)超計(jì)劃劃增長(zhǎng)而而設(shè)置的的備用，一般約約為最大大負(fù)荷的的3%5%。上述四種種備用容容量一般般占

6、最大大負(fù)荷的的1525。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡熱備用（機(jī)組處處于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)狀態(tài)）：運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中的發(fā)發(fā)電設(shè)備備可能發(fā)發(fā)的最大大功率與與發(fā)電負(fù)負(fù)荷之差差（旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)備用）。熱備備用包括括部分事事故備用用和全部部負(fù)荷備備用。冷備用（機(jī)組處處于停機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)態(tài)）：未運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨隨時(shí)啟動(dòng)動(dòng)的發(fā)電電設(shè)備可可以發(fā)的的最大功功率。冷冷備用包包括部分分事故備備用和全全部檢修修備用及及國民經(jīng)經(jīng)濟(jì)備用用。備用容量量按投入入時(shí)間分分，有熱熱備用和和冷備用用兩種：3.各類發(fā)電電廠的特特點(diǎn)及合合理組合合火電廠特特點(diǎn)需要支付付燃料及及運(yùn)輸費(fèi)費(fèi)用，但但不受自自然條件件影響?；鹆Πl(fā)電電設(shè)備的的效率與與蒸汽參參數(shù)有關(guān)關(guān)。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有

7、功功功率的的平衡火力發(fā)電電廠有功功出力受受鍋爐、汽輪機(jī)機(jī)最小技技術(shù)負(fù)荷荷的限制制，調(diào)整整范圍比比較小，負(fù)荷增增減速度度慢。機(jī)組投入入和退出出的運(yùn)行行時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)，承擔(dān)擔(dān)急劇負(fù)負(fù)荷響應(yīng)應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)，耗能能量多，易損壞壞設(shè)備。熱電廠由由于采取取抽汽供供熱，效效率高，但技術(shù)術(shù)最小負(fù)負(fù)荷取決決于熱負(fù)負(fù)荷，稱稱為強(qiáng)迫迫功率。水電廠特特點(diǎn)不需要燃燃料費(fèi)，水力可可梯級(jí)開開發(fā)，連連續(xù)使用用，但受受自然條條件影響響。水輪發(fā)電電機(jī)的出出力調(diào)節(jié)節(jié)范圍大大，增減減負(fù)荷速速度快，操作容容易，可可承擔(dān)急急劇變化化的負(fù)荷荷。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡決定發(fā)電電量的除除水量外外還有水水位差。水利樞紐紐兼顧發(fā)發(fā)電、航航運(yùn)、防防洪

8、、灌灌溉、漁漁業(yè)、旅旅游，不不一定與與電力負(fù)負(fù)荷適應(yīng)應(yīng)，所以以必須與與火電配配合。維持航運(yùn)運(yùn)、灌溉溉需一定定水量，這部分分為強(qiáng)迫迫功率。核電廠特特點(diǎn)核電廠反反應(yīng)堆的的負(fù)荷基基本上沒沒有限制制，其技技術(shù)最小小負(fù)荷主主要取決決于汽輪輪發(fā)電機(jī)機(jī)。核電廠的的反應(yīng)堆堆和汽輪輪機(jī)退、投、增增、減負(fù)負(fù)荷時(shí)也也要消耗耗能量、花費(fèi)時(shí)時(shí)間，易易損壞設(shè)設(shè)備，因因此，在在運(yùn)行中中核電廠廠不宜帶帶急劇變變動(dòng)的負(fù)負(fù)荷。一次投資資大，運(yùn)運(yùn)行費(fèi)低低。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡各類發(fā)電電廠的合合理組合合充分利用用水力資資源，避避免棄水水。降低火力力發(fā)電的的單位煤煤耗，發(fā)發(fā)揮高產(chǎn)產(chǎn)機(jī)組作作用。減少火電電成本，多燒劣劣質(zhì)煤、本

9、地煤煤、少燒燒油?？紤]發(fā)電電成本（燃料價(jià)價(jià)格、管管理水平平、機(jī)組組效率等等），充充分利用用資源。在豐水期期和枯水水期各類類發(fā)電廠廠在日負(fù)負(fù)荷曲線線中的安安排如圖5-2所示。其其基本原原則是：基荷由由具有強(qiáng)強(qiáng)迫功率率、不可可調(diào)功率率或高效效率的熱熱電廠、火電廠廠、核電電廠、逕逕流式水水電廠、泄洪灌灌溉等水水電廠承承擔(dān)；峰峰荷由具具有調(diào)節(jié)節(jié)水庫的的水電廠廠、燃?xì)鈿廨啓C(jī)發(fā)發(fā)電廠和和中溫中中壓火電電廠等承承擔(dān)。電力系統(tǒng)統(tǒng)中有功功功率的的平衡圖5-2各類發(fā)電電廠組合合順序示示意圖(a)枯水期(b)豐水期一、負(fù)荷荷的有功功功率頻率靜特特性電力系統(tǒng)統(tǒng)的有功功負(fù)荷與與頻率的的關(guān)系可可歸納為為:與頻率變變化無關(guān)

10、關(guān)：照明明、電阻阻爐、整整流負(fù)荷荷等；與頻率一一次方成成正比：球磨機(jī)機(jī)、切削削機(jī)床、往復(fù)式式水泵、壓縮機(jī)機(jī)、卷揚(yáng)揚(yáng)機(jī)等；與頻率二二次方成成正比：變壓器器的渦流流損耗等等；與頻率三三次方成成正比：通風(fēng)機(jī)機(jī)、靜水水頭阻力力不大的的循環(huán)水水泵等；與頻率高高次方成成正比：靜水頭頭阻力很很大的水水泵等。電力系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷及及電源的的頻率靜靜態(tài)特性性負(fù)荷的功功率頻率特性性可表示示為：若以標(biāo)幺幺值表示示，則當(dāng) ， 時(shí)，有： 式中， 為額定頻率時(shí)系統(tǒng)有功負(fù)荷； 為上述各類負(fù)荷占 的百分?jǐn)?shù)。在額定頻頻率附近近，負(fù)荷荷的靜態(tài)態(tài)頻率特特性近似似為直線線，如圖圖5-6所示。負(fù)荷的靜靜態(tài)頻率率特性曲曲線的斜斜率稱為為負(fù)荷的

11、的頻率調(diào)節(jié)節(jié)效應(yīng)系系數(shù)或單位調(diào)節(jié)節(jié)功率，即：（MW/Hz）用標(biāo)么值值表示為為：圖5-6負(fù)荷的功功頻靜特特性曲線線電力系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷及及電源的的頻率靜靜態(tài)特性性書本P91關(guān)于KL*的幾點(diǎn)說明明：負(fù)荷的頻頻率調(diào)節(jié)節(jié)效應(yīng)系系數(shù)表征征負(fù)荷的的頻率調(diào)調(diào)節(jié)特性性，即表表征隨著著頻率的的升高或或降低負(fù)負(fù)荷消耗耗功率增增加或減減少的多多少。負(fù)荷的頻頻率調(diào)節(jié)節(jié)效應(yīng)系系數(shù)是不不能控制制的，其其大小取取決于全全系統(tǒng)各各類負(fù)荷荷所占的的比重，不同系系統(tǒng)或同同一系統(tǒng)統(tǒng)不同時(shí)時(shí)刻的KL*值可能不不同。在在實(shí)際系系統(tǒng)中， 一般般取13。負(fù)荷的頻頻率調(diào)節(jié)節(jié)效應(yīng)系系數(shù)是反反映系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行一一次調(diào)整整性能的的一個(gè)重重要數(shù)據(jù)據(jù)，它是是調(diào)

12、度部部門確定定按頻率率減負(fù)荷荷方案以以及低頻頻事故切切負(fù)荷來來恢復(fù)頻頻率的計(jì)計(jì)算依據(jù)據(jù)。二、發(fā)電電機(jī)組的的有功功功率頻率靜特特性發(fā)電機(jī)組組轉(zhuǎn)速的的調(diào)整是是由原動(dòng)動(dòng)機(jī)的調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。通通常把把由于頻頻率變化化而引起起發(fā)電機(jī)機(jī)組輸出出功率變變化的關(guān)關(guān)系稱為為發(fā)電機(jī)機(jī)組的功功率頻率特性性或調(diào)節(jié)節(jié)特性。1.自動(dòng)調(diào)速速系統(tǒng)（圖5-7）檢測(cè)部件件（離心飛飛擺）放大部件件（錯(cuò)油門門）執(zhí)行部件件（油動(dòng)機(jī)機(jī)）轉(zhuǎn)速控制制部件（調(diào)頻器器）說明：調(diào)速器由由前三者者組成，完成頻頻率的一一次調(diào)整整；調(diào)頻頻器加入入轉(zhuǎn)速控控制部件件，完成成頻率的的二次調(diào)調(diào)整。圖5-7離心飛擺擺式調(diào)速速系統(tǒng)示示意圖發(fā)電機(jī)組組的P-f

13、靜態(tài)態(tài)特性調(diào)速速器蒸汽AOBDE發(fā)電機(jī)組組的P-f靜態(tài)態(tài)特性蒸汽AOBDE發(fā)電機(jī)組組的P-f靜態(tài)態(tài)特性蒸汽AOBDE調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)的工作作原理：利用杠杠桿的作作用調(diào)整整汽輪機(jī)機(jī)或水輪輪機(jī)的導(dǎo)導(dǎo)向葉片片，使其其開度增增大，增增加進(jìn)汽汽量或進(jìn)進(jìn)水量。一次調(diào)頻： 的位置較B高， 的位置較A略低，相應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)速較原來略低有差調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻：在外界信號(hào)作用下，調(diào)頻器動(dòng)作將D點(diǎn)抬高，最后使 回到位置A，頻率恢復(fù)到額定頻率無差調(diào)節(jié)。 2.發(fā)電機(jī)組組的有功功功率頻率靜特特性根據(jù)發(fā)電電機(jī)調(diào)速速系統(tǒng)的的調(diào)節(jié)原原理，即即負(fù)荷增增大時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)出力增增加，頻頻率降低低；負(fù)荷荷減少時(shí)時(shí)，發(fā)電電機(jī)出力力減少，頻率增增加，可可

14、得到發(fā)發(fā)電機(jī)組組的有功功功率頻率靜態(tài)態(tài)特性如如圖5-8所示。發(fā)電機(jī)的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率：指發(fā)電電機(jī)組的的功率頻率靜態(tài)態(tài)特性的的斜率，即用標(biāo)么值值表示為為：發(fā)電機(jī)的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率表征隨隨著頻率率的升高高或降低低發(fā)電機(jī)機(jī)組有功功出力減減少或增增加的多多少。圖5-8發(fā)電機(jī)組組的功頻頻率靜特特性它與發(fā)電電機(jī)的單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率的的關(guān)系如如下：當(dāng)取 時(shí)，其標(biāo)么值為： 上式說明明：調(diào)差差系數(shù)的的倒數(shù)就就是機(jī)組組的單位位調(diào)節(jié)功功率。發(fā)電機(jī)的的調(diào)差系系數(shù)：指發(fā)電電機(jī)由空空載運(yùn)行行到額定定運(yùn)行時(shí)時(shí)頻率偏偏移的大大小，即即說明：發(fā)電機(jī)組組的調(diào)差差系數(shù)或或與之對(duì)對(duì)應(yīng)的單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率是是可以整整定的。但受機(jī)機(jī)組調(diào)

15、速速機(jī)構(gòu)的的限制，其整定定范圍是是有限的的。在整整定范圍圍內(nèi)，調(diào)調(diào)差系數(shù)數(shù)越小（即單位位調(diào)節(jié)功功率越大大），頻頻率偏移移也越小小。汽輪發(fā)電電機(jī)組：水輪發(fā)電電機(jī)組：或 或電力系統(tǒng)統(tǒng)的頻率率調(diào)整二、電力力系統(tǒng)的的有功功功率平衡衡1.有功功率率負(fù)荷的的變動(dòng)及及其調(diào)整整電力系統(tǒng)統(tǒng)的負(fù)荷荷隨時(shí)間間變動(dòng)的的規(guī)律分分為三種種（見圖5-1）：第一種變變動(dòng)幅度度很小，周期又又很短，這種負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)有很大大的偶然然性（P1）。第二種變變動(dòng)幅度度較大，周期也也較長(zhǎng)，如電爐爐、壓延延機(jī)械、電氣機(jī)機(jī)車等帶帶有沖擊擊性的負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)（P2） 。第三種負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)幅度最最大，周周期也最最長(zhǎng)，是是由于生生產(chǎn)、生生活、氣氣象等

16、變變化引起起的負(fù)荷荷變動(dòng)，這種負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)基本上上可以預(yù)預(yù)計(jì)（P3） 。因此，電電力系統(tǒng)統(tǒng)的有功功功率和和頻率調(diào)調(diào)整大體體上也可可分為三三種：一次調(diào)整整：指由發(fā)電電機(jī)組的的調(diào)速器器進(jìn)行的的、對(duì)第第一種負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)引起的的頻率偏偏移的調(diào)調(diào)整。二次調(diào)整整：指由發(fā)電電機(jī)的調(diào)調(diào)頻器進(jìn)進(jìn)行的、對(duì)第二二種負(fù)荷荷變動(dòng)引引起的頻頻率偏移移的調(diào)整整。圖5-1有功功率率負(fù)荷的的變動(dòng)三次調(diào)整整：指按按最優(yōu)化化準(zhǔn)則分分配第三三種有規(guī)規(guī)律變動(dòng)動(dòng)的負(fù)荷荷，即責(zé)責(zé)成各發(fā)發(fā)電廠按按事先給給定的發(fā)發(fā)電負(fù)荷荷曲線發(fā)發(fā)電。頻率的一一次調(diào)整整以系統(tǒng)中中只有一一臺(tái)發(fā)電電機(jī)帶一一個(gè)綜合合負(fù)荷為為例進(jìn)行行分析。圖5-9為頻率的的一次調(diào)調(diào)整

17、示意意圖。 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加 時(shí)，負(fù)荷的功頻靜特性向上移至 ，一方面發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動(dòng)作，發(fā)電機(jī)出力增加 ，另一方面由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)減少 ，經(jīng)過一個(gè)過程，達(dá)到新的平衡點(diǎn) 。頻率變化化為: 圖5-9頻率的一一次調(diào)整整發(fā)電機(jī)的的功率增增量為：負(fù)荷本身身的調(diào)節(jié)節(jié)作用下降了：（f為負(fù)值） 其中，KS稱為系統(tǒng)統(tǒng)的單位位調(diào)節(jié)功功率，單單位Mw/Hz。用標(biāo)幺值值表示為為：幾點(diǎn)說明明：系統(tǒng)的單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率標(biāo)標(biāo)志了系系統(tǒng)負(fù)荷荷增加或或減少時(shí)時(shí)，在原原動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速器和和負(fù)荷本本身的調(diào)調(diào)節(jié)效應(yīng)應(yīng)共同作作用下系系統(tǒng)頻率率下降或或上升的的多少。因此，當(dāng)KS已知時(shí)，可以根根據(jù)允許許的頻率率變化范范

18、圍求取取系統(tǒng)能能夠承受受多大的的負(fù)荷增增減。即即KS越大，系系統(tǒng)承受受負(fù)荷的的變化越越大。在上述推推導(dǎo)過程程中，取取功率的增增大或頻頻率的上上升為正正，因此，上式等等號(hào)右側(cè)側(cè)的負(fù)號(hào)號(hào)表示，隨著負(fù)負(fù)荷的增增大，系系統(tǒng)的頻頻率將下下降。由KS=KG+KL可見：系系統(tǒng)的單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率取取決于發(fā)發(fā)電機(jī)的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率和負(fù)荷荷的單位位調(diào)節(jié)功功率。由由于負(fù)荷荷的單位位調(diào)節(jié)功功率KL不可調(diào)，因此，系統(tǒng)的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率KS的調(diào)整只只能通過過調(diào)整發(fā)發(fā)電機(jī)的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率KG或調(diào)速器器的調(diào)差差系數(shù)來來實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)統(tǒng)的單位位調(diào)節(jié)功功率不能能過大。若KS過大KG過大，即即調(diào)差系系數(shù)過小小，將不不能保證

19、證各發(fā)電電機(jī)組調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行的的穩(wěn)定性性。使系統(tǒng)中中總的發(fā)發(fā)電機(jī)單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率下下降。當(dāng)系統(tǒng)中中有多臺(tái)臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)組時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)組滿載載后，受受調(diào)速機(jī)機(jī)構(gòu)的限限制，發(fā)發(fā)電機(jī)組組不再具具有調(diào)頻頻能力，即此時(shí)時(shí)它們的的單位調(diào)調(diào)節(jié)功率率為零，調(diào)差系系數(shù)為無無限大，從而使使全系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)電機(jī)機(jī)組的等等值調(diào)差差系數(shù)增增大。假設(shè)調(diào)差差系數(shù)整整定為零零，這時(shí)時(shí)，雖然然負(fù)荷的的變動(dòng)不不會(huì)引起起頻率的的變動(dòng)，似乎可可確保頻頻率恒定定，但這這樣將會(huì)會(huì)出現(xiàn)負(fù)負(fù)荷變化化量在各各發(fā)電機(jī)機(jī)組間的的分配無無法固定定，從而而出現(xiàn)各各發(fā)電機(jī)機(jī)組的調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)不能穩(wěn)穩(wěn)定工作作的問題題。例如，設(shè)設(shè)系統(tǒng)中中有n臺(tái)發(fā)電機(jī)機(jī)組，n臺(tái)機(jī)組都

20、都參加調(diào)調(diào)整時(shí)有有：當(dāng)n臺(tái)機(jī)組中中只有m臺(tái)機(jī)組都都參加調(diào)調(diào)整，即即m+1、m+2、n臺(tái)機(jī)組不不參加調(diào)調(diào)整時(shí)有有顯然即系統(tǒng)中中總的發(fā)發(fā)電機(jī)單單位調(diào)節(jié)節(jié)功率下下降了?？梢?，頻頻率的一一次調(diào)整整是有差差調(diào)整，即調(diào)整整后的頻頻率不可可能回到到原來的的值。因因此，一一次調(diào)頻頻只能適適應(yīng)負(fù)荷荷變化幅幅度小、周期短短的不規(guī)規(guī)則變化化情況。頻率的二二次調(diào)整整頻率的二二次調(diào)整整就是手手動(dòng)或自自動(dòng)地操操作調(diào)頻頻器使發(fā)發(fā)電機(jī)組組的功頻頻靜特性性平行移移動(dòng)，從從而改變變發(fā)電機(jī)機(jī)的有功功功率，以保持持系統(tǒng)頻頻率不變變或在允允許范圍圍內(nèi)。如如圖5-10所示。 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加 時(shí)，如不進(jìn)行二次調(diào)整，運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)為 ，系統(tǒng)頻率為

21、 ，頻率變化為 。 二次調(diào)頻通過調(diào)頻器的作用將發(fā)電機(jī)的功頻靜特性移到 ，運(yùn)行點(diǎn)移到 ，系統(tǒng)頻率為 ，頻率變化 圖5-10頻率的二二次調(diào)整整由圖5-10可知，系統(tǒng)負(fù)荷增量 由三部分組成：由于調(diào)速速器的調(diào)調(diào)整作用用而增大大的發(fā)電電機(jī)組功功率：（一次調(diào)調(diào)整）由于調(diào)頻頻器的調(diào)調(diào)整作用用而增大大的發(fā)電電機(jī)組功功率：（二次調(diào)調(diào)整）由于負(fù)荷荷負(fù)荷本本身的調(diào)調(diào)節(jié)作用用而減少少的負(fù)荷荷功率：（f為負(fù)值） 當(dāng)時(shí)，即二次調(diào)頻增發(fā)的功率與系統(tǒng)的負(fù)荷增量相等時(shí)，則，頻率將始終不變，亦即實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。無差調(diào)節(jié)如圖5-10中虛線所示。若系統(tǒng)中中有n臺(tái)機(jī)組且由第第n臺(tái)機(jī)組擔(dān)擔(dān)負(fù)二次次調(diào)整任任務(wù)，即即只有一一臺(tái)機(jī)組組進(jìn)行二二

22、次調(diào)整整、n臺(tái)機(jī)組進(jìn)進(jìn)行一次次調(diào)整，則有： 經(jīng)比較可見，由于n臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KGN遠(yuǎn)大于一臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KG，因此，在同樣的功率盈虧 下，系統(tǒng)的頻率變化要比僅有一臺(tái)機(jī)組時(shí)小得多。 需要指出出：電力系統(tǒng)統(tǒng)中各發(fā)發(fā)電機(jī)均均裝有調(diào)調(diào)速器，因此每每臺(tái)機(jī)組組都參與與一次調(diào)調(diào)頻（除除機(jī)組滿滿載）；而二次次調(diào)頻只只有極少少數(shù)的發(fā)發(fā)電廠（調(diào)頻廠廠）參與與。調(diào)頻廠應(yīng)應(yīng)滿足的的條件：調(diào)頻廠的的選擇原原則：系統(tǒng)中有有水電廠廠時(shí)，選選擇水電電廠做調(diào)調(diào)頻廠；當(dāng)水電廠廠不能做做調(diào)頻廠廠時(shí)，選選擇中溫溫中壓火火電廠做做調(diào)頻廠廠。調(diào)整的容容量應(yīng)足足夠大；調(diào)整的速速度應(yīng)足足夠快；調(diào)整范圍圍內(nèi)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性能能應(yīng)該好好；

23、注意系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)及互互聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)問題。1.同步發(fā)電電機(jī)發(fā)電機(jī)在在額定狀狀態(tài)下運(yùn)運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出出無功功功率為下圖為發(fā)電機(jī)機(jī)額定運(yùn)運(yùn)行時(shí)的的相量圖圖。圖中中：轉(zhuǎn)子電流流（代代表表空載電電動(dòng)勢(shì)） ；定子電流流（代代表表電壓降降）；電力系統(tǒng)統(tǒng)的無功功功率電電源在不同功功率因數(shù)數(shù)下，發(fā)發(fā)電機(jī)發(fā)發(fā)出的P和Q受到以下下限制：以A為圓心，AC為半徑的的圓弧表表示受定定子額定定電流的的限制；以O(shè)為圓心，OC為半徑的的圓弧表表示受轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子額定定電流的的限制；水平線DC表示受原原動(dòng)機(jī)出出力的限限制。DB當(dāng)功率因因數(shù)較小小時(shí)，可可多發(fā)Q，但受轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流流的影響響，只能能按BC調(diào)節(jié)，此此時(shí)SSN；當(dāng)功率率因數(shù)較較大時(shí)，

24、可多發(fā)發(fā)P，但受汽汽輪機(jī)額額定功率率的限制制，只能能沿CD調(diào)節(jié)，此此時(shí)定、轉(zhuǎn)子電電流均未未到額定定電流，SSN?？梢姡l(fā)發(fā)電機(jī)只只有在額額定電壓壓、電流流、功率率因數(shù)下下運(yùn)行時(shí)時(shí)，視在在功率才才能達(dá)額額定值，其容量量才能最最充分利利用。當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)中無功功電源不不足時(shí)，可利用用發(fā)電機(jī)機(jī)降低功功率因數(shù)數(shù)運(yùn)行，多發(fā)無無功以提提高電壓壓水平，但發(fā)電電機(jī)的運(yùn)運(yùn)行點(diǎn)不不能超過過P-Q極限圖的的范圍。2.同步調(diào)相相機(jī)同步調(diào)相相機(jī)實(shí)質(zhì)質(zhì)上是只只能發(fā)出出無功功功率的發(fā)發(fā)電機(jī)。過勵(lì)磁運(yùn)運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)統(tǒng)供給無無功功率率，起無無功電源源的作用用；欠勵(lì)勵(lì)磁運(yùn)行行時(shí)，從從系統(tǒng)吸吸收感性性無功功功率，起起無功負(fù)負(fù)荷作用用。

25、欠勵(lì)磁運(yùn)運(yùn)行時(shí)的的容量是是過勵(lì)磁磁運(yùn)行容容量的5060。說明：裝有自動(dòng)動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)勵(lì)磁裝置置的調(diào)相相機(jī)可以以平滑調(diào)調(diào)節(jié)無功功功率的的大小和和方向來來維持系系統(tǒng)的電電壓，但但由于它它的有功功損耗損損耗大（約為額額定容量量的1.55%），響應(yīng)應(yīng)速度較較慢，投投資大，維護(hù)量量大，現(xiàn)現(xiàn)已逐漸漸被靜止止無功補(bǔ)補(bǔ)償裝置置所取代代。3.并聯(lián)電容容器（靜靜電電容容器）并聯(lián)電容容器只能向系統(tǒng)供供應(yīng)感性性無功功功率。它所供應(yīng)應(yīng)的感性性無功與與其端電電壓的平平方成正正比，即即當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生故障障電壓下下將時(shí)，電容器器無功輸輸出的減減少將導(dǎo)導(dǎo)致電壓壓繼續(xù)下下降。因因此，電電容器的的無功功功率調(diào)節(jié)節(jié)性能比比較差。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方

26、式式靈活（既可可集中使使用，又又可分散散安裝），單位位容量投投資較少少，維護(hù)護(hù)檢修方方便，有有功功率率損耗小小（約為為額定容容量的0.30.5%）。4.靜止無功功補(bǔ)償器器（SVC）靜止無功功補(bǔ)償器器由靜電電電容器器與電抗抗器并聯(lián)聯(lián)組成。它利用電電容器可可發(fā)出感感性無功功功率，電抗器器可吸收收感性無無功功率率的特點(diǎn)點(diǎn)，再配配以適當(dāng)當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)節(jié)裝置，即可成成為平滑滑調(diào)節(jié)輸輸出無功功功率的的裝置。常用的靜靜止無功功補(bǔ)償器器有可控控飽和電電抗器型型、自飽飽和電抗抗器型、可控硅硅控制電電抗器，其電路路原理圖圖如圖6-8所示。SVC的工作原原理：調(diào)調(diào)節(jié)電抗抗器的無無功功率率，使之之隨負(fù)荷荷的變化化能作相相反

27、方向向的變化化，以維維持電網(wǎng)網(wǎng)供給的的無功功功率恒定定，從而而使母線線電壓保保持不變變。優(yōu)點(diǎn)：能快速調(diào)調(diào)節(jié)無功功功率以以適應(yīng)動(dòng)動(dòng)態(tài)無功功補(bǔ)償?shù)牡男枰徽{(diào)節(jié)連連續(xù)平滑滑，對(duì)系系統(tǒng)不會(huì)會(huì)引起大大的波動(dòng)動(dòng)；濾波波電路可可以消除除高次諧諧波對(duì)負(fù)負(fù)荷的干干擾；運(yùn)運(yùn)行維護(hù)護(hù)方便，功率損損耗小；對(duì)不平平衡的負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)有較高高的補(bǔ)償償能力，可以做做到分相相補(bǔ)償；對(duì)沖擊擊性負(fù)荷荷的適應(yīng)應(yīng)性較強(qiáng)強(qiáng)。圖6-8靜止無功功補(bǔ)償器器(a)可控飽和和電抗器器型(b)自飽和電電抗器型型(c)可控硅控控制電抗抗器一、無功功功率負(fù)負(fù)荷和無無功功率率損耗無功功率率負(fù)荷：主要是是異步電電動(dòng)機(jī)。其消耗的的無功功功率為為勵(lì)磁電電抗消耗

28、耗的無功功功率為漏抗消消耗的無無功功率由電動(dòng)機(jī)機(jī)的無功功功率電壓特性性曲線可可知：在在額定電電壓附近近，電動(dòng)動(dòng)機(jī)的無無功功率率隨電壓壓的升降降而增減減；當(dāng)電電壓明顯顯低于額額定值時(shí)時(shí)，無功功功率隨隨電壓的的下降而而增大。5.2電力系統(tǒng)統(tǒng)的無功功功率平平衡勵(lì)磁無功功損耗：繞組漏抗抗中的無無功損耗耗：輸電線路路的無功功損耗并聯(lián)電納納中的無無功損耗耗：又稱稱充電功功率，與與線路電電壓的平平方成正正比，呈呈容性。串聯(lián)電抗抗中的損損耗：與與負(fù)荷電電流的平平方成正正比，呈呈感性。無功功率率損耗：變壓器的的無功損損耗：三、無功功功率平平衡電源供應(yīng)應(yīng)的無功功功率之之和，它它包括發(fā)發(fā)電機(jī)的的無功功功率和各各種無

29、功功補(bǔ)償設(shè)設(shè)備供給給的無功功功率負(fù)荷消耗耗的無功功功率之之和，可可按負(fù)荷荷的有功功功率和和功率因因數(shù)計(jì)算算網(wǎng)絡(luò)無功功功率損損耗之和和，它包包括變壓壓器、線線路電抗抗和線路路電納中中的無功功功率損損耗無功功率率平衡計(jì)計(jì)算的前前提是系系統(tǒng)的電電壓水平平正常。如果不不能在正正常電壓壓水平下下保證無無功功率率平衡，系統(tǒng)的的電壓質(zhì)質(zhì)量就不不能保證證。和有功功功率一樣樣，系統(tǒng)統(tǒng)中的無無功功率率也應(yīng)有有一定的的備用容容量，否否則，當(dāng)當(dāng)負(fù)荷增增大時(shí)，電壓質(zhì)質(zhì)量將無無法保證證。幾點(diǎn)說明明：為改善電電壓質(zhì)量量和降低低網(wǎng)損，應(yīng)盡量量避免通通過電網(wǎng)網(wǎng)輸送大大量的無無功功率率。無功平衡衡是一個(gè)個(gè)比有功功平衡更更復(fù)雜的的

30、問題。不僅要要考慮總總的無功功功率平平衡，還還要考慮慮分地區(qū)區(qū)的無功功平衡，還要計(jì)計(jì)及超高高壓線路路的充電電功率、網(wǎng)損、線路改改造、新新變壓器器投運(yùn)及及大用戶戶對(duì)無功功平衡的的影響。應(yīng)根據(jù)無無功功率率平衡的的計(jì)算結(jié)結(jié)果，確確定補(bǔ)償償設(shè)備的的容量，并按就就地平衡衡的原則則進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)償容量量的分配配。小容容量的、分散的的無功補(bǔ)補(bǔ)償可采采用靜電電電容器器；大容容量的配配置在系系統(tǒng)中樞樞點(diǎn)的無無功補(bǔ)償償 則宜宜采用同同步調(diào)相相機(jī)或SVC。電力系統(tǒng)統(tǒng)的電壓壓偏移與與電壓管管理一、電力力系統(tǒng)電電壓偏移移的原因因及影響響電力系統(tǒng)統(tǒng)電壓偏偏移的原原因：負(fù)負(fù)荷大小小的改變變；個(gè)別別設(shè)備的的檢修或或故障退退出，造造

31、成電力力網(wǎng)阻抗抗參數(shù)改改變，引引起電壓壓損耗改改變；電電力系統(tǒng)統(tǒng)接線方方式的改改變。電力系統(tǒng)統(tǒng)電壓偏偏移的影影響：設(shè)設(shè)備的損損壞，產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量和產(chǎn)量量的降低低，系統(tǒng)統(tǒng)性“電電壓崩潰潰”，造造成大面面積停電電。（1）異步電電機(jī)發(fā)熱熱，壽命命降低。（2）電爐降降低生產(chǎn)產(chǎn)率。（3）電壓降降低時(shí)，照明燈燈發(fā)光不不足，影影響人的的視力和和工作效效率；電電壓偏高高時(shí)，壽壽命會(huì)減減短。（4）電壓降降低時(shí)，功率損損耗加大大；電壓壓升高時(shí)時(shí)，電氣氣設(shè)備的的絕緣受受到損害害。電力系統(tǒng)統(tǒng)的電壓壓偏移與與電壓管管理二、中樞樞點(diǎn)的電電壓管理理電力系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行電電壓調(diào)整整的目的的，就是是要采取取各種措措施，使使用戶處處的電

32、壓壓偏移保保持在允允許的范范圍之內(nèi)內(nèi)。電力系統(tǒng)統(tǒng)電壓的的監(jiān)視和和調(diào)整可可以通過過監(jiān)視、調(diào)整電電壓中樞樞點(diǎn)的電電壓而實(shí)實(shí)現(xiàn)。電壓中樞樞點(diǎn)是指指某些可可以反映映系統(tǒng)電電壓水平平的主要要發(fā)電廠廠或樞紐紐變電所所的母線線。1.電壓中樞樞點(diǎn)的選選擇區(qū)域性水水、火電電廠的高高壓母線線；樞紐變電電所大型型的二次次母線；有大量地地方負(fù)荷荷的發(fā)電電廠母線線；城市直降降變電所所的二次次母線。2.中樞點(diǎn)的的調(diào)壓方方式逆調(diào)壓：最大負(fù)荷荷時(shí)升高高中樞點(diǎn)點(diǎn)電壓，但不超超過線路路額定電電壓的105%，最小負(fù)負(fù)荷時(shí)降降低中樞樞點(diǎn)電壓壓，但不不低于線線路的額額定電壓壓。適用用于供電電線路較較長(zhǎng)、負(fù)負(fù)荷變化化較大的的中樞點(diǎn)點(diǎn)。順

33、調(diào)壓：最大負(fù)荷荷時(shí)允許許中樞點(diǎn)點(diǎn)電壓降降低，但但不低于于線路額額定電壓壓的102.5%，最小負(fù)負(fù)荷時(shí)允允許中樞樞點(diǎn)電壓壓升高，但不高高于線路路額定電電壓的107.5%。 適用用于供電電線路不不長(zhǎng)，負(fù)負(fù)荷變動(dòng)動(dòng)不大的的中樞點(diǎn)點(diǎn)。常調(diào)壓：中樞點(diǎn)電電壓保持持基本不不變，一一般為線線路額定定電壓的的102105，適適用于線線路長(zhǎng)度度、負(fù)荷荷變動(dòng)情情況介于于上述兩兩者之間間的情況況。這三種調(diào)調(diào)壓方式式中，逆逆調(diào)壓方方式要求求最高，實(shí)現(xiàn)較較難，常常調(diào)壓次次之，順順調(diào)壓較較容易。線路額定定電壓電源電壓壓電壓降負(fù)荷功率率線路損耗耗由上式可可見，調(diào)調(diào)整負(fù)荷荷節(jié)點(diǎn)b的電壓可可以采取取以下措措施：調(diào)節(jié)發(fā)電電機(jī)勵(lì)磁磁

34、電流以以改變發(fā)發(fā)電機(jī)端端電壓UG進(jìn)行調(diào)壓壓 ；選擇適當(dāng)當(dāng)變壓器器變比K進(jìn)行調(diào)壓壓 ；改變輸電電線路的的參數(shù)R和X進(jìn)行調(diào)壓壓 ；改變無功功功率Q的分布進(jìn)進(jìn)行調(diào)壓壓 。由圖可知知：負(fù)荷荷節(jié)點(diǎn)b的電壓為為：一、改變變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓壓調(diào)壓改變發(fā)電電機(jī)端電電壓調(diào)壓壓是一種種不需耗耗費(fèi)投資資而且最最直接的的調(diào)壓方方法。大中型同同步發(fā)電電機(jī)都裝裝有自動(dòng)動(dòng)勵(lì)磁調(diào)調(diào)節(jié)裝置置，根據(jù)據(jù)運(yùn)行情情況調(diào)節(jié)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)勵(lì)磁電電流以改改變發(fā)電電機(jī)端電電壓可以以達(dá)到調(diào)調(diào)壓的目目的。對(duì)于不同同類型的的供電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)發(fā)電機(jī)調(diào)調(diào)壓所起起作用不不同：由孤立的的發(fā)電廠廠不經(jīng)升升壓直接接供電的的小型電電力網(wǎng)，改變發(fā)發(fā)電機(jī)端端電壓就就可以滿滿

35、足荷點(diǎn)點(diǎn)的電壓壓質(zhì)量要要求，不不必另外外再增加加調(diào)壓壓設(shè)備。對(duì)供電線線路較長(zhǎng)長(zhǎng)、供電電范圍較較大的多多電壓等等級(jí)電網(wǎng)網(wǎng)，由于于不同運(yùn)運(yùn)行方式式下電壓壓損耗的的變化幅幅度太大大，單靠靠發(fā)電機(jī)機(jī)調(diào)壓不不能滿足足負(fù)荷點(diǎn)點(diǎn)電壓的的需求。此時(shí)發(fā)發(fā)電機(jī)調(diào)調(diào)壓主要要是為了了滿足近近處地方方負(fù)荷的的電壓質(zhì)質(zhì)量要求求。對(duì)于由若若干發(fā)電電廠并列列運(yùn)行的的電力系系統(tǒng)，進(jìn)進(jìn)行電壓壓調(diào)整的的電廠需需有相當(dāng)當(dāng)充裕的的無功容容量?jī)?chǔ)備備，利用用發(fā)電機(jī)機(jī)調(diào)壓一一般不易易滿足要要求。另另外調(diào)整整個(gè)別發(fā)發(fā)電廠的的母線電電壓，會(huì)會(huì)引起無無功功率率重新分分配，可可能同無無功功率率的經(jīng)濟(jì)濟(jì)分配發(fā)發(fā)生矛盾盾。此時(shí)時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)調(diào)壓只只能作為為

36、一種輔輔助性的的調(diào)壓措措施。3.有載調(diào)壓壓變壓器器當(dāng)最大、最小負(fù)負(fù)荷時(shí)電電壓變化化幅度超超過了分分接頭的的調(diào)整范范圍(5)，或者調(diào)調(diào)壓要求求的變化化趨勢(shì)與與實(shí)際的的相反(例如逆調(diào)調(diào)壓)時(shí)，則利利用普通通變壓器器將無法法滿足調(diào)調(diào)壓要求求，這時(shí)時(shí)可采用用有載調(diào)調(diào)壓變壓壓器。有載調(diào)壓壓變壓器器的高壓壓側(cè)除主主繞組外外，還有有一個(gè)可可調(diào)分接接頭的調(diào)調(diào)壓繞組組，它可可以在帶帶負(fù)荷情情況下切切換分接接頭，調(diào)調(diào)壓范圍圍也比較較大，一一般在15%以上。目前我國國110kV電壓級(jí)的的有載調(diào)調(diào)壓變壓壓器有七七個(gè)分接接頭，調(diào)調(diào)壓范圍圍為11032.5，220kV電壓級(jí)的的有載調(diào)調(diào)壓變壓壓器有九九個(gè)分接接頭，調(diào)調(diào)壓范圍圍為22042.5。圖為具有有調(diào)壓繞繞組有載載調(diào)壓變變壓器的的接線圖圖。用于在切切換過程程中限制制兩個(gè)分分接頭間間的短路路電流它的主繞繞組上連連接一個(gè)個(gè)具有若若干分接接頭的調(diào)調(diào)壓繞組組，依靠靠特殊的的切換裝裝置可以以帶負(fù)荷荷改變分分接頭。切換裝裝置有兩兩個(gè)可動(dòng)動(dòng)觸頭，改變分分接頭時(shí)時(shí)，先將將一個(gè)動(dòng)動(dòng)觸頭移移到選定定的分接接頭上，然后再再將另一一個(gè)動(dòng)觸觸頭移到到該分接接頭上，這樣在在分接頭頭切換過過程中才才不致使使變壓器器開路。圖有載調(diào)壓壓變壓器器接線圖圖三、改變變網(wǎng)絡(luò)中中無功功功率分布布進(jìn)行調(diào)調(diào)壓無功功率率的產(chǎn)生生基本上上不消耗耗能源，但是無無功功率率沿電力力網(wǎng)傳