電壓系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整

第四章

電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調(diào)整1一、電力系統(tǒng)的頻率偏移

2、頻率變化的原因電壓、頻率、波形、電壓波動(dòng)和閃變、三相電壓不平衡度1、電能質(zhì)量指標(biāo)在穩(wěn)態(tài)條件下整個(gè)電力系統(tǒng)的頻率是相同的。電力系統(tǒng)的頻率只有在所有發(fā)電機(jī)總有功功率與總有功負(fù)荷相等時(shí)，系統(tǒng)頻率才能不變。當(dāng)發(fā)電機(jī)總有功功率與總有功負(fù)荷不相等時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)生產(chǎn)變化23、頻率的質(zhì)量供電頻率應(yīng)當(dāng)達(dá)到50Hz。依照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1）電網(wǎng)容量在300萬(wàn)kw及以上的為±0.2Hz2）電網(wǎng)容量在300萬(wàn)kw以下的，為±0.5Hz3454.1有功平衡和頻率調(diào)整

1.電力系統(tǒng)頻率變化的影響對(duì)用戶的影響（1）異步電機(jī)轉(zhuǎn)速：紡織工業(yè)、造紙工業(yè)（2）異步電機(jī)功率下降（3）電子設(shè)備的準(zhǔn)確度對(duì)發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響（1）對(duì)發(fā)電廠廠用機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的影響（2）對(duì)汽輪機(jī)葉片的影響（3）對(duì)異步電機(jī)及變壓器勵(lì)磁的影響，增加無(wú)功消耗。64.1有功功率和頻率調(diào)整2頻率與有功平衡的關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡與功率平衡轉(zhuǎn)矩不平衡時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化,引起頻率變化保持頻率恒定不變是十分困難的

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78（1）與頻率變化無(wú)關(guān)的負(fù)荷：4、負(fù)荷分類（2）與頻率一次方成正比的負(fù)荷：（3）與頻率的高次方成正比的負(fù)荷：95、負(fù)荷的變化規(guī)律變化幅值小速度快變化幅值較大速度較慢變化幅值大速度緩慢104.1有功功率和頻率調(diào)整3有功功率負(fù)荷的變化及其調(diào)整11

系統(tǒng)負(fù)荷可以看作由以下三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷組成：（1）變動(dòng)周期小于10s，變化幅度小:小操作、線路搖擺等（3）變動(dòng)周期最大，變化幅度最大：氣象、生產(chǎn)、生活規(guī)律（2）變動(dòng)周期在（10s，180s），變化幅度較大：大電機(jī)、電爐啟停調(diào)速器頻率的一次調(diào)整調(diào)頻器頻率的二次調(diào)整根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷，在各機(jī)組間進(jìn)行最優(yōu)負(fù)荷分配電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度（發(fā)電計(jì)劃）124有功功率平衡與備用容量

備用容量：15%～20%作用：為了保證供電可靠性及電能質(zhì)量合格，系統(tǒng)電源容量應(yīng)大于發(fā)電負(fù)荷。定義：備用容量＝系統(tǒng)可用電源容量－發(fā)電負(fù)荷

有功功率平衡：8760t(h)P(MW)發(fā)電負(fù)荷備用容量新增容量13按作用分：(1)負(fù)荷備用：滿足負(fù)荷波動(dòng)、計(jì)劃外的負(fù)荷增量2%~5%(2)事故備用：發(fā)電機(jī)因故退出運(yùn)行而預(yù)留的容量5%~10%(3)檢修備用：發(fā)電機(jī)計(jì)劃?rùn)z修4%~5%(4)國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：滿足工農(nóng)業(yè)超計(jì)劃增長(zhǎng)3%~5%按其存在形式分：(1)熱備用(2)冷備用備用容量的分類141.負(fù)荷的有功功率－頻率靜態(tài)特性4.2電力系統(tǒng)的頻率特性靜態(tài)特性曲線：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)綜合負(fù)荷（連接容量不變）隨頻率電壓變化的曲線。連接容量：在fe

Ue

下接在系統(tǒng)中的用電設(shè)備的實(shí)際容量。15負(fù)荷的有功功率－頻率靜態(tài)特性簡(jiǎn)化表達(dá)當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)荷有功－頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來(lái)表示。負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，表示負(fù)荷隨頻率的變化程度。例4－1162發(fā)電機(jī)組的有功功率－頻率靜態(tài)特性調(diào)速器的工作原理1為轉(zhuǎn)速測(cè)量元件—離心飛擺及其附件；2為放大元件—錯(cuò)油門(或稱配壓閥)；3為執(zhí)行機(jī)構(gòu)—油動(dòng)機(jī)(或稱接力器)；4為轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)或稱同步器(調(diào)頻器)17調(diào)頻器的工作原理181、汽輪機(jī)調(diào)速裝置框圖調(diào)節(jié)對(duì)象反饋元件汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子測(cè)速元件放大傳動(dòng)元件飛速測(cè)速機(jī)械錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)氣閥192、離心式調(diào)速裝置原理1、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：

ACB，DFE2、轉(zhuǎn)速下降：

A’C’B，DF’E’3、錯(cuò)油門和油動(dòng)機(jī)動(dòng)作，增加進(jìn)汽量4、增速后：

A’’CB’’，DFE20發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜態(tài)特性：發(fā)電機(jī)的出力隨頻率自動(dòng)變化的特性。頻率變化的原因：負(fù)荷的變化原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣性21發(fā)電機(jī)組的有功功率－頻率靜態(tài)特性（1）靜態(tài)調(diào)差系數(shù):某臺(tái)機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)相應(yīng)的頻率偏移若2為額定運(yùn)行點(diǎn)，1為空載運(yùn)行點(diǎn)：22單位調(diào)節(jié)功率:調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，表示頻率變化時(shí)發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量。小結(jié)：調(diào)差系數(shù)越小，單位調(diào)節(jié)功率越大，頻率偏移越小。調(diào)差系數(shù)是可以整定的。233電力系統(tǒng)的有功功率－頻率靜態(tài)特性PfP1f1ACBP2f224負(fù)荷功率的實(shí)際增量：它同發(fā)電機(jī)功率增量平衡：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率：計(jì)及發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)，引起頻率單位變化時(shí)的負(fù)荷變化量。PfP1f1ACBP2f225標(biāo)幺值表示系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率kr=PGN/PDN為備用系數(shù)等式兩端同除以PDN/fN小結(jié)：系統(tǒng)中有功功率電源的出力不僅應(yīng)滿足在額定頻率下系統(tǒng)對(duì)有功功率的需求，而且應(yīng)有一定的備用。264.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、頻率的一次調(diào)整n臺(tái)裝有調(diào)速器的機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)頻率變化Δf時(shí)n臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率結(jié)論：n臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率遠(yuǎn)大于一臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率。27一、頻率的一次調(diào)整把n臺(tái)機(jī)組用一臺(tái)等值機(jī)代表，等值單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值代入28頻率的一次調(diào)整的計(jì)算過(guò)程例4－2例4－3求出頻率偏差每臺(tái)機(jī)組的功率增量小結(jié)：調(diào)差系數(shù)越小的機(jī)組增加的有功輸出相對(duì)越多。29頻率的二次調(diào)整：通過(guò)操作調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的移動(dòng)，從而使負(fù)荷變化引起的頻率偏移在允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。1.主調(diào)頻廠的選擇調(diào)頻廠：負(fù)有二次調(diào)頻任務(wù)的電廠，分為主調(diào)頻廠和輔助調(diào)頻廠。調(diào)頻廠應(yīng)滿足的條件：1）足夠的調(diào)整容量2）較快的調(diào)整速度3）調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性較好二、頻率的二次調(diào)整30調(diào)整容量:

水電廠>火電廠

中溫中壓電廠（75％）>高溫高壓電廠（30％）

調(diào)整速度：

水電廠>火電廠

調(diào)頻廠選擇：

首選：水電廠

其次：中溫中壓電廠

312.頻率二次調(diào)整的過(guò)程pf0f1ABf2CEF32頻率的二次調(diào)整結(jié)論：（1）由于二次調(diào)頻增加了發(fā)電機(jī)的出力，在同樣的頻率偏移下，系統(tǒng)能承受的負(fù)荷變化量增加了。（2）可以做到無(wú)差調(diào)節(jié)。AEEFFC33多臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行（三臺(tái)機(jī)組，1號(hào)機(jī)組為主調(diào)頻機(jī)組）例4－4例4－5調(diào)頻機(jī)組未動(dòng)作時(shí)調(diào)頻機(jī)組動(dòng)作后344.4各類發(fā)電廠的合理組合系統(tǒng)中有備用容量時(shí)，可考慮有功功率的最優(yōu)分配問(wèn)題，包括有功電源的最優(yōu)組合及有功負(fù)荷的最優(yōu)分配。有功電源的最優(yōu)組合：系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠的合理組合。有功負(fù)荷的最優(yōu)分配：系統(tǒng)中的有功負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配。35一、各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)1火電廠（1）燃料及運(yùn)輸費(fèi)用（2）有功出力最小限制（3）效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)（4）啟停時(shí)間長(zhǎng)且啟停費(fèi)用高（5）熱電廠總效率較高，但與熱負(fù)荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)節(jié)的強(qiáng)迫功率。36一、各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)2水電廠（1）不需燃料費(fèi)，但一次投資大（2）出力調(diào)節(jié)范圍比火電機(jī)組大（3）啟停費(fèi)用低，且操作簡(jiǎn)單（4）出力受水頭影響（5）抽水蓄能（6）必須釋放水量－－強(qiáng)迫功率37一、各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)3核電廠（1）最小技術(shù)負(fù)荷小，為額