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、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡度1、電能質(zhì)量指標在穩(wěn)態(tài)條件下整個電力系統(tǒng)的頻率是相同的。電力系統(tǒng)的頻率只有在所有發(fā)電機總有功功率與總有功負荷相等時，系統(tǒng)頻率才能不變。當發(fā)電機總有功功率與總有功負荷不相等時，系統(tǒng)頻率會生產(chǎn)變化23、頻率的質(zhì)量供電頻率應(yīng)當達到50Hz。依照國家有關(guān)標準1）電網(wǎng)容量在300萬kw及以上的為±0.2Hz2）電網(wǎng)容量在300萬kw以下的，為±0.5Hz3454.1有功平衡和頻率調(diào)整

1.電力系統(tǒng)頻率變化的影響對用戶的影響（1）異步電機轉(zhuǎn)速：紡織工業(yè)、造紙工業(yè)（2）異步電機功率下降（3）電子設(shè)備的準確度對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響（1）對發(fā)電廠廠用機械設(shè)備運行的影響（2）對汽輪機葉片的影響（3）對異步電機及變壓器勵磁的影響，增加無功消耗。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,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

!

78（1）與頻率變化無關(guān)的負荷：4、負荷分類（2）與頻率一次方成正比的負荷：（3）與頻率的高次方成正比的負荷：95、負荷的變化規(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有功功率負荷的變化及其調(diào)整11

系統(tǒng)負荷可以看作由以下三種具有不同變化規(guī)律的變動負荷組成：（1）變動周期小于10s，變化幅度小:小操作、線路搖擺等（3）變動周期最大，變化幅度最大：氣象、生產(chǎn)、生活規(guī)律（2）變動周期在（10s，180s），變化幅度較大：大電機、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)測負荷，在各機組間進行最優(yōu)負荷分配電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行調(diào)度（發(fā)電計劃）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)電負荷。定義：備用容量＝系統(tǒng)可用電源容量－發(fā)電負荷

有功功率平衡：8760t(h)P(MW)發(fā)電負荷備用容量新增容量13按作用分：(1)負荷備用：滿足負荷波動、計劃外的負荷增量2%~5%(2)事故備用：發(fā)電機因故退出運行而預(yù)留的容量5%~10%(3)檢修備用：發(fā)電機計劃檢修4%~5%(4)國民經(jīng)濟備用：滿足工農(nóng)業(yè)超計劃增長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)運行時系統(tǒng)綜合負荷（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)備的實際容量。15負荷的有功功率－頻率靜態(tài)特性簡化表達當頻率偏離額定值不大時，負荷有功－頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，表示負荷隨頻率的變化程度。例4－1162發(fā)電機組的有功功率－頻率靜態(tài)特性調(diào)速器的工作原理1為轉(zhuǎn)速測量元件—離心飛擺及其附件；2為放大元件—錯油門(或稱配壓閥)；3為執(zhí)行機構(gòu)—油動機(或稱接力器)；4為轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)或稱同步器(調(diào)頻器)17調(diào)頻器的工作原理181、汽輪機調(diào)速裝置框圖調(diào)節(jié)對象反饋元件汽輪機轉(zhuǎn)子測速元件放大傳動元件飛速測速機械錯油門和油動機調(diào)節(jié)氣閥192、離心式調(diào)速裝置原理1、穩(wěn)態(tài)運行：

ACB，DFE2、轉(zhuǎn)速下降：

A’C’B，DF’E’3、錯油門和油動機動作，增加進汽量4、增速后：

A’’CB’’，DFE20發(fā)電機組的功率頻率靜態(tài)特性：發(fā)電機的出力隨頻率自動變化的特性。頻率變化的原因：負荷的變化原動機轉(zhuǎn)子慣性21發(fā)電機組的有功功率－頻率靜態(tài)特性（1）靜態(tài)調(diào)差系數(shù):某臺機組負荷改變時相應(yīng)的頻率偏移若2為額定運行點，1為空載運行點：22單位調(diào)節(jié)功率:調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，表示頻率變化時發(fā)電機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負荷功率的實際增量：它同發(fā)電機功率增量平衡：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率：計及發(fā)電機和負荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時，引起頻率單位變化時的負荷變化量。PfP1f1ACBP2f225標幺值表示系統(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臺裝有調(diào)速器的機組并列運行時，系統(tǒng)頻率變化Δf時n臺機組的等值單位調(diào)節(jié)功率結(jié)論：n臺機組的等值單位調(diào)節(jié)功率遠大于一臺機組的單位調(diào)節(jié)功率。27一、頻率的一次調(diào)整把n臺機組用一臺等值機代表，等值單位調(diào)節(jié)功率標幺值代入28頻率的一次調(diào)整的計算過程例4－2例4－3求出頻率偏差每臺機組的功率增量小結(jié)：調(diào)差系數(shù)越小的機組增加的有功輸出相對越多。29頻率的二次調(diào)整：通過操作調(diào)頻器，使發(fā)電機組的頻率特性平行的移動，從而使負荷變化引起的頻率偏移在允許的波動范圍內(nèi)。1.主調(diào)頻廠的選擇調(diào)頻廠：負有二次調(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)電機的出力，在同樣的頻率偏移下，系統(tǒng)能承受的負荷變化量增加了。（2）可以做到無差調(diào)節(jié)。AEEFFC33多臺機組并列運行（三臺機組，1號機組為主調(diào)頻機組）例4－4例4－5調(diào)頻機組未動作時調(diào)頻機組動作后344.4各類發(fā)電廠的合理組合系統(tǒng)中有備用容量時，可考慮有功功率的最優(yōu)分配問題，包括有功電源的最優(yōu)組合及有功負荷的最優(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。有功負荷的最優(yōu)分配：系統(tǒng)中的有功負荷在各個正在運行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配。35一、各類發(fā)電廠的運行特點1火電廠（1）燃料及運輸費用（2）有功出力最小限制（3）效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)（4）啟停時間長且啟停費用高（5）熱電廠總效率較高，但與熱負荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)節(jié)的強迫功率。36一、各類發(fā)電廠的運行特點2水電廠（1）不需燃料費，但一次投資大（2）出力調(diào)節(jié)范圍比火電機組大（3）啟停費用低，且操作簡單（4）出力受水頭影響（5）抽水蓄能（6）必須釋放水量－－強迫功率37一、各類發(fā)電廠的運行特點3核電廠（1）最小技術(shù)負荷小，為額