文档介绍：第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
电力生
产的任务
供给用户
的电能
数量
质量
按照用户随时变化的用电需要,及时改变发出的功率
电压
调整励磁机的电流
频率
n-汽轮机转速
P-发电机电机对数,对全速机为1
电力系统正常频率偏差允许值为±(转速波动±12r/min)
系统容量较小(<3000MW)时,偏差值可以放宽到±(转速波动±30r/min)
一、自动调节的概念
⒉转子运动方程
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
转子上的力矩
蒸汽主力矩
发电机电磁阻力矩
摩擦阻力矩
转子运动方程
相对很小,可以忽略
力矩
转速
Mt1
Me2
Me1
na
a
nb
b
Mt2
c
nc
①电网负载与功率平衡时:
如图a点,n=na
如图b点达到新平衡,n=nb
②电网负载减少,阻力矩特性线变为Me2,
如机组进汽量不变
汽轮发电机组的自调节特性。
力矩
转速
Mt1
Me2
Me1
na
a
nb
b
Mt2
c
nc
③电网负载减少
如机组感知到转速上升减少进汽量
如图c点达到新平衡,n=nc
必须在汽轮机上安装自动调节系统
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
当外界电负荷发生改变时,汽轮机转速有一个很小的变
化时,自动改变进汽量,使发出的功
率与外界电负荷相适应。并保证调节
后的机组转速的偏差不超过规定的小
范围。
汽轮机自动调节系统的任务:
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
调节汽门由调速器本身直接带动,称为直接调节
直接调节
当外负荷变化,转子力矩平衡被打破后,感知转速的变化
的装置叫调速器
o
汽轮机
调速器
调节汽门
间接调节系统
汽轮机
调节汽门
调速器
油动机
+
_
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
压
力
油
回油
b
a
c
3.
当外界负荷变化时,调节系统动作结束后,机组并不维持转速不变,不同的负荷对应不同的稳定转速,只是转速的变动较小,这种调节是有差调节。
有差调节根本原因,反馈是刚性反馈
采用弹性反馈可实现无差调节,不用于转速调节,用于供热汽轮机的调压系统,维持压力不变。
无差调节
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
根据汽轮机的转速来控制调节汽门的开度,称为速度调节
系统
根据汽轮机的转速和功率来控制调节汽门的开度,称为功率调节--功频电液调节
η
给定
汽轮机
电液转换器
测频
元件
错油门油动机
功率
放大
PI
调节器
测功
元件
Up
Uf
Ufp
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
二、调节系统的静态特性
(一)静态特性曲线及四方图
稳定状态下,汽轮机的功率和转速之间的关系,称为调节系统的静态特性。
P
n
△z
△m
P1
P2
配汽机构
特性曲线
传递特性曲线
调速器特性曲线
调节系统静态特性曲线
调节系统的四方图
(二)速度变动率
汽轮机空负荷时所对
应的最大转速和额定
负荷时所对应的最小
转速之差,与汽轮机
额定转速之比,称为
调节系统的速度变动
率,或称为速度不等
率,其表达式为:
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
速度变动率对机组运行的影响
单机运行
n
p
n
p
P2
n2
P1
n1
调节系统使机组转速沿静态特性曲线变化,从而减少转速变化。
并网运行
速度变动率决定了外负荷变化时的转速变化量
n’2
速度变动率决定了静态特性曲线的倾斜程度
机组单机供电外负荷
变化时
汽轮发电机组在并网运行期间,其转速与电网
频率对应,电网中所有发电机组输出功率的总
和与所有负载消耗功率的总和平衡时,电网频率
保持稳定。也就是说,并网机组的转速是由电网中所有
机组共同调节的。
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
当外负荷变化时,电网所有机组的总功率与电负荷失衡,引起电网频率变化,要求并网机组迅速按各自静态特性曲线改变功率,使电网变化等于总负荷变化,减少电网频率的变化量,这个过程叫做一次调频。
在参加一次调频的各机组间
以两台机组并列运行为例说明
电网总负荷变化量如何分配?
P1
n1
n
P
n
P
n2
P2
△P1
△P2
第一节汽轮机自动调节和保护的基本原理
可见,在外负荷变化引起电网频率变化时,参加一次调频的机组按照各自速度变动率自动分配总负荷变化量。
速度变动率小的机组,承担负荷变化大,一次调频能力强。
速度变动率大的机组,承担负荷变化小,一次调频能力弱。