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第五章
电力系统有功功率平衡
及频率调整
2.
4.
Northeastern University
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
本章要点:
3.
Northeastern University
频率调整必要性
频率对电力用户的影响
(1)系统频率变化引起异步电动机转速变化,使得加工机械的转速发生变化,影响产品质量;
(2)系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能;
(3)系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电用户设备的正常运行。
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
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Northeastern University
频率对电力系统的影响
(1)频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹;
(2)频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机(如送风机)的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度导致频率雪崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解;
(3)在核电厂中,反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
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(4)电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降,频率下降还会引起励磁机出力下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低,在频率下降到一定值时,可能出现所谓电压雪崩现象,出现电压雪崩也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。
2、电力系统有功功率控制的必要性
系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内,就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
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当系统频率在额定值附近时,虽频率满足要求,但没有说明哪些机组参与并联运行,并联运行的机组各应该发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。
电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域电力系统联在一起组成的联合电力系统,有的联合电力系统实行分区域控制,要求不同区域系统间交换的电功率和电量按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
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电力系统有功功率的平衡:
频率是衡量电能质量的重要指标。电力系统的频率与有功功率密切相关。实现电力系统在额定频率下的有功功率平衡,并留有必要的备用容量,是保证频率质量的前题。
备用容量和有功功率平衡
备用容量:系统电源容量大于发电负荷的部分
备用容量按发电设备的运行状态可分为热备用和冷备用
第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
热备用:所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总负荷的差值。包括部分事故备用和全部负荷备用。(根据需要随时可以投入的备用)
冷备用:处于待机状态,但设备完好,随时可以启动的发电设备。
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第五章电力系统有功功率平衡及频率调整
备用容量按发电设备的用途分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。
负荷备用:为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置的备用(最大负荷的3-5%);
事故备用:在电力系统中发电设备发生偶然故障时,为保证向用户正常供电而设置的备用(5%-10%,>最大单机容量);
检修备用:为发电设备的定期检修及设置的备用;
国民经济备用:考虑国民经济超计划增长而设置的备用。
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电力系统运行中,所有有功功率电源发出的功率必须与电力系统的发电负荷相平衡: