文档介绍：第五章电力系统的有功功率 平衡和频率调整
电力系统分析
河北科技大学电气工程系
7/25/2017
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河北科技大学电气信息学院
第五章电力系统的有功功率 平衡和频率调整
电力系统中有功功率的平衡
电力系统的频率调整
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电力系统中有功功率的平衡
一、频率变化对负荷和电力系统的影响
频率变化会引起工业用户异步电动机转速变化,将会影响产品质量。
频率波动会影响电子设备的准确性和性能。
频率下降将会使汽轮机叶片的振动变大,缩短其使用寿命。
频率下降到47-48Hz时,会使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,这种趋势若不能及时制止,将会引起频率崩溃。
当频率降到一定数值时,会使核电厂中的反应堆冷却介质泵自动跳开,从而使反应堆停止运行。
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电力系统中有功功率的平衡
频率下降将会使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,增加电压调整的困难。当频率下降到一定值时,可能出现电压雪崩现象。
二、电力系统的有功功率平衡和备用容量
1. 有功功率负荷的变动及其调整
电力系统的负荷随时间变动的规律分为三种(见图5-1):
第一种变动幅度很小,周期又很短,这种负荷变动有很大的偶然性(P1)。
第二种变动幅度较大,周期也较长,如电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动(P2) 。
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第三种负荷变动幅度最大,周期也最长,是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动,这种负荷变动基本上可以预计(P3) 。
因此,电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为三种:
一次调整:指由发电机组的调速器进行的、对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。
二次调整:指由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。
图5-1 有功功率负荷的变动
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三次调整:指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷,即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。
2. 有功功率平衡和备用容量
电力系统的有功功率平衡可用下式表示:
线路和变压器的总有功功率损耗
发电机发出的总有功功率
系统中所有用户的有功负荷
所有发电厂的厂用电有功负荷
为了维持频率的稳定,电力系统装设的发电机的额定容量必须大于当前的发电负荷容量,即必须装设备用容量。
电力系统中有功功率的平衡
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备用容量按用途分,有以下几种:
电力系统中有功功率的平衡
负荷备用:为满足系统中短时的负荷波动和计划外的负荷增加而设置的备用。一般为系统最大负荷的2%~5%。
事故备用:在发电设备发生偶然性事故时,为使电力用户不受严重影响,维持系统正常供电所需的备用。一般约为最大负荷的5%~10%。
检修备用:为保证发电设备的定期检修而设置的备用。
国民经济备用:考虑到国民经济超计划增长而设置的备用,一般约为最大负荷的3%~5%。
上述四种备用容量一般占最大负荷的15%~25%。
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电力系统中有功功率的平衡
热备用(机组处于旋转状态):运转中的发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用)。热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。
冷备用(机组处于停机转态):未运转的、但能随时启动的发电设备可以发的最大功率。冷备用包括部分事故备用和全部检修备用及国民经济备用。
备用容量按投入时间分,有热备用和冷备用两种:
3. 各类发电厂的特点及合理组合
火电厂特点
需要支付燃料及运输费用,但不受自然条件影响。
火力发电设备的效率与蒸汽参数有关。
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电力系统中有功功率的平衡
火力发电厂有功出力受锅炉、汽轮机最小技术负荷的限制,调整范围比较小,负荷增减速度慢。
机组投入和退出的运行时间长,承担急剧负荷响应时间长,耗能量多,易损坏设备。
热电厂由于采取抽汽供热,效率高,但技术最小负荷取决于热负荷,称为强迫功率。
水电厂特点
不需要燃料费,水力可梯级开发,连续使用,但受自然条件影响。
水轮发电机的出力调节范围大,增减负荷速度快,操作容易,可承担急剧变化的负荷。
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电力系统中有功功率的平衡
决定发电量的除水量外还有水位差。
水利枢纽兼顾发电、航运、防洪