文档介绍：第五章电力系统正常运行方式的调整和控制
主要内容:有功功率和频率的调整、无功功率和电压的调整、运行方式的优化以及潮流的灵活控制。
隐极式
凸极式
60×50Hz=3000r/min
负荷随时间不断变化,必须调整发电机的出力,使之与负荷的有功功率平衡,并同时调整系统的频率,使它尽量不变。
负荷无功功率的变化要求对发电机和其他无功补偿设备的运行进行调整,并保证合格的电压供电质量。
分配和调整发电机功率时,需考虑它们和线路、变压器等设备的容量限制和其他条件,保证设备和系统的安全性。
电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关,对系统运行方式进行决策和调整时,还必须考虑经济性。
11/27/2017
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
稳态运行时,全系统各点频率都相等,所有发电机同步运行。
一、负荷的有功功率及其频率特性
1. 负荷有功功率的变化
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
2. 负荷的频率特性
负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的静态频率特性,简称为负荷的频率特性。
负荷按其有功功率与频率的关系分类:
(1)与频率无关的负荷:照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷等
(2)与频率成正比的负荷:切削机床、压缩机、卷扬机等
(3)与频率的二次方成正比的负荷:涡流损耗等
(4)与频率的三次方成正比的负荷:风机、静水头阻力不大的水泵
(5)与频率的高次方成正比的负荷:静水头阻力很大的给水泵等
KL:负荷的频率调节效应系数,MW/Hz
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
标么值形式:
二、频率调整的必要性和有功功率平衡
1. 频率调整的必要性
电动机转速与频率近似成正比;
频率下降将使汽轮发电机的汽轮叶片振动增大,影响其寿命,甚至产生裂纹或断裂;
频率降低时,火力发电厂由电动机驱动的动力设备由于转速下降而使它们的出力减小,引起锅炉和汽轮机出力降低,从而使得频率继续下降而产生恶性循环,可能出现频率崩溃;
核电厂的反应堆的冷却介质泵对频率的要求比较严格,当频率降低到一定程度时,将自动跳开,使反应堆停止运行。
为防止频率崩溃,系统中设置自动低频减负荷装置,当频率降低到一定程度时,按频率的高低自动分级切除部分负荷。
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
2. 有功功率平衡和备用容量
为保证电力系统的频率质量,应满足额定频率下系统有功功率平衡的要求。
备用容量的种类:
(1)负荷备用。一般取负荷的2%~5%。
(2)事故备用。为防止发电机组发生事故设置的备用容量,一般取系统最大负荷的5%~10%。
(3)检修备用。
(4)国民经济备用。
负荷备用必须以热备用的方式存在于系统之中。
热备用是指所有投入运行的发电机组可能发出的最大功率之和与全系统发电负荷之差,也称运转备用或旋转备用。
冷备用指系统中停止运行状态,可随时待命起动的发电机组最大出力的总和。
冷备用可作为检修备用和国民经济备用。
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
1. 发电机组的自动调速系统
调速系统种类:
(2)电气液压式:将转速信号变换为电信号,再通过电气-液压转换器转换为液压变化信号。
三、发电机组的调速系统和频率的一次调整
通过原动机调速器的作用完成发电机组出力和频率的调整,称为频率的一次调整。
不同稳态时,B点位置不变,A点回不到原来的位置,有差调节
(1)机械液压式:采用离心飞摆将转速信号变换为位移信号。
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
功率-频率电气液压调速系统:
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
2. 发电机组有功功率静态频率特性
有功功率静态频率特性:在自动调速系统作用下,发电机组输出的有功功率与频率之间的稳态关系。
f
PG
Pset
fN
0
调速系统常用调差系数百分数σ%来反映静态特性。
单位调节功率
每台机组的调差系数可单独整定。离心飞摆式调速系统,整定值通过调频器设定;功频电液调速系统可直接整定KG。
例5-2
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§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
3. 系统频率的一次调整
定性分析
f
PG
PG0=PL0
fN
0
ΔPL0
o
o‘
f
PG=PL
ΔPL
ΔPG
定量分析
系统的功率频率特性系数或单位调节功率
kr=PGN/PLN,系统的热备用系数
暂态过程
机组惯性,n不能突变
不变
机组动能转换为电功率
调速系统工