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1、第六章 按频率自动减负荷及其它安全自动装置§6-1概述§6-2按频率自动减负荷§6-3自动解列装置§6-4水轮机组低频自起动装置第一节概述自动装置的任务是：当系统发生某种故障时，相应的自动装置按预定的控制规则迅速动作，并作出安全措施，以避免故障或事故扩大。例如，当系统由于事故或其它原因，会带来严重的①无功功率缺额和②有功功率缺额。①对于无功功率缺额导致电压下降时，强励迅速投入，使电压恢复。②而对有功功率缺额，当其缺额超出了正常热备的可调节能力时，系统频率将按其动态特性规律迅速下降，必须切除一定负
2、荷使频率回升。这是依靠系统中设置的按频率自动减负荷装置(简称ZPJH装置或ZDPJ，英文UFLS)来完成的。第二节自动低频减载装置一、概述①当系统长期运行在49.5~49Hz以下时，会影响电厂和系统运行的经济性，使生产率下降；对某些汽轮机叶片造成损伤当频率低于45Hz时叶片可能共振断裂。如：我国进口某350MW机组,频率为48.5Hz时要求发瞬时信号,频率为47.5Hz时要求30s跳闸,频率为47Hz时要求0s跳闸,我国进口某600MW机组,当频率降到47.5Hz时要求9s跳闸,②当频率下降到4
3、7~48Hz时，火电厂厂用机械→锅炉和汽轮机→发电机出力下降，46~47Hz以下时，频率下降更快，恶性循环将引起频率崩溃。③当频率下降到46~47Hz时，异步电动机和变压器的励磁电流↑、无功损耗↑,引起系统电压↓.还会引起励磁机出力↓→发电机电势↓→全系统电压水平↓.若原来电压就低，速降，电压崩溃，系统瓦解。事故情况下也不能长期在47Hz以下(限制0.5s)；瞬时值绝对不允许低于45Hz。在电力系统出现较大的功率缺额时，如能在较低的频率维持运行，主要是依靠负荷频率特性的调节作用。当频率降低时，负
4、荷按照自身的频率特性自动地减少了从系统中所吸收的功率，使之与发电机发出的功率尽可能的保持平衡。此时，系统所减少的功率就是系统的功率缺额。系统功率缺额负荷的频率调节效应系数系统功率缺额二、电力系统频率的静态特性设系统正常运行于额定频率50Hz,具有的旋转备用功率PXZ。若系统突然发生事故,切除的发电总功率为PF,当旋转备用全部投入时,系统的有功缺额实际为：ΔPh=PF-PXZ负荷消耗的总有功率举例说明ZPJH的必要性设系统原在额定状态下运行，当发生的功率缺额25%PLn时，如果仅由负荷的调节效应来
5、补偿，并设负荷的调节效应系数KL*=2，则则系统的稳定频率为：f∞=50（1-0.125）=43.75Hz热备用不会达到25%PLn，需切除负荷。三、电力系统动态频率特性ZPJH装置是在电力系统因事故出现较大有功缺额时，在频率下降过程中动作的。此时频率随时间变化的情况，即电力系统频率的动态特性。为一指数下降曲线,频率下降的稳态值(fb∞,fa∞)与功率缺额成正比。Δfb∞Δfa∞12fb∞fa∞0tfnfba曲线主要由系统中所有转动机械，包括原动机、发电机、补偿机、电动机及其所拖动的机械等的旋转
6、部分的机械转动惯量来决定。将部分动能转换成电能的方式来补偿这一缺额.电动机的数量远比发电机多,但它们的等效转动惯量却远小于发电机组。因此，求取系统频率的动态特性时可以只考虑发电机组的转动惯量。求系统等值发电机组的转子运动方程:当系统出现功率缺额时，系统中旋转的动能都为支持电网的能耗而做出贡献。频率随时间变化的过程主要取决于有功功率缺额大小和系统中所有转动部分的机械惯性，包括：汽轮机、同步发电机、同步调相机、电动机及其拖动的机械设备。电力系统由于有功功率的平衡遭到破坏，引起系统频率发生变化，频率从
7、正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程——电力系统频率的动态过程。用来表示电力系统频率动态特性。研究电力系统频率的动态过程（1）以单机单负荷为例：系统出现有功缺额时，转子运动方程转子动能考虑到机械角速度变化不太快（2）全网多台机组并联运行：考虑忽略各节点频率偏差的差异，把全系统的所有机组看作一台等值机。电动机及其拖动机械负荷的转动惯量远小于发电机组的转动惯量，可以忽略，这样并不会影响计算结果。等值机的惯性时间常数转换为以负荷在额定频率时的总功率为基准功率NorthChinaElectricP
8、owerUniversity15/372021/7/20当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率fx(t)的动态特性可用指数曲线来描述。在事故初期，频率下降的速度与功率缺额成正比16/372021/7/20系统有功率缺额ΔPh，当频率下降至f1时，切除负荷结论：如果能够及时切除负荷功率，就可以延缓系统频率下降过程。cd设功率缺额为ΔPh*·a,频率沿曲线a下降到f1时,切除负荷功率ΔPL：①切除负荷ΔPL1较大,沿曲线c回升②切除负荷ΔPL2＜ΔPL1,可能使频率不下降也不上升,如曲线d③切除
