电力系统有功功率平衡与频率调整培训课程.ppt

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1、§5电力系统有功功率平衡与频率调整衡量电能质量的指标：频率、电压、波形我国电力系统关于频率的规定：fN＝50Hz允许偏移范围为±0.2～0.5Hz（系统规模越大，对频率控制的要求越严格。）频率与有功功率的基本关系转速n发电机输出电磁功率原动机输入机械功率5.1概述概述一、频率偏移的影响频率降低引起电动机输出功率降低，影响其驱动的设备的正常运行。概述二、引起频率偏移的原因并联运行的发电机保持同步是电力系统正常运行的必要条件。由频率、转速、有功功率之间的基本关系：转速n发电机的转速由作用于转子轴上的转矩决定；原动机的机械转矩---

2、驱动发电机的电磁转矩----制动转矩平衡则转子可维持同步转速，对应的频率即为额定频率；概述发电机输出电磁功率（转矩）原动机输入功率（转矩）概述而转矩正比于功率，故额定状态下的转矩平衡，即对应着有功功率的平衡-----输入机械功率与输出电磁功率。系统的电能是不能储藏的，系统能量的生产、消费是时刻动态平衡的，即电磁功率与负荷功率相等；负荷时刻变化，对应的电磁功率变化，有功平衡被打破，转速就会变化：负荷增大时，制动大过驱动，转子减速，频率下降；反之，转子加速，频率上升。频率调整（简称调频）的目标：重新建立有功功率平衡，使转子转速恢复

3、同步，频率达到额定频率。概述三、有功功率的平衡----为了达到有功平衡，必须通过负荷预测得到未来的负荷曲线，借此安排发电计划，使得发电机发出的有功功率与网络损耗及负荷需求的有功平衡。电磁功率平衡方程式：即：发电机发出的总有功功率=所有有功负荷+系统的有功损耗+电厂厂用电该方程任何时刻均成立。概述备用容量作用：保证供电可靠性、满足用户的功率需求及维持频率稳定。定义：备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷分类：备用容量的分类方法有两种---按用途分按其备用形式分概述概述(1)负荷备用：(2)事故备用：(3)检修备用：(4)国民经济备

4、用：(1)热备用/旋转备用(2)冷备用（2）按其备用形式分5.2负荷和电源的频率静特性一、系统综合负荷的有功－频率静特性负荷实际取用多大的有功功率，除了与生产状态、系统电压有关外，还同频率有关：如图中曲线1、1’所示：频率升高，负荷有功功率自动增加；反之，自动减少。系统的综合负荷增大，负荷频率特性曲线平行上移至1’；反之，平行下移。负荷的频率静态特性负荷和电源的频率静特性负荷的单位调节效应是负荷的自然属性，故而该系数不可控，不可人为调节。负荷的单位调节功率（也叫，有功负荷频率调节效应系数）：负荷和电源的频率静特性二、发电机组的

5、有功－频率静特性负荷变化时，转速相应变化，频率也将随之改变；为了保持系统频率在一定范围，要对发电机进行速度调节---原动机附设的调速器。调速器分为：机械式和电气液压式调速基本原理：根据负荷功率变化情况，相应调节汽轮机汽门开度，改变进汽量，即改变原动机的驱动功率。负荷和电源的频率静特性机组的调速器调频：负荷功率增加（转子转轴上出现减速转矩，f将下降）；此时调速器将调整原动机出力，使其输出功率增加，从而使f回升，但仍低于fN；即机组的发电功率会随频率下降而增大一部分-----发电机功率静态特性（反比变化）。ffnf1PGNPG1P

6、ΔfΔPG12负荷和电源的频率静特性功频静特性的斜率R，称为发电机组的调差系数：调差系数还可用百分数的形式表示：ffnf1PGNPG1PΔfΔPG12负荷和电源的频率静特性也称为发电机单位调节功率，为调差系数的倒数：负荷和电源的频率静特性由于机组的调速器调节范围有限，只能实现有差调节；若一次调频后，频率偏移仍超出允许范围，则必须进一步采取措施：机组的调频器/同步器调频－－通过控制调频器来调节机组的输出功率，其效果是可以整个平移发电机组的功频静态特性曲线，如图中由1平行移动到2，又称作二次调频，可实现无差调节。ffnf1PGNP

7、G1PΔfΔPG125.3电力系统的频率调整系统负荷的不同变化规律（三种）及其引起的频率偏移的调整方法：（1）变动周期最短（小于10s），变化幅度最小—由小负荷的经常性投切造成，随机性强。调速器一次调频（2）变动周期较长（在10s～180s），变化幅度较大---由一些冲击性、间歇性负荷的变动引起，如工业大电机、电炉等。调频器/同步器二次调频电力系统的频率调整（3）变动周期最长，变化幅度最大且缓慢，是日负荷曲线的基本部分：主要受气象、生产的作息制度、人们生活规律的影响，基本可以预计。根据预测负荷，在各发电厂间进行最优发电负荷分配

8、。“三次调频”，不常用的概念电力系统的频率调整初始，系统有功平衡：P1fN一次调频过程图解：负荷初始增量：系统频率变化：负荷调节效应：即负荷功率自动减少的部分。一、系统频率的一次调整一次调频负荷的实际增量：发电机增发的功率：依据有功输入输出平衡，有：负荷实际增量=发电机增发功