船舶电气设备及系统-大连海事大学-第15章-电力系统频率及有功功率自动调整.ppt

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1、第15章电力系统频率及有功功率自动调整§15.1电力系统有功功率自动调整基础知识§15.2自动调频调载原理§15.1电力系统有功功率自动调整基础知识1)电力系统频率波动的原因及其影响原动机输入功率为PT，发电机负荷功率为PF(1)当，时,静止或恒转速运行，即稳态。(2)当，时,系统处于加速运行，即动态。(3)当，时,系统处于减速运行，即动态。船级社规定：船用电器设备在电源频率波动稳态值达±5％额定频率时应能正常运用。因此要求船舶电网频率的变化最好保持在±0.2Hz以内。2)电力系统的负荷调节效应负荷功率随频率而改变的特性称为负荷的功率频率特性，属于负荷的静态

2、频率特性。船舶电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可分为如下几种类型:(1)功率与频率无直接关系的负荷。如:白炽照明，电热，整流器等。(2)功率与频率成正比的负荷。如:机床，压缩机，卷扬机等，其转矩基本恒定。(3)功率与频率的三次方成正比的负荷。如:吸风机，通风机，水泵等。在电力系统中功率平衡被破坏引起频率变化时，负载吸收功率的变化起着补偿的作用，使系统能在另一个频率值下得到新的平衡，这种现象称为电力系统的负荷调节效应。负荷调节效应为了保证系统的频率变化在一定的允许范围内，发电机组必需配置调速器。15.1.1调速器及其调速特性发电机转速的调整是由原动机的调速

3、器来实现的，因此发电机组的功率频率特性取决于调速器的特性。由于电力系统要求频率能维持在一定范围之内，因此调速器应是一种“定速调速器”。即通过调速器调节维持原动机转速不变。调速器种类有机械式、液压式和电子式等。但无论哪种型式，其工作原理都是测出偏差后，根据偏差的大小和极性去调节原动机，使原动机在负载从零到额定值范围内变化时，维持转速在允许的范围内。1)调速器的结构和动作原理1：传动轴2：轴3：飞铁4：拨爪5：滑套筒6：弹簧7：杠杆8：拉杆9：涡轮涡杆10：调速器电机11：柴油机油门柴油机运行时，通过齿轮传动机构带动调速器的传动轴1将转速传到轴2，使飞铁3绕轴2

4、旋转，飞铁在离心力作用下，力图张开，并将滑套5向上顶，压缩弹簧6，直到与弹簧6产生的反作用力相平衡，这时滑套5将处于某一平衡位置，通过杠杆7、拉杆8，将油门拉到一定的开度，使柴油机有一定大小的喷油量，机组在一定转速下运行，此时的调速器处于一种平衡状态。平衡状态若由于某种原因破坏了调速器的平衡，譬如负载减少、机组转速升高，则飞铁的离心力增大、张开的角度将更大，引起滑套5上移。在滑套上移的过程中，通过杠杆、拉杆、使油门减小，转速就被阻止进一步增加。同时，因为滑套的上移压缩了弹簧6，其反作用力也将增加，直到与离心力的作用平衡，滑套5就停止上移。到此，调速器达到了一

5、个新的平衡状态，机组在另一个转速下稳定运行。负载减少相反若由于某种原因使转速降低，则飞铁的离心力变小、平衡又被打破，此时弹簧6的压力大于离心力的作用，滑套下移，于是油门加大，阻止了转速进一步下降，又达到了一个新的平衡。这种自动调整作用，使柴油机能稳定运行于一定的转速范围内。负载增加通过伺服电动机，经蜗轮蜗杆传动，可以将弹簧6事先压紧到一定的程度；弹簧“预紧”是通过配电盘上的手动调速开关接通伺服电动机进行的操作。预紧力越大，滑套越被压向下移，对应的油门开度越大，反之油门开度越小。2)调速器的特性倾斜度可用调差系数K来表示稳态特性(1)瞬时调速率J船舶要求:J＜

6、±10％(2)转速恢复到稳定值所需时间T要求；转速恢复过程，应当没有振荡。T＜5秒动态特性n1n2(3)调速特性的失灵区(灵敏度)：由于调速机构的间隙，对微小转速变化不能反映。即调速期存在一定的失灵区。失灵区太大功率分配产生误差，太小频繁调节。3）单机运行时频率的调整——调速特性的平移在同一负载下欲使频率升高，则应加大弹簧预紧力，将油门加大，整个曲线1将向上平移到曲线2。若减小弹簧预紧力，则特性向下平移，如图中的曲线3。1.两台发电机具有有差特性,斜率不一致。15.1.2发电机并联运行的有功功率分配在两台机组均功后，当负荷变化时，功率分配不均匀2.两台发电机

7、具有无差特性。两台机组间，有功功率随机分配，可导致逆功率跳闸或过载跳闸。在无功率分配控制系统作用下无法并联运行。3.一台发电机具有有差特性，另一台具有无差特性。当负荷增加：增加的功率全部由无误差特性机承担，若负荷超过该机额定值可引起过载跳闸。当负荷减小：无误差特性机将减小输出功率，有可能导致另一机过载跳闸。也无法并联运行。负荷增加负荷减小要使两机之间的功率能够按容量成比例分配，只有两特性曲线的斜率—致。由于调速器特性总是存在一定的差别，为了使电网频率不致随负载变化过大，又要使功率稳定的分配，特性曲线的下降率应在3％左右，不超过5％，以保证有功分配偏差在10％

8、以内。设一号发电机运行于A点，输出的有功功率为P，二