电力系统有功功率平衡与频率的调整JXIE课件.pptx
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1、第四章第四章第四章第四章电力系统有功功率平衡和频率调整电力系统有功功率平衡和频率调整电力系统有功功率平衡和频率调整电力系统有功功率平衡和频率调整14.1 4.1 有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整 1.1.电力系统频率变化的影响电力系统频率变化的影响对用户的影响对用户的影响(1 1)异步电机转速:纺织工业、造纸工业)异步电机转速:纺织工业、造纸工业(2 2)异步电机功率下降)异步电机功率下降(3 3)电子设备的准确度)电子设备的准确度对发电厂和电力系统的影响对发电厂和电力系统的影响(1 1)对发电厂厂用机械设备运行的影响)对发电厂厂用机械设备运行的影响(2 2)对汽轮机叶片的影响)对汽轮机叶
2、片的影响(3 3)对异步电机及变压器励磁的影响,增加无)对异步电机及变压器励磁的影响,增加无 功消耗。功消耗。24.1 4.1 有功功率和频率调整有功功率和频率调整3电力系统的频率偏移与频率调整电力系统的频率偏移与频率调整 负荷变化-发电机输出电磁功率变化-原动机输入功率相对迟缓转矩变化-转速变化-频率变化额定频率50Hz,频率偏差范围0.2-0.5Hz,华东电网0.1Hz转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡转矩不平衡时转矩不平衡时,转子转转子转 速变化速变化,引起频率变化引起频率变化保持频率恒定不变是十分困难的保持频率恒定不变是十分困难的 !456负荷变动幅度小,周期又很短(如P1),变动具
3、有偶然性;负荷变动幅度较大,周期也较长(如P2)工业中大电机、电炉、延压机、电气机车等;负荷变动幅度最大,周期也最长,且变化较缓慢(如P3)人们生产、生活及气象条件的变化等引起的,基本上可以预计。图4-2 有功负荷的变动1有功功率负荷:7 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成:负荷组成:(1 1)变动周期小于)变动周期小于10s10s,变化幅度小,变化幅度小:小操作、线路摇摆等小操作、线路摇摆等(3 3)变动周期最大,变化幅度最大:气象、生产、生活规律)变动周期最大,变化幅度最大:气象、生产、生活规律(2 2)变动周期在(变
4、动周期在(10s10s,180s180s),变化幅度较大:大电机、电),变化幅度较大:大电机、电 炉启停炉启停调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整根据预测负根据预测负荷,在各机荷,在各机组间进行最组间进行最优负荷分配优负荷分配电力系统的经济运行调度(发电计划)电力系统的经济运行调度(发电计划)84 4 有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量备用容量:备用容量:15%15%20%20%作用:作用:为了保证供电可靠性及电能质量合格,系统电源容量为了保证供电可靠性及电能质量合格,系统电源容量应大于发电负荷。应大于发电负荷。定义:定义:备用容量备用容量
5、 系统可用电源容量系统可用电源容量 发电负荷发电负荷 有功功率平衡:有功功率平衡:8760t(h)P(MW)发电负荷发电负荷备用容备用容量量新增容新增容量量9按作用分:按作用分:(1)负荷备用:满足负荷波动、计划外负荷备用:满足负荷波动、计划外的负荷增量的负荷增量2%5%(2)事故备用:发电机因故退出运行而事故备用:发电机因故退出运行而预留的容量预留的容量5%10%(3)检修备用:发电机计划检修检修备用:发电机计划检修4%5%(4)国民经济备用:满足工农业超计划国民经济备用:满足工农业超计划增长增长3%5%按其存在形式分:按其存在形式分:(1)热备用热备用(2)冷备用冷备用备用容量的分类备用容
6、量的分类101.1.负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性4.2 电力系统的频率特性电力系统的频率特性11负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性简化表达简化表达当频率偏离额定值不大时当频率偏离额定值不大时,负荷有功频率静态特性用一,负荷有功频率静态特性用一条近似直线来表示。条近似直线来表示。负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系数数或称为负荷的或称为负荷的频率调频率调节效应节效应,表示负荷随频,表示负荷随频率的变化程度。率的变化程度。例例4 41 1124.1.2电力系统的频率特性负荷静态频率特性的线性表示|负荷的频率调节效应系数 PDNfN134.1.2电力系统
7、的频率特性负荷的P-f静态特性例:系统负荷中30%与频率无关,40%与频率一次方成正比,10%与频率二次方成正比,20%与频率三次方成正比。求系统频率从额定频率50Hz降到48Hz时,负荷功率变化的百分值,以及负荷的频率调节效应系数。142 2 发电机组的有功功率频率静态特性发电机组的有功功率频率静态特性调速器的工作原理调速器的工作原理1 为转速测量元件为转速测量元件离心飞摆及其附件;离心飞摆及其附件;2 为放大元件为放大元件错油错油门门(或称配压阀或称配压阀);3 为执行机构为执行机构油动油动机机(或称接力器或称接力器);4 为转速控制机构或为转速控制机构或称同步器称同步器(调频器调频器)1
8、54.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性调速器蒸汽AOBDE164.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性蒸汽AOBDE174.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性蒸汽AOBDE184.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性fPGfNf0PGN12194.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性机组的单位调节功率(发电机组的功频静特性系数)物理意义:频率发生单位变化时,机组输出功率的变化量,204.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性静态调差系数(调差率)物理意义:机组负荷改变时,频率的偏移214.1.2电力系统的频率特性电力系
9、统的P-f静态特性fPGf1f2P112P2PDPD负荷实际增量PD0+PD =PG发电机有功出力增量224.1.2电力系统的频率特性电力系统的P-f静态特性 系统的功频静特性系数(单位调节功率)备用系数234.1.2电力系统的频率特性发电机组满载时的P-f静态特性:KG=0fPGf1f2PGmax1224一、频率的一次调整一、频率的一次调整n台装有调速器的机组并列运行时,系统频率变化台装有调速器的机组并列运行时,系统频率变化 f f时时n台机组的等值台机组的等值单位调节功率单位调节功率结论:结论:n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的 单位调节功率
10、。单位调节功率。25频率的一次调整的计算过程频率的一次调整的计算过程例例42 例例43求出频率偏差求出频率偏差每台机组的功每台机组的功率增量率增量小结:小结:调差系数越小的机组调差系数越小的机组增加的有功输出相对越多。增加的有功输出相对越多。264.1.3电力系统的频率调整频率的一次调整:n台发电机例 系统一半机组已满载.火电机组占总容量的1/4,有10%的备用容量,单位调节功率为16.6;水电机组占总容量的1/4,有20%的备用容量,单位调节功率为25;负荷的频率调节效应系数为1.5.求(1)系统的单位调节功率(2)负荷功率增加5%时的稳态频率(3)如果频率允许降低0.2Hz,系统能增加多少
11、负荷功率27频率的二次调整频率的二次调整:通过操作调频器,使发电机组的频率特:通过操作调频器,使发电机组的频率特性平行的移动,从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波性平行的移动,从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内。动范围内。二、频率的二次调整二、频率的二次调整284.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性调频器蒸汽AOBDE294.1.2电力系统的频率特性发电机组的P-f静态特性fPGfNf0PGN12301.主调频厂的选择主调频厂的选择调频厂:调频厂:负有二次调频任务的电厂,分为主调频厂和辅助负有二次调频任务的电厂,分为主调频厂和辅助 调频厂。调频厂。调频厂应满足的条件
12、:调频厂应满足的条件:1 1)足够的调整容量)足够的调整容量2 2)较快的调整速度)较快的调整速度3 3)调整范围内的经济性较好)调整范围内的经济性较好31调整容量调整容量:水电厂水电厂 火电厂火电厂中温中压电厂(中温中压电厂(7575)高温高压电厂(高温高压电厂(3030)调整速度:调整速度:水电厂水电厂 火电厂火电厂调频厂选择:调频厂选择:首选:水电厂首选:水电厂 其次:中温中压电厂其次:中温中压电厂32频率的二次调整频率的二次调整结论:结论:(1)由于二次调频增加了发电机的出力,在同样的频率)由于二次调频增加了发电机的出力,在同样的频率 偏移下,系统能承受的负荷变化量增加了。偏移下,系统
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