電力系統(tǒng)頻率調(diào)整

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1、電力系統(tǒng)負(fù)荷可分為三種。第一種變動(dòng)幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動(dòng)由很大的偶然性。第二種變動(dòng)幅度較大，周期較長，屬于這類負(fù)荷的主要有電爐、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷。第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長，這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體可分為一次、二次、三次調(diào)整三種。一次調(diào)整或頻率的一次調(diào)整指由發(fā)電機(jī)的調(diào)速器進(jìn)行的，對第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。二次調(diào)整或頻率的二次調(diào)整指由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的，對第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。三次調(diào)整其實(shí)就是指按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷，即責(zé)成各發(fā)電廠按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電

2、。在潮流計(jì)算中除平衡節(jié)點(diǎn)外其他節(jié)點(diǎn)的注入有功功率之所以可以給定，就是由于系統(tǒng)中大部分電廠屬于這種類型。這類發(fā)電廠又稱為負(fù)荷監(jiān)視。至于潮流計(jì)算中的平衡節(jié)點(diǎn)，一般可取系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)的發(fā)電廠母線，這其實(shí)是指擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻任務(wù)的發(fā)電廠母線。一：調(diào)整頻率的必要性電力系統(tǒng)頻率變動(dòng)時(shí)，對用戶的影響：用戶使用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)。系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定將會(huì)影響電子設(shè)備的工作。頻率變動(dòng)地發(fā)電廠和系統(tǒng)本身也有影響：火力發(fā)電廠的主要廠用機(jī)械—風(fēng)機(jī)和泵，在頻率降低時(shí)，所能供應(yīng)的風(fēng)量和水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運(yùn)行。低頻運(yùn)行還將增加汽輪機(jī)葉片所受的應(yīng)力，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂。低頻

3、運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的通風(fēng)量將減少，而為了維持正常電壓，又要求增加勵(lì)磁電流，以致使發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫升都將增加。為了不超越溫升限額，不得不降低發(fā)電機(jī)所發(fā)功率。低頻運(yùn)行時(shí)，由于磁通密度的增大，變壓器的鐵芯損耗和勵(lì)磁電流都將增大。也為了不超越溫升限額，不得不降低變壓器的負(fù)荷。頻率降低時(shí)，系統(tǒng)中的無功功率負(fù)荷將增大。而無功功率負(fù)荷的增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降。頻率過低時(shí)，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電。調(diào)整系統(tǒng)頻率的主要手段是發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，或簡稱自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，特別時(shí)其中的調(diào)速器和調(diào)頻器（又稱同步器）。二：發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)有功功率靜態(tài)頻率特性電源有功功率靜態(tài)頻率特性通常可以

4、理解為就是發(fā)電機(jī)中原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率的靜態(tài)頻率特性。原動(dòng)機(jī)未配置自動(dòng)調(diào)速時(shí)，其機(jī)械功率與角速度或頻率的關(guān)系：式中各變量都是標(biāo)幺值；通常。解釋如下：機(jī)組轉(zhuǎn)速很小時(shí)，即使蒸汽或水在它葉輪上施加很大轉(zhuǎn)矩，它的功率輸出仍很小，因功率為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積；機(jī)組轉(zhuǎn)速很大時(shí)，由于進(jìn)汽或進(jìn)水速度很難跟上葉輪速度，它們在葉輪上施加的轉(zhuǎn)矩很小，功率輸出仍然很?。恢挥性陬~定條件下，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都適中，它們的乘積最大，功率輸出最大。調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)頻器的二次調(diào)整作用在于：原動(dòng)機(jī)的負(fù)荷改變時(shí)，手動(dòng)或自動(dòng)地操作調(diào)頻器，使有一次調(diào)整的靜態(tài)頻率特性曲線平行移動(dòng)，有調(diào)頻器的二次調(diào)整后，原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)就從一根僅有一次調(diào)整的靜態(tài)頻率特性

5、曲線過渡到另一根曲線。三：頻率的一次調(diào)整稱為發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率，以MW/Hz或MW/（0.1Hz）為單位。它的標(biāo)幺值則是發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率較少或增加的多少。這個(gè)單位調(diào)節(jié)功率和機(jī)組的調(diào)差系數(shù)互為倒數(shù)?；蛘{(diào)差系數(shù)或與之對應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的，一般整定為：汽輪機(jī)組水輪機(jī)組綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性稱為負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，也以MW/Hz或MW/（0.1Hz）為單位。它的標(biāo)幺值則是負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨頻率的升降負(fù)荷消耗功率增加或較少的多少。它的標(biāo)幺值在數(shù)值上就等于額定條件下負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。所謂負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)系指一定頻率下負(fù)荷隨頻率

6、變化的變化率顯然，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率不能整定。電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率大致為1.5。發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)的頻率特性和負(fù)荷頻率特性的交點(diǎn)就是系統(tǒng)的原始運(yùn)行點(diǎn)。設(shè)負(fù)荷突然增加，則由于負(fù)荷突增時(shí)發(fā)電機(jī)功率不能即使隨之變動(dòng)，機(jī)組將減速，系統(tǒng)頻率將下降。而在系統(tǒng)頻率下降的同時(shí)，發(fā)電機(jī)組的功率將因它的調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷的功率將因本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少。前者沿原動(dòng)機(jī)的頻率特性向上增加，后者沿負(fù)荷的頻率特性向下減少，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程抵達(dá)一個(gè)新的平衡點(diǎn)?；蚍Q為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，也以MW/Hz或MW/(0.1Hz)為單位。系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率也可以用標(biāo)幺值來表示。以標(biāo)幺值表示時(shí)的基準(zhǔn)功率通

7、常就取系統(tǒng)原始運(yùn)行狀態(tài)下的總負(fù)荷。系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí)，在原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。因此，從這個(gè)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率可求取在允許的頻率偏移范圍內(nèi)系統(tǒng)能承受多少負(fù)荷增減。可見，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率取決于兩個(gè)方面，即發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。因?yàn)樨?fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率不可調(diào)，要控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率只能從控制、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率或調(diào)速器的調(diào)差系統(tǒng)入手。