chapter3-4电力系统低频减载

⎛100 − n −1∆P % ⎞ K L∗ ( f hf ⋅min − f dzn ) ∆Pts % ≥ ⎜ ∑ k ⎟ k =1 ⎠ f e − K L∗ ( f e − f hf ⋅min ) ⎝
第四节
f
dzts
电力系统低频减载
，
（2）当系统频率在第 i 轮动作后稳定在稍低于特殊轮的动作频率 ，特殊轮动作断开其用户后，系统频率不应高于 f
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电力系统低频减载
九、ZPJH装置的时限
a) 为了防止在系统发生振荡或系统电压短时间下降 时ZPJH装置的误动作，要求装置能带有一些时限 b) 但时限太长将使系统发生严重事故时，频率会危 险地降低到临界值以下。因此一般可以取为0.2～ 0.3s。 c) 参加自动减载的一部分负荷允许带稍长一些的时 限，例如带5s时限，但是这部分负荷功率的数量 必须控制在这样的范围内，即其余部分动作以 后，保证系统频率不低于临界频率45Hz。
∆P∗
Pfhe P 切
900MW
∆ f hf *
50 − 48 = = 0 .04 50
f危
K L∗ = 2
48Hz
P仍缺
由式（3-47）得
PJH =
900 − 2 × 0.04 × 2800 = 734MW 1 − 2 × 0.04
50Hz
∆f ∗
图 3-25 例 3-3 示意图
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f hf 0 可考虑如下：当系统频率缓慢下降，
并正好稳定在第 i 轮继电器的动作频率 f dzi 时，第 i 轮继电器动作， 并断开了相应的用户功率 ∆ P i ， 于是频率回升到这一轮的最大恢复 频率 f hf ⋅max ⋅i 。
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P/%
电力系统低频减载
∆ Pi %
∆ P bi %
a
b
∆ P bhf %
六、各轮动作功率的选择
1）第一级动作频率 一般的一级启动频率整定在49Hz。 2）最后一轮的动作频率 自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于46～ 46.5Hz 3）前后两级动作的频率间隔 前后两级动作的时间间隔是受频率测量元件的动作误差和 开关固有跳闸时间限制的。
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七、各轮最佳断开功率的计算
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时间 ∆ t 2 后
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点 4：当频率下降到 f 2 时，ZPJH 的第二轮频率继电器启动，经一定
点 5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点 5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿 5～6 曲线回升， 最后稳定在 f ∞ ( 2) 。 逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同 时也断开了相应的用户） 。即系统频率重新稳定下来或出现回升时， 这个过程才会结束。
f dzts = f hf ⋅min
3） 它是在系统频率已比较稳定时动作的，因此其动作时限可 以取系统频率时间常数 T f 的 2～3 倍，一般为 15～25s
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4） 特殊轮断开功率可按以下两个极限条件来选择： （1）当最后第二轮即 n－1 轮动作后，系统频率不回升 但又不足使 反而降到最后一轮， 即第 n 轮动作频率 f dzn 附近， 第 n 轮动作时，则在特殊轮动作断开其所接用户功率后，系 统频率应恢复到 f hf ⋅min 以上，因此特殊轮应断的用户功率为
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二、系统频率的事故限额
（1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降，有时可能形成 恶性循环，直至频率雪崩。 （2）系统频率降低使励磁机等的转速也相应降低，当励磁电流 一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，可能造 成系统稳定的破坏。 （3）电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化。 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。 （4）汽轮机对频率的限制。 （5）频率升高对大机组的影响。 （6）频率对核能电厂的影响。
1) 系统频率的最后稳定值在最大恢复频率 f hf ⋅max⋅i 与最小恢复频率
f hf ⋅min⋅i 之间
2) （ f hf ⋅max⋅i － f hf ⋅min⋅i ）是正比于 ZPJH 第 i 次的计算误差的 3) 当 ZPJH 动作后，可能出现的最大误差为最小时，ZPJH 就具有最 高的选择性。 4) f hf ⋅min 事实上等于特殊轮的动作频率 f dz⋅ts
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三、系统频率的动态特性
系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为
f = f ∞ + ( f e − f ∞ )e T f
− t
（3-46）
式中
f ∞ ——由功率缺额引起的另一个稳定运行频率
T f ——系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性
常数以及负荷调节效应系数
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五、最大功率缺额的确定
电力系统低频减载
1）保证在系统发生最大可能的功率缺额时，也能断开相应的用户，避免 系统的瓦解，使频率趋于稳定。 2）对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析：有的按系统中断开 最大容量的机组来考虑；有的要按断开发电厂高压母线来考虑等。 3）系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的 总数。要求恢复频率
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“轮” ：计算点 f 1 、 f 2 …… f n 点 1：系统发生了大量的有功功率缺额 点 2：频率下降到 f 1 ，第一轮继电器起动，经一定时间 ∆ t1 点 3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算。 点 3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功 率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部 分负荷， 功率缺额已经减小， 所有频率将按 3-4 的曲线而不是 3-3' 曲线继续下降。
；
Px ——减负荷前系统用户的总功率。
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例 3-3
电力系统低频减载
某系统的用户总功率为 Pfhe = 2800MW ，系统最大的功率缺额
P
qe
= 900MW ，负荷调节效应系数 K L∗ = 2 ，自动减负荷动作后，希望恢
复频率值 f hf = 48 Hz ，求接入减负荷装置的负荷总功率 PJH 。 解 减负荷动作后， 残留的频率偏差 相对值
KL∗ 有关，一般在（4～10）间。大
系统 T f 较大，小系统 T f 较小。
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f
fe
1 2 3
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四、自动低频减载（按频率自动减负荷装置“ZPJH”） 的工作原理
f1
f ∞( 2) f2
∆f0
6 4 5 5
'
f ∞(1) f ∞ ( 0)
∆ t1 ∆ t2
3
'
t
o
图 3-24 系统频率的变化过程
hf 0
因此
⎛100 − n −1∆P % ⎞ K L ∗ ( f hf 0 − f dzts ) ∆Pts % ≥ ⎜ ∑ k ⎟ k =1 ⎝ ⎠ f e − K L ∗ ( f e − f hf 0 )
只有在按式（3-53）算出的 ∆ Pts % 小于式（3-52）的数值时，才 按式（3-52）选择 ∆ Pts % 。
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一、概述
a)
电力系统低频减载
事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系 统频率大幅度下降。
b)
所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率 降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有 功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。
c)
这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为“ZPJH”，英 文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。
Pqe − PJH Px − PJH
= K L∗
f e − f hf fe
= K L∗∆f hf ∗
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或
PJH =
电力系统低频减载
Pqe − K l ∗ Px ∆f hf ∗ 1 − K l ∗∆f hf ∗
−
式中
∆ f hf * ——恢复频率偏差的相对值，并
∆ f hf * =fef来自ehff
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5) 一般情况下，各轮的 f
电力系统低频减载
hf ⋅max ⋅i
是不同的，而 ZPJH 的最终计算误差
则应按其中最大的计算。根据极值原理，显而易见，要使 ZPJH 装 置的误差为最小的条件是：
=
f hf ⋅max⋅1
=
f hf ⋅max⋅2
=
……
f hf⋅max⋅n = f
hf 0
6) 各轮恢复频率的最大值
f hf 可以低于额定频率。
4）考虑到负荷调节效应， 接于减负荷装置上的负荷总功率 PJH 可以比最大 功率缺额 Pqe 小些。
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根据负荷调节效应系数公式
电力系统低频减载
K L∗ =
可以得到
( Pfhf − Pfhe ) / Pfhe ( f − fe ) / fe
∆Pfhf * ∆Pfhf % = = ∆f∗ ∆f %
∆ fi
∆ f hf 0
f dzi
f hf 0
fe
f
图 3-26 第 i 轮动作后系统频率稳定值与功率平衡的关系
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电力系统低频减载
八、特殊轮的功用与断开功率的选择 1） 第 i 轮动作后， 系统频率稳定在低于恢复频率的低限 f hf ⋅min⋅i 但又不足使 i + 1 轮减负荷装置动作 2） 特殊轮的动作频率