稳态第五章3

第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第三节 电力系统的频率调整（解决一次、二次调整）

一、频率调整的必要性

z频率变化对负荷的影响

–异步机

–电子设备

–电钟

z频率变化对电力系统的影响

–火电厂的主要设备：水泵、风机、磨煤机

–汽轮机的叶片

–变压器的励磁

二、自动调速系统及其调节特性

z自动调速系统

–检测部件(离心飞摆)：转速→位移

–放大部件(错 油 门)：位移→油压(信号放大)

–执行部件(油 动 机)：油压→启闭阀门

–转速控制部件：速度基准控制

–调速器：前三者组成，完成频率一次调整

–调频器：加入转速控制部件，完成频率二次调整

z调速器工作原理

–调速器的飞摆由套筒带动转动，套筒则为原动机的主轴所带动。单机运行时，因机组负荷的增大，转速下降，飞摆由于离心力的减小，在弹簧的作用下向转轴靠拢，使A点向下移动到A"。但因油动机活塞两边油压相等．B点不动，结果使杠杆AB绕B点逆时针转动到AB"。在调频器不动作的情况下，D点也不动，因而在A点下降到A"时，杠杆DE绕D点顺时针转动到DE'，E点向下移动到E'。错油门活塞向下移动，使油管a、b的小孔开启，压力油经油管b进入油动机活塞

下部，而活塞上部的油则经油管a经错油门上部小孔溢出。在油压作用下，油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节汽门或水轮机的导向叶片开度增大，增加进汽量或进水量。

–与油动机活塞上升的同时，杠杆AB绕A点逆时针转动，将连结点C从而错油门活塞提升，使油管a、b的小孔重新堵住。油动机活塞又处于上下相等的油压下，停止移动。由于进汽或进水量的增加，机组转速上升，A点从A"回升到A'。调节过程结束。这时杠杆AB的位置为A'CB'。分析杠杆AB的位置可见，杠杆上C点的位置和原来相同，因机组转速稳定后锗油门活塞的位置应恢复原状；的位置较B高，

B'A'的位置较A略低；相应的进汽或进水量较原来多，机组转速较原来略低。这就是频率的“一次调整”作用。

–为使负荷增加后机组转速仍能维持原始转速，要求有“二次调整”。“二次调整”是借调频器完成的。调频器转动蜗轮、蜗杆，格D点抬高。D点上升时，杠杆DE绕F点顺时针转动，错油门再次向下移动，开启小孔。在油压作用下，油动机活塞再次向上移动，进一步增加进汽或进水量。机组转速上升，离心飞摆使A点由A'向上升。而在油动机活塞向上移动时，杠杆AB又绕A逆时针转动，带动C、F、E点向上移动．再次堵塞错油门小孔，再次结束调节过程。如D点的位移选

择得恰当，A 点就有可能回到原来位置。这就是频率的“二次调整”作用。 z 电源有功功率静态频率特性

2f C f C C C P −=−=ωω 1

21m 22

z 结论

调速器的调节是有差的

三、负荷有功功率的静态频率特性

– – 调频器可以做到无差调节 "++=++()(f P a f P a P a P 3N LN 32N

LN 2N LN 1LN 0L )()f f P a f f

– 标么值："++++=∗∗∗∗312110L f a f a f a a P

– 当f=f N

、PL=PLN 时a0+a1+a2+a3+…=1机床，卷扬机 头阻力不大的循环水泵

– 与频率无关：照明、电炉、整流

– 与频率一次方成正比：球磨机、切削– 与频率二次方成正比：铁损(涡流)

– 与频率三次方成正比：通风机、静水

– 与频率四次方成正比：阻力很大的水泵 – 主要成份为前二种，在额定值附近为一直线 f P =tg K L

L Δ=βMW/HZ

– Δ ∗

∗∗ΔΔ=ΔΔ=f P f /P f

/P K L N

LN L L

有功负频率调节效应)

KL*：1~3

荷频率调节效应系数(

四、频率的一次调整 ：

HZ/MW G

P f ΔΔ−z 机组调差系数：=σ ∗

∗∗ΔΔ−=ΔΔz 机组调差系数标幺值： −=G GN N G P f /P f P f/σ

z

机组单位调节功率： f K G G Δ−==P 1Δσ

GN N G N GN G G G P f f P f/f P /P f P 1

K ΔΔ−=ΔΔΔ−=ΔΔ−==∗∗∗∗σ N GN G G f P K K ∗=

z KG、KG*：发电机组的功频特性系数

z 负号“－”表示f、PG 变化方向相反；

z KG、σ由调速器整定

z 负荷增加ΔPL0

z 系统频率变化：Δf =f '

0-f0<0

z 负荷调节效应：ΔPL=KLΔf<0

z 负荷实际增量： ΔPLF =ΔPL0+ΔPL

z 发电机功率增量：ΔPG=-KGΔf=P '0-P0

• ΔPG=P Lf Δ，∴ΔPL0+ KLΔf=-KGΔf

• ΔPL0 =-(KL+KG) Δf K=KG+KL=-f P L0

ΔΔ ：电力系统功频静特性系数(系统单位调节功率)

• •

系统负增加，f↓，在发电机增加荷输出的同时，负荷由其本身调节效应，减少功率消耗，达到新的平衡态P '

、f ' 0

• 以标幺值表示 f f f N

*L N *G ΔP P P K K 0LN GN Δ−=+L **

*0L0*L GN *G K P K LN K f P /f f /P P P Δ=ΔΔ−=ΔΔ=+L N LN

−⋅*L *G *K K K +=ρ LN

GN P P =

−ρ系统备用系数 结论

– 仅有一次调频时，频率偏差的大小与负荷的变化量的大小成正比，与系统的调节功率成反比。系统越大，其单位调节功率越大，这是电力系统联合运行的优点之一。

– 负荷增量由两部分供给：一部分是由于频率下降引起调速器动作使汽（水）门开度增大而多发的功率，另一部分是由于负荷自身具有的正调节效应随频率下降而少用的功率。

z – 如果系统中某些机组已经满载，则其KG=0。（ 因为KG=ΔPG/Δf ， ΔPG=0 ）