核电厂电气系统-电力系统

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第二节 电力系统的无功平衡和电压调整
• 一、电压影响 • 1.电力系统节点的供电电压相对其额定值偏移过大，就 会使用户电气设备的性能恶化。 • （1）如照明负荷在电压偏低时，发光不足，影响人们的 视力、降低了生产及工作的效率。日光灯还会产生不起动 现象，电压偏高又会缩短灯管的寿命。电炉等电热设备的 发热量与电压的平方成正比，当电压偏低时，使电热设备 的发热量降低，从而降低了生产率。 • （2）用户中大量使用的异步电动机，其电磁转矩与端电 压平方成正比，当电压偏低时，一方面使由它带动的生产 设备运行不正常，电压过低，电动机可能制动，生产设备 就会停运，另一方面，电动机滑差加大，定子电流显著增 加，绕组温度升高，加速了绝缘老化，影响了电动机寿命，
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• 3.有功负荷的频率静态特性曲线
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• （二）发电机的功频静态特性
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当系统的有功功率平衡遭到破坏而引起频率 变化时，原动机的调速系统将自动地调整原动机 的进汽量，相应地增加或减少发电机的出力。当 调速器的调节过程结束，建立起新的稳定状态时， 发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电机 组调速器的功率频率静态特性（简称为功频静态 特性）。
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在大型电力系统中，调频过程很复杂。为 了避免在调频过程中出现过调或频率较长时间 不能稳定的现象，调频工作必须进行分工和分 级调整。全系统由具有调频能力的发电机组都 参加进行一次调频，然后由1-2个电厂承担二次 调频，称其为主调频电厂，以负责全系统的二 次调频工作。另外再选少数几个电厂作为辅助 调频厂，它们只在电力系统频率偏移超过某一 规定的范围时才参加调频。而非调频电厂在电 力系统正常运行情况下，则按预定的日发电计 划发电。
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课程:电气运行
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
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• 一、电力系统有功功率平衡和频率调整 • 二、电力系统的无功平衡和电压调整 • 三、电力系统的稳定性
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第一节 电力有功功率平衡和频率调整
• 一、概述
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1 ．电力系统频率变化对电能用户的影响
• （1）频率变化将引起电动机转速变化，从而影响产品的质量。如纺 织、造纸等工业生产中将因频率变化而出现残次品。 • （2）电动机输出的有功功率与系统频率有关。系统频率降低该就会 使电动机的有功功率降低，进而影响所传动机械的出力，降低生产率， 如机械工业中大量的机床设备。 • （3）近代工业、国防和科学研究部门广泛使用电子设备。系统频率 的不稳定会影响电子设备的工作特性，降低准确度，造成误差。频率 过低时，雷达、电子计算机等重要设施将无法运行。
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• 2 ．电力系统频率的变化，对发电厂及系统本身 的影响
• （1）频率下降时，发电厂的重要用电设备的出力降低， 将导致发电机出力下降，使电力系统的频率进一步下降。 • （2）系统在频率较低情况下运行时，容易引起汽轮机叶 片共振，缩短叶片寿命，严重时会使叶片断裂。 • （3）系统处于低频状态下运行时，异步电动机和变压器 由于主磁通量的增加，励磁电流随之增大，系统所需无功 功率大为增加，导致系统电压水平的降低，给系统电压调 整带来困难。
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• 3 ．电力系统有功负荷的变化与调整 • （1）第一种为负荷P1幅度变化很小、变化周期较短（一般在10s） 的负荷，这种负荷变动具有很大的偶然性； • （2）第二种负荷P2是幅度变化较大、变化周期较长（一般为10s到 3min) 的负荷，这种负荷具有冲击性质，例如延压机械、金属切屑 车床等均属于这种负荷； • （3）第三种负荷P3是变化缓慢的持续变动负荷，属于这种负荷的 主要有连续生产的钢铁企业、化工企业以及由于工厂一班制或二班 制生产、人民生活规律、气象条件等变化而引起的频率的变化负荷。 • 第一种和第二种负荷变动是不可预计的，而第三种负荷变动的 规律是可预计的。
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• 负荷的变化将引起频率的相应变化，为此发电机组必然会进行相应 的调整。 • 一次调频：对于第一种负荷变化所引起的频率偏移,将由发电机组 调速器自动进行调整，这种调整通常称为一次调频。 • 二次调频：对于第二种负荷变化所引起的频率变动，仅仅依靠调速 器的作用一般不能将频率偏移限制在允许的范围之内，因此必须通 过调频器进行调整以满足调频的要求，这种调整通常称为二次调频。 • 三次调频的名词不常用，其实三次调频就是指按最优化准则，由电 力系统调度部门预先编制的日负荷曲线分配第三种有规律变化的负 荷，达到调整频率要求的调整方法。
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• 二次调频： • 从前面对调速器的工作原理分析可知，仅仅 wk.baidu.com靠一次调频不能维持发电机的转速不变，即不 能维持系统的频率不变。如果负荷功率的变化幅 度较大，频率偏移也就较大，有可能超出允许的 范围。因此，为了维持频率不变或限制频率偏移 在允许范围内，就需要对频率进行二次调整。二 次调频是由调速系统中的调频器来完成的。
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• 二、电力系统综合负荷的用功率频率静态特性 • （1） 负荷的频率静态特性 •
电力系统的用电设备从系统中取用的有功功率 的多少，与用户的生产状况有关，与接入点的系 统电压有关，还与系统的频率有关。设前两种因 素不变，仅考虑有功功率负荷随频率变化静态特 性关系，称为负荷的频率静态特性。
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• 2.用电设备的有功功率负荷分类 • (1)与频率无关的负荷，如照明、电弧炉、整流器负荷等。 • (2)与频率一次方成正比的负荷，如球磨机、切割机床、 压缩机、卷扬机、往复式水泵等。 • (3)与频率二次方成正比的负荷，如变压器的涡流损耗。 • (4)与频率三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力 不大的循环水泵等。 • (5)与频率的高次方成正比的负荷，如静水阻力很大的给 水泵。
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• 四、频率的二次调整过程
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• 五、电力系统的频率调整原则
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在电力系统中，各发电机组所带负荷的多 少，是由系统调度员按系统的经济运行方案事先 编制好的发电计划所决定的。当系统的频率因系 统负荷的变化而变化时，一般情况下，发电厂值 长未经调度员允许是不得随意采用增减负荷的方 法来调频的。因为这样做不仅不能使系统迅速平 稳地恢复到额定频率，反而会引起系统的紊乱和 破坏经济运行。因此，调整频率就是发电厂之间 或各发电厂中的各机组之间的有功功率按合理的、 经济的预定方案进行分配的问题。
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• 调速系统调整的结果是： • 对应着负荷增大时，发电机的输出功率增 加，其频率低于初始值；反之，如果负荷减少， 调速系统调整的结果是使输出功率减少，其频率 略高于初始值。这就是频率的一次调整，它是由 调速器自动完成的。由于调整的结果是频率不能 恢复原值，故一次调整是有差的调整。