频率调整必要性(精)

2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
10
13-2
电力系统频率特性
一、电力系统综合负荷的静态频率特性
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性 三、电力系统的频率特性
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
11
系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量； 2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机
械，电气机车等；
3. 变化缓慢的持续变动负荷，引起负 荷变化的原因主要是工厂的作息制
图13-1
有功功率负荷的变化
度，人民的生活规律，气象条件的 变化等。
2018/9/17
1－第一种负荷分量； 2－第二种负荷分量 3－第三种负荷分量 4－实际的负荷变化曲线
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
12
事故
分析
1972年7月20日，浙江电网因常湖线输送功率 过大，导致发热弛度增大，而对低压线放电， 继电保护动作跳闸造成系统稳定破坏，频率急 剧下降，结果造成浙江电网全面瓦解，全省约 71.5％的用户停电
瑞典南部系统，于1983年12月27日因斯德哥尔 摩西北部的海尔迈变电所进行倒闸操作时设备 损坏造成单相接地故障，使几条线路切除造成 电压大幅度降低。后来甚至发展到南北电网解 列，频率和电压急剧下降，南部电网完全崩溃 而大面积停电，事故损失达5000万美元
1
第十三章
电力系统的有功功率和频率调整
13-1 13-2 13-3
频率调整必要性 电力系统频率特性 电力系统频率调整
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
2
13-1 频率调整必要性 1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响 (1) 电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化, 出现次 品和废品。
2018/9/17
13
一、电力系统综合负荷的静态频率特性 1、负荷分类（有功功率与频率的关系）
1.
2.
3. 4.
5.
与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整 流负荷等。 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数 的属于此类，如球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩 机和卷扬机等。 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 与频率的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。 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的 给水泵。
②
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
4
③
发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动的，系统频率 降低将使电动机功率降低，影响电厂正常运行。
f ↓→ n ↓→ P2 ↓→ f ↓ ↓
④
电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增 加,使无功消耗增加,引起系统电压下降。
V = E ∝ f : f ↓→ V不变 → I m ↑→ Qm ↑→ V ↓→ 电压崩溃
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
5
2、电力系统有功功率控制的必要性
A 维持电力系统频率在允许范围之内 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机 组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损) 的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负 荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。为了保证电力 系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运 行机组有功功率。
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
14
2、系统的负荷功率与频率的关系：

负荷静特性：一组描述负荷功率随节点电压和频率变化的代 数方程式。
2 P P ( a U H0 p H b pU H c p )(1 d p f ) H 2 Q Q ( a U H0 q H bq U H cq )(1 d q f ) H
2
: f ↓→ T ↑↑→ 次品
重载，电动机无法正常工作
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
3
B 频率对电力系统的影响
①
频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大。 频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机 （如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出 的有功功率下降。不能及时制止, 出现频率雪崩会造成 大面积停电,甚至使整个系统瓦解。
频率的调整

负荷的变化将引起频率的相应变化。第一种变化负荷 引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整。这 种调整通常称为频率的一次调整。

第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
Байду номын сангаас
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
6
B 提高电力系统运行的经济性 当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但 没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该 发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是 要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。
2018/9/17
（2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备 的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导 致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正 常运行。 1
Tmax 、Tst ∝
f 1 Tst ∝ 2 : f ↑→ T ↓↓→ f
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
7
C 保证联合电力系统的协调运行 电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域 电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统 实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不 同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
8
3、本章的主要内容
① 为什么P和f联系起来 ② 有功功率平衡 ③ 调频原理 ④ 调频方法和措施
2018/9/17
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
9
1972年7月27日，湖北电网因继电保护误动作， 武汉电网频率急剧下降，迫使青山、黄石两个 电厂全停。