第五章作业(有答案)华北电力大学电自习题

第五章电力系统有功功率平衡与频率调整

一、思考题

1.电力系统有功功率平衡与频率调整有何关系？

答：电力系统中并联运行的发电机保持同步是系统维持正常运行的必要条件。同步发电机的转速由作用在转子轴上的转矩决定的。作用于转子上的转矩包括原动机的机械转矩和发电机的电磁转矩，前者为驱动转矩，后者为制动转矩，正常运行时两者平衡，因而转子维持同步转速运转。此时系统的频率就是额定频率。转矩与功率成正比，因此发电机在额定状态下运行时输入到发电机的机械功率和输出的电磁功率平衡，这就是电力系统的有功功率平衡。而电力系统的负荷是时刻变化的，引起发电机输出电磁功率的变化，有功功率平衡被打破了，则发电机转子的转速发生了变化。假设机械功率不变，当负荷增大时转子减速，系统的频率下降；当负荷减小时转子转速增大，系统频率上升。所以频率调整的目标就是再次建立有功功率平衡，使发电机转子的转速恢复到额定转速，系统频率达到额定频率。频率调整是使发电机的机械功率随电磁功率的变化而变化，即发电机所发功率随负荷的变化而变化进。对波动的频率进行调整，而达到系统有功功率平衡。

2.叙述本章的研究思路。

答：分为提出问题、分析问题、解决问题三个步骤。

（1）提出问题：频率是衡量电能质量的指标之一。频率经常波动，频率的波动超过允许值时，对发电、输电和用产生不利的影响。频率为什么经常波动？

（2）分析问题：频率的波动是由于作用在发电机转子上的两个力矩不平衡引起的。

（电磁力矩是制动力矩，使发电机减速；机械力矩是驱动力矩，使发电机加速）。

（3）解决问题：调整作用在发电机转子上的机械力矩，使两个力矩平衡，则频率在允许范围内。

3.在研究电力系统有功功率与频率调整的关系时，将电力系统的负荷分为哪几类？针对不

同的负荷，有什么频率调整手段？

答：分为三类负荷：

（1）第一种负荷变动幅度很小、周期很短（10秒以下），随机性很强，无法预测；

（2）第二种负荷变动幅度较大、周期也较长（10秒至3分）。电炉、压延机械、电气机车等冲击性负荷；

（3）第三种负荷变动幅度最大、周期也最长（3分以上），它反映了负荷的变动趋势。这种负荷能够预测。

针对三种负荷，有功功率和频率调整大体上也可分成一次、二次、三次调整。

（1）一次调整也称为一次调频，针对第一种负荷变动引起的频率变化，由发电机组的调速器自动动作承担。

（2）二次调整也称为二次调频，针对第二种负荷变动引起的频率变化，由发电机组的调频器手动或自动动作承担。二次调频一般由AGC（Automatic Generation

Control）机组承担。（调频）

（3）三次调整针对第三种负荷变动引起的频率变化，也就是日常所说的安排发电计划。（包含调峰）

4.什么是负荷预测？为什么要进行负荷预测？

答：负荷预测是指根据负荷，天气，事件等的历史数据，以及天气，事件等的预报值，

预测负荷的形态，曲线，最大值，最小值，平均值等等。

负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。

5.电力网中不变损耗、可变损耗指什么损耗？

答：不变损耗主要是变压器的空载损耗；可变损耗主要是变压器和线路电阻中的损耗6.发电负荷的表达式？

答：发电负荷=综合用电负荷+网损+厂用电

7.排列火电厂、水电厂、原子能电厂的厂用电率。

答：水电厂：0.1%~1%；原子能电厂：4%~5%；火电厂：5%~8%。

8.电力系统电源的备用容量，按备用状态分哪些？按用途分哪些？

答：按状态分类，分为热备用、冷备用；

热备用：运转中的发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用)；

冷备用：未运转的、但能随时启动的发电设备可以发的最大功率(不含检修中的设备)；

按用途分类，分为：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用。

负荷备用：适应负荷短时波动、一日内计划外的负荷增加，一般为最大负荷的2%~5%。

事故备用：适应发电设备发生偶然事故时备用，一为般最大负荷的5%~10%，分冷、热备用。不小于最大机组的容量。

检修备用：满足检修需要而设的(有时不设)备用。

国民经济备用：计及负荷超计划增长而设

9.电力系统经济调度的概念？

答：电力系统经济调度是指在满足安全和一定质量要求的条件下尽可能提高运行的经济性，即合理地利用现有的能源和设备，以最少的燃料消耗量（或燃料费用或运行成本），保证对用户可靠而满意地供电。

10.有功功率的最优分配包含两个内容，它们是什么？各有什么含义？

答：机组优化组合、经济功率分配。

机组优化组合：确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行，以及什么时候运行。

经济功率分配：在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统的运行最优化。

11.系统正常的频率质量范围是多少？系统怎样保证频率质量？

答：系统正常的频率质量范围是。

用一、二、三次调频来保障（具体内容见问答题3）。

12.为什么说系统的频率质量主要取决于有功平衡？

答：频率的波动是由于作用在发电机转子上的两个力矩不平衡引起的，调整作用在发电机转子上的机械力矩，使两个力矩平衡，则频率在允许范围内。因为转矩与功率成正比，则保证有功平衡能使频率在允许范围内。

13.怎样理解负荷的变动与频率调整的关系？

答：频率调整就是使发电机的机械功率随电磁功率的变化而变化，即发电机所发功率随负荷的变化而变化。

率变化引起有功功率变化，进而影响电压角度。

14.什么是“调速器”和“调频器”？它们有何作用？

答：调速器与调频器均为自动调速系统的一部分。

调速器，作用是进行频率的一次调整。

调频器，作用是进行频率的二次调整。