低频减载及其它安全自动装置
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低频减载及其它安全自动装置
• ②当频率下降到47~48Hz时， • 火电厂厂用机械→锅炉和汽轮机→发电机出力下降，
46~47Hz以下时，频率下降更快，恶性循环将引起 频率崩溃。
低频减载及其它安全自动装置
• ③当频率下降到46~47Hz时， • 异步电动机和变压器的励磁电流↑、无功损耗↑,引起
系统电压↓. • 还会引起励磁机出力↓→发电机电势↓→全系统电压
Txf
df* dt
f*
Ph* KL*
•当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率fx(t) 的动态特性可用指数曲线来描述。
fe
•在事故初期，频率下
降的速度与功率缺额
c
b
成正比
fb
fa
a
低频减载及其它安全自动装置
c
2021/3/6 North China Electric Power University
等值机的惯性 时间常数
TX
d*
dt
PT*
PL*
d* d* df*
dt dt dt
转换为以负荷 在额定频率时TX 的总功率为基
PGNdf* PLN dt
PT*PL*
PLPLNKLf
准功率
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
低频减载及其它安全自动装置
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
第六章 按频率自动减负荷及其它
安全自动装置
低频减载及其它安全自动装置
• §6-1概述 • §6-2按频率自动减负荷 • §6-3自动解列装置 • §6-4水轮机组低频自起动装置
低频减载及其它安全自动装置
第一节 概述
• 自动装置的任务是： • 当系统发生某种故障时，相应的自动装置按预定的
控制规则迅速动作，并作出安全措施，以避免故障 或事故扩大。 • 例如，当系统由于事故或其它原因，会带来严重的 ①无功功率缺额和②有功功率缺额。
举例说明ZPJH的必要性 • 设系统原在额定状态下运行，当发生的功率缺额25%PLn时，
如果仅由负荷的调节效应来补偿，并设负荷的调节效应系数
KL*=2，则
f
PL KL
0.250.125 2
则系统的稳定频率为：
f∞=50（1-0.125）=43.75Hz 热备用不会达到25%PLn，需切除负荷。
低频减载及其它安全自动装置
机组的转动惯量。 • 求系统等值发电机组的转子运动方程:
低频减载及其它安全自动装置
•电力系统由于有功功率的平衡遭到破坏，引起系统频 率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所 经历的时间过程——电力系统频率的动态过程。
•用 fX t 来表示电力系统频率动态特性。
•当系统出现功率缺额时，系统中旋转的动能都为支持 电网的能耗而做出贡献。
2WKN d M 2N dt
考虑到机械角速 度变化不太快
2P W G KN N dd *tTGdd *tP T*PL*
* * M* P*
低频减载及其它安全自动装置
（2）全网多台机组并联运行：
•考虑忽略各节点频率偏差 f i 的差异，把全系统的所有机组看作
一台等值机。
•电动机及其拖动机械负荷的转动惯量远小于发电机组的转动惯 量，可以忽略，这样并不会影响计算结果。
f
1 KL
Ph
f 50 Ph KL*PLN
系统功率缺额
负荷的频率调 节效应系数 系统功率缺额
设系统正常运行于额定频率
50Hz,具有的旋转备用功率
PXZ 。若系统突然发生事故, 切除的发电总功率为PF,当旋 转备用全部投入时,系统的有
负荷消耗的 总有功率
功缺额实际为：
ΔPh= PF-PXZ
低频减载及其它安全自动装置
•频率随时间变化的过程主要取决于有功功率缺额大小
和系统中所有转动部分的机械惯性，包括：汽轮机、
同步发电机、同步调相机、电动机及其拖动的机械设
备。
低频减载及其它安全自动装置
研究电力系统频率的动态过程
（1）以单机单负荷为例：
系统出现有功缺额时，转子运动方程 J d M
dt
转子动能
WKN
1 2
J2N
P 2G W N KN Nddt2P W G KN Ndd *tM *
a
t
低频减载及其它安全自动装置
• 曲线主要由系统中所有转动机械，包括原动机、发 电机、补偿机、电动机及其所拖动的机械等的旋转 部分的机械转动惯量来决定。
• 将部分动能转换成电能的方式来补偿这一缺额. • 电动机的数量远比发电机多,但它们的等效转动惯量
却远小于发电机组。 • 因此，求取系统频率的动态特性时可以只考虑发电
低频减载及其它安全自动装置
第二节 自动低频减载装置
• 一、概述 • ①当系统长期运行在49.5~49Hz以下时， • 会影响电厂和系统运行的经济性，使生产率下降； • 对某些汽轮机叶片造成损伤当频率低于45Hz时叶片
可能共振断裂 。如：我国进口某350MW机组, • 频率为48.5Hz时要求发瞬时信号, • 频率为47.5Hz时要求30s跳闸, • 频率为47Hz时要求0s跳闸, • 我国进口某600MW机组, • 当频率降到47.5Hz时要求9s跳闸,
三、电力系统动态频率特性
• ZPJH装置是在电力系统 f 因事故出现较大有功缺额 fn 时，在频率下降过程中动 作的。
• 此时频率随时间变化的情 fb∞ 况，即电力系统频率的动 fa∞ 态特性。
0
• 为一指数下降曲线,频率 下降的稳态值(fb∞,fa∞)与 功率缺额成正比。
1 2
Δfb∞
Δfa∞
b
低频减载及其安全自动装置
• ①对于无功功率缺额导致电压下降时，强励迅速投 入，使电压恢复。
• ②而对有功功率缺额，当其缺额超出了正常热备的 可调节能力时，系统频率将按其动态特性规律迅速 下降，必须切除一定负荷使频率回升。
• 这是依靠系统中设置的按频率自动减负荷装置(简 称ZPJH装置或ZDPJ，英文UFLS)来完成的。
水平↓. • 若原来电压就低，速降，电压崩溃，系统瓦解。 • 事故情况下也不能长期在47Hz以下(限制0.5s)；瞬时
值绝对不允许低于45Hz。
低频减载及其它安全自动装置
二、电力系统频率的静态特性
•在电力系统出现较大的功率缺额时，如能在较低的频率维持运 行，主要是依靠负荷频率特性的调节作用。
•当频率降低时，负荷按照自身的频率特性自动地减少了从系统 中所吸收的功率，使之与发电机发出的功率尽可能的保持平衡。 此时，系统所减少的功率就是系统的功率缺额。
• ②当频率下降到47~48Hz时， • 火电厂厂用机械→锅炉和汽轮机→发电机出力下降，
46~47Hz以下时，频率下降更快，恶性循环将引起 频率崩溃。
低频减载及其它安全自动装置
• ③当频率下降到46~47Hz时， • 异步电动机和变压器的励磁电流↑、无功损耗↑,引起
系统电压↓. • 还会引起励磁机出力↓→发电机电势↓→全系统电压
Txf
df* dt
f*
Ph* KL*
•当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率fx(t) 的动态特性可用指数曲线来描述。
fe
•在事故初期，频率下
降的速度与功率缺额
c
b
成正比
fb
fa
a
低频减载及其它安全自动装置
c
2021/3/6 North China Electric Power University
等值机的惯性 时间常数
TX
d*
dt
PT*
PL*
d* d* df*
dt dt dt
转换为以负荷 在额定频率时TX 的总功率为基
PGNdf* PLN dt
PT*PL*
PLPLNKLf
准功率
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
低频减载及其它安全自动装置
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
第六章 按频率自动减负荷及其它
安全自动装置
低频减载及其它安全自动装置
• §6-1概述 • §6-2按频率自动减负荷 • §6-3自动解列装置 • §6-4水轮机组低频自起动装置
低频减载及其它安全自动装置
第一节 概述
• 自动装置的任务是： • 当系统发生某种故障时，相应的自动装置按预定的
控制规则迅速动作，并作出安全措施，以避免故障 或事故扩大。 • 例如，当系统由于事故或其它原因，会带来严重的 ①无功功率缺额和②有功功率缺额。
举例说明ZPJH的必要性 • 设系统原在额定状态下运行，当发生的功率缺额25%PLn时，
如果仅由负荷的调节效应来补偿，并设负荷的调节效应系数
KL*=2，则
f
PL KL
0.250.125 2
则系统的稳定频率为：
f∞=50（1-0.125）=43.75Hz 热备用不会达到25%PLn，需切除负荷。
低频减载及其它安全自动装置
机组的转动惯量。 • 求系统等值发电机组的转子运动方程:
低频减载及其它安全自动装置
•电力系统由于有功功率的平衡遭到破坏，引起系统频 率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所 经历的时间过程——电力系统频率的动态过程。
•用 fX t 来表示电力系统频率动态特性。
•当系统出现功率缺额时，系统中旋转的动能都为支持 电网的能耗而做出贡献。
2WKN d M 2N dt
考虑到机械角速 度变化不太快
2P W G KN N dd *tTGdd *tP T*PL*
* * M* P*
低频减载及其它安全自动装置
（2）全网多台机组并联运行：
•考虑忽略各节点频率偏差 f i 的差异，把全系统的所有机组看作
一台等值机。
•电动机及其拖动机械负荷的转动惯量远小于发电机组的转动惯 量，可以忽略，这样并不会影响计算结果。
f
1 KL
Ph
f 50 Ph KL*PLN
系统功率缺额
负荷的频率调 节效应系数 系统功率缺额
设系统正常运行于额定频率
50Hz,具有的旋转备用功率
PXZ 。若系统突然发生事故, 切除的发电总功率为PF,当旋 转备用全部投入时,系统的有
负荷消耗的 总有功率
功缺额实际为：
ΔPh= PF-PXZ
低频减载及其它安全自动装置
•频率随时间变化的过程主要取决于有功功率缺额大小
和系统中所有转动部分的机械惯性，包括：汽轮机、
同步发电机、同步调相机、电动机及其拖动的机械设
备。
低频减载及其它安全自动装置
研究电力系统频率的动态过程
（1）以单机单负荷为例：
系统出现有功缺额时，转子运动方程 J d M
dt
转子动能
WKN
1 2
J2N
P 2G W N KN Nddt2P W G KN Ndd *tM *
a
t
低频减载及其它安全自动装置
• 曲线主要由系统中所有转动机械，包括原动机、发 电机、补偿机、电动机及其所拖动的机械等的旋转 部分的机械转动惯量来决定。
• 将部分动能转换成电能的方式来补偿这一缺额. • 电动机的数量远比发电机多,但它们的等效转动惯量
却远小于发电机组。 • 因此，求取系统频率的动态特性时可以只考虑发电
低频减载及其它安全自动装置
第二节 自动低频减载装置
• 一、概述 • ①当系统长期运行在49.5~49Hz以下时， • 会影响电厂和系统运行的经济性，使生产率下降； • 对某些汽轮机叶片造成损伤当频率低于45Hz时叶片
可能共振断裂 。如：我国进口某350MW机组, • 频率为48.5Hz时要求发瞬时信号, • 频率为47.5Hz时要求30s跳闸, • 频率为47Hz时要求0s跳闸, • 我国进口某600MW机组, • 当频率降到47.5Hz时要求9s跳闸,
三、电力系统动态频率特性
• ZPJH装置是在电力系统 f 因事故出现较大有功缺额 fn 时，在频率下降过程中动 作的。
• 此时频率随时间变化的情 fb∞ 况，即电力系统频率的动 fa∞ 态特性。
0
• 为一指数下降曲线,频率 下降的稳态值(fb∞,fa∞)与 功率缺额成正比。
1 2
Δfb∞
Δfa∞
b
低频减载及其安全自动装置
• ①对于无功功率缺额导致电压下降时，强励迅速投 入，使电压恢复。
• ②而对有功功率缺额，当其缺额超出了正常热备的 可调节能力时，系统频率将按其动态特性规律迅速 下降，必须切除一定负荷使频率回升。
• 这是依靠系统中设置的按频率自动减负荷装置(简 称ZPJH装置或ZDPJ，英文UFLS)来完成的。
水平↓. • 若原来电压就低，速降，电压崩溃，系统瓦解。 • 事故情况下也不能长期在47Hz以下(限制0.5s)；瞬时
值绝对不允许低于45Hz。
低频减载及其它安全自动装置
二、电力系统频率的静态特性
•在电力系统出现较大的功率缺额时，如能在较低的频率维持运 行，主要是依靠负荷频率特性的调节作用。
•当频率降低时，负荷按照自身的频率特性自动地减少了从系统 中所吸收的功率，使之与发电机发出的功率尽可能的保持平衡。 此时，系统所减少的功率就是系统的功率缺额。