电压系统有功功率和频率调整

整个系统的负荷功率与频率可写成：
2
3
P D a 0 P D N a 1 P D N f fN a 2 P D N f fN a 3 P D N f fN
PD为频率f时有功负荷，PDN为额定频率下的有功负荷
a a a a 1 0123
以f N 和PDN为基准值 的标幺值表达式
PLD
PL
PG
4 有功功率平衡与备用容量
概念
总装机容量：发电厂所有发电机额定容量之和
备用容量：系统中电源容量大于发电负荷部分 15%～20%
• 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容 量应大于发电负荷。
➢ 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷
P(M W)
电源容 量
备用容
电源容量是否 等于装机容量？
电压系统有功功率和频率调整
内容提要
频率偏移产生的原因、影响、以及允 许的频率偏离量？
• 保持频率偏移量不超过一定范围的 条件
• （如何保持有功功率的平衡） • 电力系统的频率调整 • 有功功率的最优分配
4.1 有功平衡和频率调整
1.电力系统频率变化的影响 • 对用户的影响 （1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业
n1=60f/p
（2）异步电机功率下降
频率降低影响机械传动的出力吸收的有功功率也会降 低，TN=9550*PN/nN ，
（3）电子设备的准确度 雷达电子计算机无法运行
4.1 有功平衡和频率调整 频率和 谁有关
• 对发电厂和电力系统的影响
呢？
（1）对发电厂厂用机械设备运行的影响
发电厂中给水泵 循环泵 风机等全电动机拖动的，频 率降低过多，导致电动机停止，引起严重后果。
概念
1）综合负荷：系统中所有负荷之和 2）供电负荷：综合负荷+网损 3）发电负荷：供电负荷+厂用负荷 4）系统额定容量=系统装机容量之和 5）系统电源容量：系统中可运行机组的课发容量之和
4.2 电力系统的频率特性
1.负荷的有功功率－频率静态特性
有功负荷变化会引起频 率的变化，同样频率变 化也会引起负荷的变化。
有功功率和频率调整
负荷变化就 会引起频率 变化，必须 调节电源侧， 使发出的功 率能随负荷 的变化而变 化来维持频 率在允许的 范围内。
电力系统负 荷曲线不规 则，无规律
有 变功 化功 及率 其负 调荷 整的
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:末端小
概念 频率静态特性：系统处于稳态运行时，系统中有功负 荷随频率变化特性
1）与频率变化无关的负荷；照明、电阻、电弧炉等 2）与频率一次方成正比；机床、水泵、卷扬机 3）与频率二次方成正比；变压器的涡流损耗 4）与频率三次方成正比；通风机、循环水泵 5）与频率高次方成正比；给水泵
4.2 电力系统的频率特性
发电机输出
2 频率与有功平衡的关系 电磁转矩
原动机输入的 机械转矩
• 转矩平衡与功率平衡
M TM E PΒιβλιοθήκη BaiduTP E
• 只要平衡，发电机转速不变， • 频率不变。 • 转矩不平衡时,转子转
速变化,引起频率变化
f pn 60
系统频率由发电机转速决定，转速与轴上的转矩平衡有关
有功功率平衡
全系统发电机发出的有功功率之和在任何时刻都与系统中 有功功率负荷及网络上的有功损耗平衡，系统有功功率平衡
总装机容量不应小于最大发电负荷与备用容量之和
总装机容量
P P P M LDmaL xmax
最大发电负荷 PM
备用容量
负荷备用(2-5%Plmax) 检修备用(可能不安排) 事故备用(5-10% Plmax或系统中最
大一台单机容量） 国民经济发展备用(3-5%Plmax ）
一般总备用容量 (15% -20%M )P
量
发电负荷
可投入设备的
可发功率之和
才是真正可调
度的系统电源
8760 t(h)
容量
备用容量的分类
什么是热备用 和冷备用？
2、按存在形式分为
热备用:运转中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 发电设备可以发的最大功率 (不含检修中的设备)
总装机容量的确定
4 有功功率平衡与备用容量
稳态运行时有功功率平衡： P G P L D P L
PG PLD PL
电源发出的有功功率之和 所有负荷消耗的有功功率之和 网络中有功功率的损耗之和
负荷增加 网损增加 发出功率增加
电力系统稳 态运行时， 电源发出的 功率应满足 负荷的消耗， 还要满足有 功传输网络 损耗。即有 功功率保持 平衡。
通常只取 到三次
P a a f a f2 a f3
D 0 1 2
发电机的输出功率由输出状态决定，运行状态是经常变化的， 原动机输入的机械功率由于惯性原因，很难瞬时和输出平衡。 所以保持频率恒定不变是十分困难的 !
➢频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz 功率平衡与频率
系统有功功率平衡 和频率密切相关。
不能保持功率平衡时，频率发生变化，使频率 不超过范围就必须，使系统的有功功率保持或平衡
（2）对汽轮机叶片的影响(共振）
低频运行时，容易引起共振，会使叶片断裂。
（3）对异步电机及变压器励磁的影响，
增加无功消耗。（频率降低，励磁电流增加），无 功不足情况下，将会导致电压降低
所有设备均是按额定频率设计的吗，频率变化将影响到各行各业。
必须使系统频率在规定的范围内，这要求进行调整和控制
4.1 有功功率和频率调整
操作、线路摇摆等想不到的小负荷
调速器
频率的一次调整
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较 大：大电机、电炉启停，冲击性和间歇性负荷
调频器
频率的二次调整
（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、 产、生活规律，这类负荷基本上可以预计的。
根据预测负 荷，在各机 组间进行最 优负荷分配
电力系统的经济运行调度（发电计划）
频率的具体调整
频率调整
一次、二次 调频是事后 的，三次调
频是事前的。
简答
一次调整:由发电机组的调速器进行的 对第一种负荷变动引起的频 率偏移的调整
二次调整:由发电机的调频器进行的、 对第二种负荷变动引起的 频率偏移的调整
三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即责成各发电厂 按事先给定的发电荷曲线发电。 称为电力系统的经济运行调整