有功频率学习教案.pptx
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1、会计学1有功有功(yu n)频率频率第一页,共78页。3.使发电机出力降低。发电机两端的风扇的进风量减小(风冷发电机),冷却条件变坏,如果仍维持出力不变,则发电机的温度升高,可能(knng)超过绝缘材料的温度允许值,为了使温升不超过允许值,势必要降低发电机出力。片振动应力(yngl)大大增加,如时间过长,叶片可能损伤甚至断裂;4.当低频运行时,造成火电厂的给水泵、风机、磨煤机等辅助设备的出力(ch l)也将下降,从而 影响电厂的出力(ch l)。其中影响最大的是高压给水泵和磨煤机,由于出力(ch l)的下降,使电网有功电源更加缺乏,致使频率进一步下降,造成恶性循环。即出现“频率崩溃”现象。5-
2、15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第2页/共78页第1页/共78页第二页,共78页。当发电机为同步转速(zhun s)nN时,则发电机发出的电压的频率为fN。由同步发电机机转速(zhun s)公式可知:当发电机输出有功发生变化时,转子上的转矩平衡破坏,是转子的转速(zhun s)变化,引起频率的变化。5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第3页/共78页第2页/共78页第三页,共78页。例如(lr):发电机负荷增加时,电磁功率增加,发电机转速下降,导致频率(pnl)下
3、降;只有增加发电机机械功率,才能使转速回到同步转速;为了保证系统的频率不变,必须使发电机输出功率为了保证系统的频率不变,必须使发电机输出功率为了保证系统的频率不变,必须使发电机输出功率为了保证系统的频率不变,必须使发电机输出功率(gngl)(gngl)快速跟随负荷功率快速跟随负荷功率快速跟随负荷功率快速跟随负荷功率(gngl)(gngl)的变化(保证转速为额定转速);的变化(保证转速为额定转速);的变化(保证转速为额定转速);的变化(保证转速为额定转速);发电机应该有一个快速的自动调速装置;系统的频率与发电机输出有功功率密切相关,发电机输出功率不足f;发电机输出功率过剩f;发电机的良好的调速性
4、能是保证频率质量的关键发电机的良好的调速性能是保证频率质量的关键发电机的良好的调速性能是保证频率质量的关键发电机的良好的调速性能是保证频率质量的关键5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡可见:可见:可见:可见:1313第4页/共78页第3页/共78页第四页,共78页。系统容量越大,频率的稳定性越好系统容量越大,频率的稳定性越好系统容量越大,频率的稳定性越好系统容量越大,频率的稳定性越好 ,我国规定,我国规定,我国规定,我国规定(gudng)(gudng)的频率范围:的频率范围:的频率范围:的频率范围:50Hz(0.20.5)Hz
5、50Hz(0.20.5)Hz;根据能量守恒,电力系统运行中,在任何时刻,系统中所有发电厂发出的有功(yu n)功率总和,每时每刻都必须和系统的总消耗的有功(yu n)负荷相等,可用公式表示为:上式为有功功率平衡上式为有功功率平衡(pnghng)(pnghng)公式,平衡公式,平衡(pnghng)(pnghng)一旦破坏,导致一旦破坏,导致频率变化;频率变化;5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡分析:分析:分析:分析:第5页/共78页第4页/共78页第五页,共78页。注意:系统频率的下降,会导致系统负荷吸收功率下降,从而,发电机输
6、出有功功率和负荷吸收有功功率在低频下也会达到新的有功功率平衡(pnghng),只是这种平衡(pnghng)是不希望的(有危害);从有功功率平衡公式看,一旦出现如下从有功功率平衡公式看,一旦出现如下(rxi)(rxi)情况:情况:系统有功功率缺额;严重系统有功功率缺额;严重(ynzhng)时系统会甩负荷时系统会甩负荷5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡为了保证系统的供电可靠性,除保证发电机输出功率快速跟随负荷变化外,还应第6页/共78页第5页/共78页第六页,共78页。应对负荷的突然增长。所以(suy)系统还必须具有一定的备用容量
7、,即发电机可能的输出功率大于系统的总有功消耗;有功功率(gngl)平衡式:总发电总发电(fdin)负荷负荷备用容量备用容量5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第7页/共78页第6页/共78页第七页,共78页。备用容量目的:为了保证电气设备检修、故障和在负荷突然变化(binhu)时,不至于出现有功功率缺额。为了保证系统的供电可靠性,系统必须设置备用容量;备用备用(biyng)容容量分类量分类:按作用按作用(zuyng)形式分:形式分:负荷备用:即负荷备用:即调频备用容量,一般取(2-5%PLmax)检修备用:检修备用:5-15-1
8、 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第8页/共78页第7页/共78页第八页,共78页。电气设备检修(jinxi)一般安排在低负荷季节,若在低负荷季节能安排下系统内发电机组检修(jinxi)计划,可不增设检修(jinxi)备用容量,否则应增设检修(jinxi)备用容量;事故备用:一般取用事故备用:一般取用 5-10%PLmax,并且不小于系统并且不小于系统(xtng)中最大一台机组的容量;中最大一台机组的容量;国民经济发展备用国民经济发展备用(biyng):一般取用:一般取用3-5%PLmax;按机组工作状态分:按机组工作状态分:热备用(也称
9、旋转备用)热备用(也称旋转备用):运转中发电设备可能发的最大功率 与发电负荷之差;5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第9页/共78页第8页/共78页第九页,共78页。冷备用:未运转冷备用:未运转(ynzhun)的、但能随时启动的发电设备可以发的、但能随时启动的发电设备可以发的最大功率的最大功率(不含检修中的设备不含检修中的设备);一般负荷的变化(binhu)是随机的,且很难找到其规律;在实际频率调整中,一般(ybn)根据负荷变化周期长短和幅度大小,将负荷的变化分为三类;图中,可由三种类型的负荷组成;5-15-1 电力系统的有功
10、功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第10页/共78页第9页/共78页第十页,共78页。P1:P1:变化变化(binhu)(binhu)幅度小,周期短幅度小,周期短-偶然性负荷;偶然性负荷;P2:P2:幅度较大,周期较长幅度较大,周期较长-冲击性负荷冲击性负荷(锻压锻压(duny)(duny)机械、机械、电气机车电气机车);P3:P3:幅度幅度(fd)(fd)最大,周期最长,是缓慢持续变动;最大,周期最长,是缓慢持续变动;-可预见性(主要由工厂的作息制度、生产可预见性(主要由工厂的作息制度、生产,人民生活规律、人民生活规律、气象等引起);气象等引起);可编
11、制负荷曲线 为了保证系统的频率质量,根据负荷的变化必须对发电机的输出有功功率进行调整-称为频率调整频率调整频率调整频率调整;5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡说明:说明:说明:说明:第11页/共78页第10页/共78页第十一页,共78页。功率变化小,周期短-用发电机的调速器进行(jnxng)(每个发电机都有,各发电机共同进行(jnxng));功率变化较大,周期(zhuq)较长-用调频器进行;装有调频器的发电厂称为调频厂,在系统中只有(zhyu)几个;二次调整(二次频率调整):二次调整(二次频率调整):二次调整(二次频率调整):
12、二次调整(二次频率调整):三次调整(三次频率调整):三次调整(三次频率调整):三次调整(三次频率调整):三次调整(三次频率调整):一次调整(一次频率调整):一次调整(一次频率调整):一次调整(一次频率调整):一次调整(一次频率调整):根据三种负荷变化,也采用三种调整方法:5-15-1 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡第12页/共78页第11页/共78页第十二页,共78页。三次频率调整(tiozhng)分为了三段;5-1 5-1 电力系统电力系统电力系统电力系统(din l x tn)(din l x tn)的有的有的有的有功功率平衡功功率
13、平衡功功率平衡功功率平衡功率变化大,周期长-可作负荷预计(yj)(编制负荷曲线),投入适量的发电机组来调整;第13页/共78页第12页/共78页第十三页,共78页。第五章第五章第五章第五章 电力系统的有功功率和频率电力系统的有功功率和频率电力系统的有功功率和频率电力系统的有功功率和频率(pnl)(pnl)调整调整调整调整 与频率变化无关(wgun)的负荷,如照明、电阻炉、电弧炉、整流负荷等;电力系统负荷消耗(xioho)的有功功率与频率有关。当电力系统稳态运行时,系统中负荷的有功功率随频率变化的特性(系统其它因素不变)称为负荷的有功功率频率静态特性。根据电力系统负荷的有功功率与频率的关系可将负
14、荷分为以下几种:5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第14页/共78页第13页/共78页第十四页,共78页。因此(ync),系统综合负荷的有功功率频率静态特性用数学式可表示为:与频率(pnl)的更高次方成正比的负荷,如静水头很高的给水泵等。与频率的一次方成正比的负荷,如机床(jchung)、往复式水泵、压缩机、球磨机、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、循环水泵等离心式机械;5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整
15、电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第15页/共78页第14页/共78页第十五页,共78页。其中:PLN负荷在fN情况(qngkung)下吸收的功率;PL负荷在 f 情况(qngkung)下吸收的功率;ai各类负荷在系统(xtng)中所占的比例,有:负荷的功-频静特性标幺值表达形式:(以PLN、fN为基准)5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第16页/共78页第15页/共78页第十六页,共78页。上式表明,当电力系统频率降低时,电力系统负荷的有功功率(gngl)也将随之降低,特性曲线如
16、图所示;在系统稳态运行情况下,频率偏差 不是很大,所以可用在工作处的切线代替原高次曲线(近似简化成一条(y tio)直线):电力系统负荷的有功功率频率静态(jngti)特性说明:说明:5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第17页/共78页第16页/共78页第十七页,共78页。负荷功频静特性负荷功频静特性(txng)的斜率:的斜率:称为负荷的单位调节功率(gngl)(负荷的频率调节效应系数)KLKLKLKL的数值的数值的数值的数值(shz)(shz)(shz)(shz)取决取决取决取决于系统各类于系统各类于
17、系统各类于系统各类负荷的比重,负荷的比重,负荷的比重,负荷的比重,它是不可整它是不可整它是不可整它是不可整定的定的定的定的其标么值为:(单位:MW/Hz)PL负荷变化量;PLN额定频率下的系统负荷;f系统频率变化量;fN系统额定运行频率;物理意义:频率下降(上升)一个单位,负荷少(多)吸收的有物理意义:频率下降(上升)一个单位,负荷少(多)吸收的有功功率的多少。功功率的多少。5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第18页/共78页第17页/共78页第十八页,共78页。KL*大小(dxio)取决于各类负荷比例
18、,是不可整定的,在实际中一般取KL*=13;例:某电力系统中,与频率无关(wgun)的负荷占30%,与频率一次方成正比的负荷占40%,与频率二次方成正比的负荷占10%,与频率三次方成正比的负荷占20%,求系统频率由50Hz降到48Hz和45Hz时,相应的负荷变化百分值。解:f降到48Hz时,系统(xtng)负荷:5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第19页/共78页第18页/共78页第十九页,共78页。负荷(fh)变化量:f降到45Hz时,5-2 5-2 电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功电力系统
19、的有功(yu n)(yu n)功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整1010第20页/共78页第19页/共78页第二十页,共78页。下面以离心(lxn)飞摆式机械调速系统为例:离心式飞摆调频(dio pn)器二次调频(dio pn)油动机(dngj)错油门一次调频原理:负荷上升的调节过程;1.1.发电机组自动调速系统原理发电机组自动调速系统原理发电机组自动调速系统原理发电机组自动调速系统原理:5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第21页/共78页第20页/共78页第二十一页,共78页。机
20、组负荷增大机组负荷增大(zn d),转速下降,飞摆向转轴转速下降,飞摆向转轴靠拢,靠拢,A点下移到点下移到A点;点;原动机主轴带动原动机主轴带动(didng)套筒,套筒带动套筒,套筒带动(didng)飞摆转动;飞摆转动;油动机活塞两边油压相等,油动机活塞两边油压相等,B点不点不动,杠杆动,杠杆AB绕绕B点逆时针转动点逆时针转动(zhun dng)到到A B,使,使C点下点下降至降至C。5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第22页/共78页第21页/共78页第二十二页,共78页。调频器不动时,调频器不动时,
21、D点不动,杠点不动,杠杆杆(gnggn)DE绕绕D点顺时点顺时针转动到针转动到 DE,使,使F点下降点下降至至F和和E点下降使点下降使E;错油门活塞错油门活塞(husi)下移使下移使油管油管a、b的小孔开启,的小孔开启,压力油经压力油经b进入油动机活进入油动机活塞塞(husi)下部,活塞下部,活塞(husi)上部的油经上部的油经a流入流入错油门上部。错油门上部。5-2 5-2 电力系统的有功功率电力系统的有功功率电力系统的有功功率电力系统的有功功率(gngl)(gngl)和频率调整和频率调整和频率调整和频率调整第23页/共78页第22页/共78页第二十三页,共78页。油动机活塞向上移动,使汽油
22、动机活塞向上移动,使汽轮机的调节汽门或水轮机轮机的调节汽门或水轮机的导向叶片的导向叶片(ypin)开度开度增大,增加进汽量或进水增大,增加进汽量或进水量。相应使机组转速上升,量。相应使机组转速上升,A点回升,提升点回升,提升C点;点;同时,活塞上移,使杠杆同时,活塞上移,使杠杆AB绕绕A逆时针转动,逆时针转动,也提升也提升C点。点。5-2 5-2 电力系统电力系统电力系统电力系统(din l x tn)(din l x tn)的有功功率和频率调整的有功功率和频率调整的有功功率和频率调整的有功功率和频率调整第24页/共78页第23页/共78页第二十四页,共78页。当当A点回升到点回升到A点,点,
23、C点回升点回升C点点,E点回升点回升E时,使油时,使油管管a、b的小孔重新的小孔重新堵住,油动机活塞堵住,油动机活塞(husi)停止移动。停止移动。5-2 5-2 电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功(yu n)(yu n)功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整第25页/共78页第24页/共78页第二十五页,共78页。调节过程结束时,杠杆调节过程结束时,杠杆(gnggn)AB的位置的位置为为A CB。C点为原点为原位置,位置,B 的位置较的位置较B高,高,A 的位置较的位置较A略略低。相应的进汽量或低。相应的进汽量或进水量较原来多,机进水量较原来多,机组转
24、速较原来略低。组转速较原来略低。5-2 5-2 电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功(yu n)(yu n)功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整功率和频率调整第26页/共78页第25页/共78页第二十六页,共78页。当负载增加时,一次调整的结果是,发电机输出功率增大,但频率比原来值要低一些(yxi);当负载减少时,调速器的调速结果是:机组输出功率减少,频率较初值为高;这种不能恢复频率原来(yunli)数值的调整,称为频率的有差调节;调速器的一次频率调整特点:一定调速器的一次频率调整特点:一定(ydng)是有差调节(调整后原动机的是有差调节(调整后原动机的转速或频率有所
25、变动,转速或频率偏差不为转速或频率有所变动,转速或频率偏差不为0)说明:说明:5-25-2 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第27页/共78页第26页/共78页第二十七页,共78页。二次调频(dio pn)原理:离心式飞摆调频器二次调频油动机错油门 调频器转动调频器转动(zhun dng)蜗轮、蜗蜗轮、蜗杆,抬高杆,抬高D点,点,杠杆杠杆DE绕绕F点顺点顺时针转动时针转动(zhun dng);5-2 5-2 电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功电力系统的有功(yu n)(yu n)功率和频率调整功率和频率调整
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