电压系统有功功率和频率调整_精品文档.ppt
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1第四章第四章电力系统有功功率与频率的调整电力系统有功功率与频率的调整2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344.14.1有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整1.1.电力系统频率变化的影响电力系统频率变化的影响对用户的影响对用户的影响(11)异步电机转速:
纺织工业、造纸工业)异步电机转速:
纺织工业、造纸工业n1=60f/p(22)异步电机功率下降)异步电机功率下降频率降低频率降低影响机械传动的出力影响机械传动的出力吸收的有功功率也会降吸收的有功功率也会降低,低,TN=9550*PN/nN,(33)电子设备的准确度)电子设备的准确度雷达电子计算机无法运行雷达电子计算机无法运行54.14.1有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整对发电厂和电力系统的影响对发电厂和电力系统的影响(11)对发电厂厂用机械设备运行的影响)对发电厂厂用机械设备运行的影响发电厂中给水泵发电厂中给水泵循环泵循环泵风机等全电动机拖动的,频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。
率降低过多,导致电动机停止,引起严重后果。
(22)对汽轮机叶片的影响)对汽轮机叶片的影响(共振)共振)低频运行时,容易引起共振,会使叶片断裂。
低频运行时,容易引起共振,会使叶片断裂。
(33)对异步电机及变压器励磁的影响,)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必须使系统频率在规定的范围内,这要求进行调整和控制频率和频率和谁有关谁有关呢?
呢?
4.14.1有功功率和频率调整有功功率和频率调整22频率与有功平衡的关系频率与有功平衡的关系转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡只要平衡,发电机转速不变,只要平衡,发电机转速不变,频率不变频率不变。
转矩不平衡时转矩不平衡时,转子转转子转速变化速变化,引起频率变化引起频率变化系统频率系统频率由发电机转速决定,转速与轴上的转矩平衡有关由发电机转速决定,转速与轴上的转矩平衡有关原动机输入的原动机输入的机械转矩机械转矩发电机输出发电机输出电磁转矩电磁转矩7发电机的输出功率由输出状态决定,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,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。
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所以保持频率恒定不变是十分困难的!
有功功率平衡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,系统有功功率平衡系统有功功率平衡频率允许偏移的范围:
50Hz(0.20.5)Hz功率平衡与频率功率平衡与频率不能保持功率平衡时,频率发生变化,使频率不能保持功率平衡时,频率发生变化,使频率不超过范围不超过范围就必须就必须,使系统的有功功率保持或平衡使系统的有功功率保持或平衡系统有功功率平衡系统有功功率平衡和频率密切相关。
和频率密切相关。
8有功功率和频率调整有功功率负荷的变化及其调整负荷变化就负荷变化就会引起频率会引起频率变化,必须变化,必须调节电源侧,调节电源侧,使发出的功使发出的功率能随负荷率能随负荷的变化而变的变化而变化来维持频化来维持频率在允许的率在允许的范围内。
范围内。
电力系统负电力系统负荷曲线荷曲线不规不规则,无规律则,无规律9系统负荷可以看作由以下系统负荷可以看作由以下三种三种具有不同变化规律的变动具有不同变化规律的变动负荷组成:
负荷组成:
(11)变动周期小于)变动周期小于10s10s,变化幅度小,变化幅度小:
末端末端小小操作、线路摇摆等操作、线路摇摆等想不到的小负荷想不到的小负荷(33)变动周期最大,变化幅度最大:
气象、)变动周期最大,变化幅度最大:
气象、产、生活规律产、生活规律,这类负荷基本上可以预计的。
,这类负荷基本上可以预计的。
(2)变动周期在(变动周期在(10s10s,180s180s),变化幅度较),变化幅度较大:
大电机、电炉启停大:
大电机、电炉启停,冲击性和间歇性负荷,冲击性和间歇性负荷调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整根据预测负根据预测负荷,在各机荷,在各机组间进行最组间进行最优负荷分配优负荷分配电力系统的经济运行调度(发电计划)电力系统的经济运行调度(发电计划)10频率调整频率调整一次调整一次调整:
由发电机组的由发电机组的调速器调速器进行的进行的对第一种负荷变动引起的频对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整率偏移的调整二次调整二次调整:
由发电机的由发电机的调频器调频器进行的、进行的、对第二种负荷变动引起的对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整频率偏移的调整三次调整三次调整:
按最优化准则分配第三种有按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷,规律变动的负荷,即即责成各发电厂责成各发电厂按事先给定的发电荷曲线发电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称为电力系统的经济运行调整频率的具体调整频率的具体调整简答简答一次、二次一次、二次调频是事后调频是事后的,三次调的,三次调频是事前的频是事前的。
1144有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量稳态运行时有功功率平衡:
稳态运行时有功功率平衡:
电源发出的有功功率之和电源发出的有功功率之和所有所有负荷负荷消耗的有功功率之和消耗的有功功率之和网络中有功功率的网络中有功功率的损耗损耗之和之和电力系统稳电力系统稳态运行时,态运行时,电源发出的电源发出的功率应满足功率应满足负荷的消耗,负荷的消耗,还要满足有还要满足有功传输网络功传输网络损耗。
即损耗。
即有有功功率保持功功率保持平衡。
平衡。
负荷增加负荷增加网损增加网损增加发出功率增加发出功率增加1244有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量备用容量:
备用容量:
系统中电源容量大于发电负荷部分系统中电源容量大于发电负荷部分15%15%20%20%作用:
作用:
为了保证供电可靠性及电能质量合格,系统电源容量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。
应大于发电负荷。
备用容量备用容量系统可用电源容量系统可用电源容量发电负荷发电负荷8760t(h)P(MW)发电负荷发电负荷备用容备用容量量电源容电源容量量概念概念总装机容量:
总装机容量:
发电厂所有发电机额定容量之和发电厂所有发电机额定容量之和电源容量是否电源容量是否等于装机容量?
等于装机容量?
可投入设备的可投入设备的可发功率之和可发功率之和才是真正可调才是真正可调度的系统电源度的系统电源容量容量13备用容量的分类备用容量的分类什么是热备用什么是热备用和冷备用?
和冷备用?
142、按存在形式分为、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)15总装机容量的确定总装机容量的确定总装机容量总装机容量不应小于不应小于最大发电负荷与备用容量之和最大发电负荷与备用容量之和负荷备用负荷备用(2-5%Plmax)检修备用检修备用(可能不安排可能不安排)事故备用事故备用(5-10%Plmax或系统中或系统中最最大一台单机容量)大一台单机容量)国民经济发展备用国民经济发展备用(3-5%Plmax)备用容量备用容量最大发电负荷最大发电负荷一般总备用容量一般总备用容量总装机容量总装机容量1611)综合负荷综合负荷:
系统中所有负荷之和:
系统中所有负荷之和2)供电负荷供电负荷:
综合负荷:
综合负荷+网损网损3)发电负荷:
供电负荷)发电负荷:
供电负荷+厂用负荷厂用负荷4)系统额定容量系统额定容量=系统装机容量之和系统装机容量之和5)系统电源容量:
系统中可运行机组的课发容量之和系统电源容量:
系统中可运行机组的课发容量之和概念概念171.1.负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性4.2电力系统的频率特性电力系统的频率特性概念概念频率静态特性:
频率静态特性:
系统处于稳态运行时,系统中有功负系统处于稳态运行时,系统中有功负荷随频率变化特性荷随频率变化特性11)与频率变化无关的负荷;照明、电阻与频率变化无关的负荷;照明、电阻、电弧炉、电弧炉等等22)与频率一次方成正比;机床、水泵、卷扬机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;给水泵与频率高次方成正比;给水泵有功负荷变化会引起频有功负荷变化会引起频率的变化,同样频率变率的变化,同样频率变化也会引起负荷的变化。
化也会引起负荷的变化。
18整个系统的负荷功率与频率可写成:
整个系统的负荷功率与频率可写成:
4.2电力系统的频率特性电力系统的频率特性PD为频率为频率f时有功负荷,时有功负荷,PDN为额定频率下的有功负荷为额定频率下的有功负荷通常只取通常只取到三次到三次19负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性简化表达简化表达当频率偏离额定值不大时当频率偏离额定值不大时,负荷有功频率静态特性用一,负荷有功频率静态特性用一条近似直线来表示。
条近似直线来表示。
负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系数数或称为负荷的或称为负荷的频率调频率调节效应节效应,表示负荷随频,表示负荷随频率的变化程度。
率的变化程度。
负荷对负荷对频率的调整作用频率的调整作用例例4411实测获得,一般为实测获得,一般为1-3,通常为,通常为1.520某电力系统中,与频率无关的负荷占某电力系统中,与频率无关的负荷占30%,与频率一,与频率一次方成正比的负荷占次方成正比的负荷占40%,与频率二次方成正比的负,与频率二次方成正比的负荷占荷占10%,与频率三次方成正比的负荷占,与频率三次方成正比的负荷占20%。
求系。
求系统频率由统频率由50Hz降到降到48Hz和和45Hz时,相应负荷功率的时,相应负荷功率的变化百分值变化百分值解解
(1)频率降为频率降为48Hz时,时,系统的负荷为系统的负荷为负荷变化为负荷变化为其百分值为其百分值为负荷变化为负荷变化为其百分值为其百分值为21
(2)频率降为频率降为45Hz时,时,系统的负荷为系统的负荷为相应地相应地221、系统备用容量中,那种不需要专门设置、系统备用容量中,那种不需要专门设置A负荷备用负荷备用B事故备用事故备用C检修备用检修备用D国民经济备用国民经济备用2、电力系统负荷增加时,系统的频率、电力系统负荷增加时,系统的频率A升高升高B减小减小C保持不变保持不变D无法确定无法确定3、频率一次调整是由、频率一次调整是由A调速器完成调速器完成B跳频器完成跳频器完成C负荷完成负荷完成D功率确定功率确定4、频率二次调整是由、频率二次调整是由A调速器完成调速器完成B跳频器完成跳频器完成C负荷完成负荷完成D功率确定功率确定5、电力系统备用容量有、电力系统备用容量有A热备用热备用B冷备用冷备用C检修备用检修备用D燃料备用燃料备用23练习:
练习:
某电力系统中,与频率无关的负荷占某电力系统中,与频率无关的负荷占35%,与,与频率一次方成正比的负荷占频率一次方成正比的负荷占45%,与频率二次方成正,与频率二次方成正比的负荷占比的负荷占10%,与频率三次方成正比的负荷占,与频率三次方成正比的负荷占10%。
求系统频率由求系统频率由50Hz降到降到47Hz时,相应负荷功率的变化时,相应负荷功率
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