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尚辅网 / 第5章　电力系统的有功功率和频率调整 5.1　电力系统频率调整5.2　电力系统中有功功率负荷的优化和分配 5.1　电力系统频率调整 5.1.1　频率调整的必要性5.1.2　频率调整的措施 5.1.1　频率调整的必要性 1.有功负荷和频率变化的关系2.有功功率负荷的变动及调整3.有功功率电源和备用容量 1.有功负荷和频率变化的关系 1)大多数工业用户使用异步电动机，电动机的转速与系统频率有关。2)系统频率降低，将使电动机的功率降低。3)发电厂的厂用机械(泵与风机)是使用异步电动机带动的。4)系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流将大为增加，引起了系统无功功率的增加，其结果是引起电压的降低。 1.有功负荷和频率变化的关系 图5-1　转矩平衡 2.有功功率负荷的变动及调整 图5-2　有功功率负荷的变动 3.有功功率电源和备用容量 1)负荷备用：为满足系统中短时的负荷波动和一日中计划外的负荷增加，而在系统中留有的备用容量，称为负荷备用。2)事故备用：为防止系统中某些发电设备发生偶然事故影响供电，而在系统中留有的备用容量，称为事故备用。3)检修备用：为保证系统的发电设备进行定期检修时不至影响供电，而在系统中留有的备用容量，称为检修备用。4)国民经济备用：考虑到工业用户超计划生产、新用户的出现等而设置的备用。 5.1.2　频率调整的措施 1.发电机组的频率特性2.频率的一次调整3.频率的二次调整4.调频厂的选择 1.发电机组的频率特性 (1)自动调速系统(2) 电源的有功功率静态频率特性 (1)自动调速系统 1)调速器的工作原理：电力系统在某种正常运行方式下运行时，发电机以同步转速运行，汽轮机的汽门开度或水轮机的水门开度一定，原动机的机械功率PT一定，发电机的电磁功率PE等于原动机的机械功率PT。2) 调频器的工作原理：二次调整是借调频器Ⅳ完成的，调频器转动蜗杆蜗轮，将D点抬高，杠杆DE的F点不动，E点下降，使错油门活塞再次向下移动，开启小孔。 图5-3　离心飞摆式调速系统Ⅰ—测速元件　Ⅱ—错油门　Ⅲ—油动机　Ⅳ—调频器1—飞摆　2—弹簧 (2) 电源的有功功率静态频率特性 图5-4　未配置自动调速系统时原动机的静态频率特性 (2) 电源的有功功率静态频率特性 图5-5　有一次调整时原动机的静态频率特性 (2) 电源的有功功率静态频率特性 图5-6　有二次调整时原动机的静态频率特性a)调频器的作用(无差调节)　b) 有调频器时的静态频率特性(有差调节) 2.频率的一次调整 图5-7　频率的一次调整a)简化电力系统　b)电源的静态频率特性　c)负荷的静态频率特性　d)综合频率特性 2.频率的一次调整 图5-8　频率的二次调整 3.频率的二次调整 图5-9　两个系统联合 4.调频厂的选择 1)具有足够的调整容量。2)具有较快的调整速度。3)调整范围内的经济性能较好。 5.2　电力系统中有功功率负荷的优化和分配 1)火力发电厂：在运行中需要消耗燃料，并要占用国家的运输能力，它的运行不受自然条件的影响；设备的效率与蒸汽参数有关，高温高压设备的效率高，其次是中温中压设备，效率最低的是低温低压设备；锅炉和汽轮机都有一个最小技术负荷，因此有功出力的调整范围比较小；负荷的增减速度慢，机组的投入和退出所需时间长，且消耗能量多。2)水力发电厂：在运行中不需消耗燃料，因此，其发电成本比火力发电厂大为降低；运行因水库调节性能的不同，容易受自然条件的影响；水轮发电机的出力调整范围较宽，负荷增减速度相当快，机组的投入和退出灵活，操作简便安全；为综合利用水能，保证河流下游的灌溉、通航等，必须向下游释放一定水量，与这部分水量相对应的发电功率也是强迫功率，它不一定能同系统负荷的需要相一致，因此只有在火力发电厂的适当配合下，才能充分发挥水力发电厂的经济效益。 5.2　电力系统中有功功率负荷的优化和分配 3)核能发电厂：与火力发电厂相比，一次投资大，运行费用小，运行中不宜带急剧变动的负荷；反应堆和汽轮机组的退出和投入运行都很费时，且要增加能量的消耗；其最小负荷主要取决于汽轮机，约为额定负荷的10％~15％。5.2.1　发电机组的耗量特性和耗量微增率5.2.2　等耗量微增率准则 5.2.1　发电机组的耗量特性和耗量微增率 图5-10　耗量特性曲线 5.2.1　发电机组的耗量特性和耗量微增率 图5-11　耗量微增率曲线 5.2.2　等耗量微增率准则 解　两台发电设备的耗量微增率分别为0.004PG1=0.9－0.006PG10.01PG1=0.9 5.2.2　等耗量微增率准则 图5-12　两台机组供电系统 图5-13　习题5-2图 图5-14　习题5-6图 图5-15　习题