1、 通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)了解電力系統(tǒng)調(diào)頻的實質(zhì)和重要通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)了解電力系統(tǒng)調(diào)頻的實質(zhì)和重要性；了解負荷的靜態(tài)頻率特性及負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)；了解調(diào)速器性；了解負荷的靜態(tài)頻率特性及負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)；了解調(diào)速器的工作原理及其靜態(tài)調(diào)節(jié)特性、配有調(diào)速器的發(fā)電機組的功的工作原理及其靜態(tài)調(diào)節(jié)特性、配有調(diào)速器的發(fā)電機組的功率頻率特性，以及發(fā)電機組的頻率調(diào)節(jié)特性與機組間有功功率頻率特性，以及發(fā)電機組的頻率調(diào)節(jié)特性與機組間有功功率分配的關(guān)系。率分配的關(guān)系。學(xué)習(xí)目的及要求學(xué)習(xí)目的及要求本節(jié)需要掌握的主要知識點本節(jié)需要掌握的主要知識點一、負荷的功率一、負荷的功率- -頻率特性頻率特性二、發(fā)電機組的功率二、發(fā)電機組的功率

2、- -頻率特性頻率特性三、電力系統(tǒng)的頻率特性三、電力系統(tǒng)的頻率特性答案：答案：電源發(fā)出的功率與網(wǎng)絡(luò)損耗及用戶的負荷相平衡，電源發(fā)出的功率與網(wǎng)絡(luò)損耗及用戶的負荷相平衡，系統(tǒng)中的機組同步運行，系統(tǒng)頻率維持在額定頻率系統(tǒng)中的機組同步運行，系統(tǒng)頻率維持在額定頻率50Hz。60pnf 水庫水庫11mmTiGiPP11mmTiGiLPPP111()mmmTiGiLKidPPPWdt系統(tǒng)頻率變化是由于系統(tǒng)頻率變化是由于發(fā)電機的發(fā)電機的負荷負荷與與原動機的輸入功率之間原動機的輸入功率之間失去平衡所致失去平衡所致，因此，因此調(diào)頻與有調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)功功率調(diào)節(jié)是不可分不開的。是不可分不開的。電力系統(tǒng)負荷是不斷變

3、化的，電力系統(tǒng)負荷是不斷變化的，而原動機輸入的功率改變較慢，而原動機輸入的功率改變較慢，因此系統(tǒng)中頻率的波動是難免因此系統(tǒng)中頻率的波動是難免的。的。第二種變動幅度較大，周期也較長第二種變動幅度較大，周期也較長. .第三種變動幅度最大，周期也最長第三種變動幅度最大，周期也最長. . 該種負荷基本可以預(yù)計。該種負荷基本可以預(yù)計。電力系統(tǒng)運行中的主要任務(wù)之一就是對頻率進行監(jiān)視和電力系統(tǒng)運行中的主要任務(wù)之一就是對頻率進行監(jiān)視和控制，保證電力系統(tǒng)頻率的偏移在允許范圍內(nèi)控制，保證電力系統(tǒng)頻率的偏移在允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)頻率就是改變單位時間內(nèi)進入原動機的動力元素調(diào)節(jié)頻率就是改變單位時間內(nèi)進入原動機的動力元素（蒸汽

4、或水）（蒸汽或水）力求電力系統(tǒng)負荷在安全運行約束條件下，實現(xiàn)經(jīng)濟運行力求電力系統(tǒng)負荷在安全運行約束條件下，實現(xiàn)經(jīng)濟運行及在發(fā)電機組之間實現(xiàn)經(jīng)濟分配。及在發(fā)電機組之間實現(xiàn)經(jīng)濟分配。勵磁調(diào)節(jié)基本目標：勵磁調(diào)節(jié)基本目標：發(fā)電機端電壓發(fā)電機端電壓和和無功功率分配無功功率分配調(diào)速器的基本目標：調(diào)速器的基本目標：發(fā)電機頻率發(fā)電機頻率和和有功功率分配有功功率分配當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功功率也要隨著改變，即當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功功率也要隨著改變，即 LPF f這種有功負荷隨頻率而改變的特性稱為負荷的這種有功負荷隨頻率而改變的特性稱為負荷的電力系統(tǒng)中有功功率與頻率之間的關(guān)系電力系統(tǒng)中有功功率與

5、頻率之間的關(guān)系：1、與頻率變化無關(guān)的負荷：、與頻率變化無關(guān)的負荷：照明、電弧爐、整流負荷照明、電弧爐、整流負荷2、與頻率成正比的負荷：、與頻率成正比的負荷：切削機床、球磨機、壓縮機切削機床、球磨機、壓縮機3、與頻率的二次方成正比的負荷：、與頻率的二次方成正比的負荷：變壓器中的渦流損耗變壓器中的渦流損耗4、與頻率的三次方成正比的負荷：、與頻率的三次方成正比的負荷：通風(fēng)機、靜水頭阻力不大的通風(fēng)機、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵循環(huán)水泵5、與頻率的高次方成正比的負荷：、與頻率的高次方成正比的負荷：靜水頭阻力很大的循環(huán)水泵靜水頭阻力很大的循環(huán)水泵230123.nLLNLNLNLNnLNNNNnffffPa

6、Pa Pa Pa Pa Pffff1.3210*3*32*2*10*nnnLaaaaafafafafaaP電力系統(tǒng)有功負荷的靜態(tài)頻率特性方程電力系統(tǒng)有功負荷的靜態(tài)頻率特性方程 當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)機組的輸入功率當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)機組的輸入功率和負荷功率之間失去平衡時和負荷功率之間失去平衡時,系系統(tǒng)負荷也參與了調(diào)節(jié)作用。統(tǒng)負荷也參與了調(diào)節(jié)作用。這種特性有利于系統(tǒng)中的有功這種特性有利于系統(tǒng)中的有功功率在另一個頻率下重新獲得平功率在另一個頻率下重新獲得平衡衡負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)*dfdPKLL230123.nLLNLNLNLNnLNNNNnffffPa Pa Pa Pa Pa Pffff211*1

7、2*3*1*3.nniLLniidPKaa fa fna fia fdf為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，用為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，用以衡量調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小。以衡量調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小。根據(jù)國內(nèi)外的實測數(shù)據(jù)表明，在頻根據(jù)國內(nèi)外的實測數(shù)據(jù)表明，在頻率允許變化的范圍內(nèi)，有功負荷與率允許變化的范圍內(nèi)，有功負荷與頻率之間的關(guān)系曲線接近于一條直頻率之間的關(guān)系曲線接近于一條直線。線。*fPtgKLLfPKLLLNNLLPfKK*有功功率有功功率變化量變化量相對應(yīng)有功功相對應(yīng)有功功率變化的頻率率變化的頻率的變化量的變化量KL*是電力系統(tǒng)調(diào)度部門要求掌握的一個數(shù)據(jù)。對于不是電力系統(tǒng)調(diào)度部門要求掌握的一個數(shù)據(jù)。對于不同的電力

8、系統(tǒng)，因負荷的組成不同，同的電力系統(tǒng)，因負荷的組成不同， KL*也不同，一般也不同，一般在在13之間。同時，每個系統(tǒng)的之間。同時，每個系統(tǒng)的KL*值亦隨季節(jié)及晝夜值亦隨季節(jié)及晝夜交替而有所變化。交替而有所變化。23*01*2*3*.nLnPaa fa fa fa f發(fā)電機組的發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速調(diào)整轉(zhuǎn)速調(diào)整是由原動機的是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的，來實現(xiàn)的，發(fā)電機的功率發(fā)電機的功率-頻率特頻率特性取決于性取決于調(diào)速器系統(tǒng)的特性。調(diào)速器系統(tǒng)的特性。通常把由于通常把由于頻率變化頻率變化而引起而引起發(fā)電機組輸出功率發(fā)電機組輸出功率變化變化的關(guān)系稱為的關(guān)系稱為發(fā)電機組的功率發(fā)電機組的功率-頻率特性頻

9、率特性或或調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)特性。*BWAMG2*1*2*GPC fC f發(fā)電機組無調(diào)速器發(fā)電機組無調(diào)速器2*1*2*GPCC由圖可知，輸出功率由圖可知，輸出功率最大值最大值是在是在額定額定條件條件下，即下，即轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都為額定值轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都為額定值時時出現(xiàn)。出現(xiàn)。在調(diào)速器的作用下不斷改在調(diào)速器的作用下不斷改變進氣量，使原動機的運行變進氣量，使原動機的運行點不斷地從一根靜態(tài)特性向點不斷地從一根靜態(tài)特性向另一根靜態(tài)特性曲線過渡。另一根靜態(tài)特性曲線過渡。此時原動機進氣量達到最大值，調(diào)速器不起作用，當(dāng)頻率此時原動機進氣量達到最大值，調(diào)速器不起作用，當(dāng)頻率f 繼續(xù)下降時，運行點只能沿著對應(yīng)于最大進氣量的靜

10、態(tài)繼續(xù)下降時，運行點只能沿著對應(yīng)于最大進氣量的靜態(tài)特性曲線移動。特性曲線移動。對應(yīng)于頻率下降對應(yīng)于頻率下降 ，發(fā)電機組輸出功，發(fā)電機組輸出功率增加率增加 ，這是一種有差調(diào)節(jié)特性，這是一種有差調(diào)節(jié)特性fGPGPfR發(fā)電機組的發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)負號表示發(fā)電機輸出功率負號表示發(fā)電機輸出功率的變化和頻率變化相反的變化和頻率變化相反*GGNGNPfPPffR0*GPRf發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程計算功率和頻率關(guān)系時，常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)來表示計算功率和頻率關(guān)系時，常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)來表示*1fPRKGG0*GGPfK KG*為發(fā)電機組的為發(fā)電機組的功率功率-頻率靜態(tài)特性系數(shù)頻

11、率靜態(tài)特性系數(shù)，或者是，或者是原動機的單原動機的單位調(diào)節(jié)功率。位調(diào)節(jié)功率。發(fā)電機組的發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)主要決定于主要決定于調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。與機組間的有功功率分配相關(guān)。與機組間的有功功率分配相關(guān)。調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)又造成機組間的有功功率分配的不確定性。調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)又造成機組間的有功功率分配的不確定性。調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)機組間有功分配機組間有功分配調(diào)速器的靜態(tài)特性調(diào)速器的靜態(tài)特性調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)*GPRf*1*2*2*1RRPP機組間的有功功率分配與機機組間的有功功率分配與機組的調(diào)差系數(shù)成反比組的調(diào)差系數(shù)成反比niiGiNNniGiRPffPP1

12、*1推廣到多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行的情況：推廣到多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行的情況：NNPffRP*1*1*NnGiNiiPRPR 系統(tǒng)等值機組的調(diào)差系數(shù)系統(tǒng)等值機組的調(diào)差系數(shù)*iGiNNGiRPPPRP系統(tǒng)中負荷變化后，每臺系統(tǒng)中負荷變化后，每臺發(fā)電機所承擔(dān)的功率發(fā)電機所承擔(dān)的功率1、多臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為零是不能并聯(lián)運行的；、多臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)為零是不能并聯(lián)運行的；2、含有一臺調(diào)差系數(shù)為零機組的系統(tǒng)在理論上是可行的，但是、含有一臺調(diào)差系數(shù)為零機組的系統(tǒng)在理論上是可行的，但是在實際上是不能運行的。原因是就目前的系統(tǒng)容量而言不可能僅在實際上是不能運行的。原因是就目前的系統(tǒng)容量而言不可能僅由一臺機組來完成

13、全部的調(diào)差任務(wù)。因此，只能是由多臺有差調(diào)由一臺機組來完成全部的調(diào)差任務(wù)。因此，只能是由多臺有差調(diào)節(jié)機組并聯(lián)運行節(jié)機組并聯(lián)運行機械式調(diào)速器對于微小的轉(zhuǎn)速變化是不能反應(yīng)的，因此調(diào)速器具機械式調(diào)速器對于微小的轉(zhuǎn)速變化是不能反應(yīng)的，因此調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，調(diào)節(jié)特性實際上就是一條具有一定寬度的帶子。有一定的失靈區(qū)，調(diào)節(jié)特性實際上就是一條具有一定寬度的帶子。不靈敏區(qū)寬度可以用失靈度不靈敏區(qū)寬度可以用失靈度 來描述：來描述：NwffwP為機組間的最大誤差功率為機組間的最大誤差功率為調(diào)速器最大的頻率呆滯為調(diào)速器最大的頻率呆滯wf*wwwPPfRRtgPfww*wwwPPfR 與與 成正比，與成正比，與 成反比。成反比。wP*R若調(diào)差系數(shù)很小，則機組間若調(diào)差系數(shù)很小，則機組間的最大誤差功率就會很大，這的最大誤差功率就會很大，這樣就會引起機組間功率分配誤樣就會引起機組間功率分配誤差的增大。差的增大。若不靈敏區(qū)寬度很小，則調(diào)若不靈敏區(qū)寬度很小，則調(diào)速器在頻率的微小波動時就會速器在頻率的微小波動時就會動作，機械動作會頻繁。動作，機械動作會頻繁。調(diào)差系數(shù)不能很小調(diào)差系數(shù)不能很小在電液調(diào)速器中形成在電液調(diào)速器中形成一個人為