有功功率平衡与频率调整 电力工程课件.ppt

电力工程 一、概述 电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。电力系统运行的根本目的是在保持电能质量符合标准的条件下，连续不断地提供给用户需要的功率，或者说，实现电力系统的功率平衡。 衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。 我国电力系统的频率为50Hz，且允许有±0.2～0.5Hz的偏移。300万KW及以上电网，频率允许偏差为±0.2HZ；300万KW以下为±0.5HZ。 如果频率变化超出允许的范围，将使得用户遭受损失，对电力系统也十分有害，例如： （1）由于频率的变化引起异步电动机转速变化，这将影响用户产品的质量。如纺织、造纸业可能产生次品或废品。 （2）新兴的电子设备在日常生活种应用的日益广泛，它们对频率有一定的要求，频率变化很大将影响其准确性。 （3）发电厂本身有很多由异步电动机驱动的设备，如：给水泵、循环水泵、风机等。频率降低将使得它们的出力降低，造成水压、风力不足，从而影响机组发电，进一步引起频率降低，若不采取必要措施，系统频率将不能维持。 另外频率降低，因汽轮机处于低于额定速度的运行状态，会使汽轮机叶片发生共振，使得叶片寿命降低，严重时会使叶片断裂，造成重大事故等。因此必须使系统频率保持在规定范围内，这就要求进行频率的控制。 2.频率偏移的原因 电力系统频率的偏差主要反映电源有功功率和负荷消耗的有功功率之间的平衡关系。频率之所以为会变化，其原因是： （1）电力系统负荷的变化，任何一处负荷的变化，都要引起系统功率的不平衡，出现频率偏差； （2）电力系统运行方式的改变。运行方式的改变，导致发电机出力、负荷的变化，出现频率偏差； （3）电力系统发生短路或断线等故障，故障一旦出现，使发电机出力发生变化，频率出现较大偏差。 二、有功功率平衡 电力系统频率发生变化是由有功负荷变化引起的。然而系统中的负荷又随时都在发生变化，因此，提出了对电力系统频率进行调整的问题。调整系统频率就必须随着系统中有功负荷的变化情况，系统都具备可以供调整的电源有功功率。换言之，保证系统频率质量首先是系统中要有充足的有功电源容量，使任何时刻系统的有功功率在“供”与求之间保持平衡。 　　电力系统中的负荷，时刻都在不规则地变化着。这种不规则的变化，实际上为两类变化地综合。一类是可以预测的，并编制成负荷曲线的正常变化；另一类是随机的偶然性变化和冲击性变化（如工业电炉等负荷）。对这两类负荷的变化，电力系统调度部门采用不同的方法处理。 对于按正常负荷曲线变化的负荷，以及由可以预见的原因（如国民经济的调整、气象条件的变化等）引起的负荷变化，可以按照经济调度的原则事先给各个发电厂分配发电任务，各发电厂按照给定的任务及时的满足系统负荷的需求，这就可以维持系统频率的稳定。按预计给定的发电负荷计划发电的电厂，称为负荷监视电厂，电力系统绝大部分发电厂属于这种类型。 对于偶然性的负荷变化和冲击性的负荷变化，必须调整系统中电源的有功功率才能维持系统频率的稳定，即称为“频率调整”。所谓的频率调整分为一次调整和二次调整两种。担负二次调整任务的发电厂称为调频厂。 1、有功功率电源与备用容量 电力系统中有功功率电源是各类发电厂的发电机。系统中的电源容量不一定是所有机组额定容量之和。因为不是任何时候所有机组都投入运行，如停机检修；投入运行的机组也不一定都能按额定容量发电，如：设备缺陷、水文条件限制水力发电厂出力等原因，致使发电机的发电能力不一定等于额定容量。系统调度部门必须及时、准确掌握各发电厂各发电机组的发电能力。可以投入发电设备的可发功率之和，才是真正的可供系统调度的电源容量。 电力系统有功电源容量必须大于包括用户最大有功功率、网损以及厂用电在内的全系统最大发电负荷。电源容量大于发电负荷的部分称为系统的备用容量。 系统的备用容量分为热备用及冷备用两种形式。热备用又称旋转备用，是指运转中的发电设备可发最大功率与系统发电负荷之差。冷备用则是指未运转但能随时启用的发电设备可发最大功率。显然检修中的发电机组不属于冷备用。 系统的备用容量按其作用可以分为： （1）负荷备用 为调整系统中短时的负荷波动和日计划外的负荷增加，确保系统频率质量而在系统中留有的备用容量。这种备用容量的大小，要根据系统总负荷的大小及运行经验，并考虑系统中各类用户的比重来确定，一般为最大负荷的2％～5％。大系统区小值，小系统取大值。 （2）事故备用 为防止系统中某些发电设备发生偶然性事故时，电力用户不致于受到严重影响，维持系统正常供电在系统中留有的备用容量。事故备用容量的大小，要根据系统中机组台数、机组容量的大小、机组故障率以及系