首页 历史故事频率调整:为何必不可少?

频率调整:为何必不可少?

【摘要】:但是发电机输出的电磁功率是由系统的运行状态决定的,全系统发电机输出的有功功率之和,在任何时刻都是同系统的有功功率负荷相等。第一种变化负荷引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整。这种调整通常称为频率的一次调整。这一部分负荷将在有功功率平衡的基础上,按照最优化的原则在各发电厂间进行分配。

衡量电能质量的另一个重要指标是频率,保证电力系统的频率合乎标准也是系统运行调整的一项基本任务。

电力系统中许多用电设备的运行状况都同频率有密切关系。工业中普遍应用的异步电动机,其转速和输出功率均与频率有关。频率变化时,电动机的转速和输出功率随之变化,因而严重地影响产品的质量。现代工业、国防和科学研究部门广泛应用各种电子技术设备,如系统频率不稳定,将会影响这些电子设备的精确性。频率变化对电子系统的正常运行影响很大。汽轮发电机在额定频率下运行时效率最佳,频率偏高或偏低对叶片都有不良影响。电厂用的许多机械如给水泵、循环水泵、风机等在频率降低时都要减小出力,降低效率,因而影响发电设备的正常工作,使整个发电厂的有功出力减小,从而导致系统频率的进一步下降。频率降低时,异步电动机和变压器的励磁电流增大,无功功率损耗增加,这些都会使电力系统无功平衡和电压调整增加困难。

频率同发电机的转速有密切关系。发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩平衡所确定的。原动机输入的功率扣除了励磁损耗和各种机械损耗后,如果能同发电机输出的电磁功率严格地保持平衡,发电机的转速就恒定不变。但是发电机输出的电磁功率是由系统的运行状态决定的,全系统发电机输出的有功功率之和,在任何时刻都是同系统的有功功率负荷相等。由于电能不能储存,负荷功率的任何变化都立即引起发电机的输出功率的相应变化。这种变化是瞬时出现的。原动机输入功率由于调节系统的相对迟缓无法适应发电机电磁功率的瞬时变化。因此发电机转轴上的转矩的绝对平衡是不存在的,但是把频率对额定值的偏移限制在一个相当小的范围内则是必要的,也是能够实现的。我国电力系统的额定频率fN为50Hz,频率偏差范围为±0.2~±0.5Hz,用百分数表示为±0.4%~±1%。

图6-1 有功功率负荷的变化

1—第一种负荷分量;2—第二种负荷分量;3—第三种负荷分量;4—实际的负荷变化曲线

电力系统的负荷时刻都在变化,图6-1为负荷变化的示意图。对系统实际负荷变化曲线的分析表明,系统负荷可以看做由以下三种具有不同变化规律的变动负荷所组成:第一种是变化幅度很小,变化周期较短(一般为10s以内)的负荷分量;第两种是变化幅度较大,变化周期较长(一般为10s到3min)的负荷分量,属于这类负荷的主要有电炉,延压机械,电气机车等;第三种是变化缓慢的持续变化负荷,引起负荷变化的原因主要是工厂的作息制度、人民生活规律、气象条件的变化等。

负荷的变化将引起频率的相应变化。第一种变化负荷引起的频率偏移将由发电机组调速器进行调整。这种调整通常称为频率的一次调整。第二种变化负荷引起的频率变化仅靠调速器的作用往往不能将频率偏移限制在容许的范围之内,这时必须有调频器参与频率调整,这种调整通常称为频率的二次调整。

电力系统调度部门预先编制的日负荷曲线大体上反映了第三种负荷的变化规律。这一部分负荷将在有功功率平衡的基础上,按照最优化的原则在各发电厂间进行分配。