逆变角(1800—a),逆变角B小于900。
5、调差系数d表示无功电流从零增加到额定值时,发电机电压的相对变化。
调差系数
越小,无功电流变化时发电机电压变化越小。
所以调差系数S表征了励磁控制系统维
持发电机电压的能力。
对于按电压偏差进行比例调节的励磁控制系统,当调差单元退出工作时,其固有的无功调节特性称为自然调差系数。
6、对励磁调节器特性进行调整主要是为了满足:
①发电机投入和退出运行时,能平稳地改变无功负荷,不致发生无功功率的冲击;②保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。
7、发电机调节特性的三种类型S>0为正调差系数,其调节特性下倾,即发电机端电压随无功电流增大而降低。
S<0为负调差系数,其调节特性上翘,发电机端电压随无功电流增大而上升。
S=0称为无差特性,这时发电机端电压恒为定值。
发电机投入或退出电网运行时,要求能平稳地转移负荷,以免对电网造成冲击。
8、并联运行机组间无功功率的分配
几台发电机在同一母线上并联运行时,改变任何一台机组的励磁电流不仅影响该机组的无功电流,而且还影响同一母线上并联运行机组的无功电流。
与此同时也引起母线电压的变化。
这些变化与机组的无功调节特性有关。
(1)一台无差调节特性的机组与有差调节特性机组的并联运行一台无差调节特性的发电机可以和多台正调差特性的发电机组并联运行。
但在实际运行中,由于具有无差调节特性的发电机将承担无功功率的全部增量,一方面一台机组的容量有限,另一方面,机组间无功功率的分配也很不合理,所以这种运行方式实际上很难采用。
若第二台发电机的调差系数S<0(负调差特性),那么,虽然两台机组也有交点,但它不是稳定运行点。
所以,具有负调差特性的发电机是不能在发电机出口并联运行的。
(3)两台无差调节特性的机组不能并联运行
(4)正调差特性的发电机可以并联运行,机组间无功负荷的分配取决于各自的调差系数。
调差系数大的发电机承担较多的无功增量。
若要求各台发动机无功负荷的波动量与其额定容量成正比,就要求它们具有相同的
调差系数。
(5)单元机组在变压器高压侧并联运行
发电机的调差系数取负值(S<0)。
桥式滤波器,见图3-55(c)
10、励磁调节器的基本控制正常运行时稳定电压和调节无功功率。
11、励磁调节器的辅助控制
辅助控制仅在发生非正常运行工况,需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时起相应控制作用。
(1)瞬时电流限制
(2)最大励磁限制:
(3)最小励磁限制器。
(4)电压/频率(V/Hz)限制和保护。
(5)发电机失磁监控。
1/2、发电机“失磁”是指发电机在运行中全部或部分失去励磁电流,使转子磁场减弱或消失。
这是发电机运行过程中可能发生的一种故障运行状态。
实际运行中,水轮发电机一般不允许失磁运行。
汽轮发电机失磁后,适当降低其有功输出,在很小的转差下,可以异步运行一段时间(例如10〜30min)。
思考:
例3-1例3-2
第4章励磁自动控制系统的动态特性
1、励磁控制系统运行中常用下列几种指标:
⑴上升时间tr。
响应曲线从稳态值10%上升到90%或从5%上升到95%或从0上升到100%所需的时间。
(2)超调量Sp。
发电机端电压的最大瞬时值与稳态值之差对稳态值之比的百分数。
(3)调整时间ts。
当其输出量与稳态值之差达到了而且不再超过某一允许误差范围(通常取稳态值的5%或2%)时,认为调整时间结束。
我国大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件(GB7409-1987)对同步发电机动态响应的技术指标作如下规定:
1)同步发电机在空载额定电压情况下,当电压给定阶跃响应为±10%时,发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%,摆动次数不超过3次,调节时间不超过10s。
2)当同步发电机突然零起升压时,自动电压调节器应保证其端电压超调量不得超过额定值的15%,调节时间应不大于10s,电压摆动次数不大于3次。
2、励磁系统稳定器
让励磁系统稳定运行的并联校正的微分负反馈电路。
3、励磁控制对电力系统静态稳定的影响
输电线路重负荷运行时,在远距离输电并且联系薄弱的电力系统中,采用励磁调节器后,由于K5变负反而减弱了系统的阻尼能力,导致电力系统可能出现低频振荡现象。
因此,必须采取适当的措施来改善电力系统运行的稳定性。
4、改善电力系统稳定性的措施——电力系统稳定器思考:
1、对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么
2、电力系统发生低频振荡的起因和电力系统稳定器的作用。
第五章电力系统频率及有功功率的自动调节
系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致,因此调频与有功功率调节是不可分开的。
1、电力系统负荷的功率一频率特性
当系统频率变化时,整个系统的有功负荷也要随着改变,即
PL=F(f)有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率频率特性,是负荷的静态频率特性。
2、负荷的频率调节效应:
负荷取用的功率随频率变化的现象。
通常用负荷的频率调节效应系数KL*来衡量调节效应的大小。
Kl*值一般在1〜3之间。
Kl*是无量纲的常数,它表明系统频率变化1%时负荷功率变化的百分数。
3、发电机的功率一频率特性
这是一种有差调节,其特性称为有差调节特性。
特性曲线的斜率为
R=-△f/△PG(5-13)
式中R--发电机组的调差系数。
负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反。
4、调差特性与机组间有功功率分配的关系
发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。
调差系数小的机组承担的负荷增量标么值要大,而调差系数大的机组承担的负荷增量标么值要小.
在电力系统中,所有机组的调速器都为有差调节,由它们共同承担负荷的波动
5、一次调节一一用调速器进行的调节。
通常是有差调节。
6—般将运行电厂分为调频
厂、调峰厂和带基本负荷的发电厂三类。
其中全天不变的基本负荷由带基本负荷的发电厂承担,这类电厂一般为经济性能好
的高参数火电厂、热电厂及核电厂。
负荷变动部分按计划下达给调峰电厂,调峰电厂一般由经济性能较差的机组担任。
在实际运行中,计划负荷与实际负荷不可能完全一致,其差值部分称为计划外负荷,由调频电厂担任。
为了保证调频任务的完成,系统中需要备有足够容量的调频机组来应付计划外负荷的变动,而且还须具有一定的调整速度以适应负荷的变化,当电网容量较大,一个调频电厂不能满足调节要求时,则选择几个电厂共同完成调频任务。
7、调频是二次调节,用调频器(同步器)调节,可做到无差调节。
8、调频方法
(1)主导发电机法在调频电厂中选定的一台主导机组上装设无差调频器,其调节准则为
△f=0(5-84)
在其他机组上装设有功功率调整器,使这些机组的功率随主导机组的功率按比例地变化,协助主导发电机的调频工作。
它们的调节准则是
△Pi二a△Pl(i=2,3,…,n)(5-85)
式中APi——主导发电机的调节功率;
ai——第i台协助调频机组的比例系数;
△Pi——第i台协助调频机组的调节功率。
当负荷变动系统频率发生变化
时,调频电厂中主导发电机组的调节系统首先动作,改变主导机组的功率,力图维持系
统频率恒定,这时,由于主导机组的功率变化,所以协助调频的其他机组也随之作相应
的功率调整,力图使它们的调节功率与主导机组的调节功率间维持给定的比例关系,直到系统频率恢复到额定值,协助调频机组与主导机调频机组与主导机组的调节功率符合给定比例时为止。
(2)同步时间法(积差调节)同步时间法是按频率偏差的积分值来进行调节,因为频率偏差的积分反映了在一定
时间段内同步时间对标准时间的偏差
同步时间法的调节方程为
动作移动调速器调节特性,增加进入机组的动力元素使等于零,频率恢复额定值为止。
这时系统中功率达到新的
APC=-kJA负荷增加,频率随之下降,产生频率偏差厶f,其积分值/Afdt积累增大,调频器频率回升。
调节过程进行到平衡。
(3)联合自动调频
自动调频除了维持系统频率为额定值外,还必须使系统的潮流分布符合经济、安全
等原则,所以集中式联合调频具有显著优点,是电力系毵自动调频的方向。
负荷分配是根据测得的发电机功率Pg和频率偏差信号,按一定的关系将负荷分配给
发电机组,求得各机组的调节功率。
决定各机组调节功率APci,最简单的关系式为式中Bf——频率偏差系数。
所以系统调频机组总的调节功竺-m门
血p哄二-w)=丫出-BAf
当调节过程结束时,系统各调频机组调节前的功率加调节功率与它们的实发功率相
等,频率偏差等于零。
至于分配到每台机组的调节值APci则由分配系数ai规定。
而各
机组调节功率之和等于总的调节功率。
思考:
1什么是电力系统负荷的功率一频率特性什么是发电机组的功率一频率特性什么是电
力系统的频率特性
2、理解调差特性与机组间有功功率分配的关系(P133)
某厂有两台正有差特性的发电机并列运行,已知
#1机:
PGe130(MW)R*10.04
#2机:
PGe220(MW)R*?
0.045
两机组均在额定工况下运行。
当系统有功变动使本厂减少了5MW勺有功负荷时,
系统的频率偏差
f(Hz)和各机的有功变化量pG1(mw)和PG2(MW)。
3、理解例5-1、例5-2
第六章电力系统自动低频减载
及其他安全自动控制装置
一、自动低频减载1、频率降低较大时造成的严重后果:
(1)对汽轮机的影响
运行经验表明,某些汽轮机长时期低于频率49〜49.5Hz以下运行时,叶片容易产
生裂纹,当频率低到45Hz附近时,个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。
(2)发生频率崩溃现象
当频率下降到47〜48Hz时,火电厂的厂用机械(如给水泵等)的出力将显著降低,使锅炉出力减少,导致发电厂输出功率进一步减少,致使功率缺额更为严重。
于是系统频率进一步下降,这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏,从而造成所谓“频率崩溃”现象。
(3)发生电压崩溃现象当频率降低时,励磁机、发电机等的转速相应降低,由于发电机的电动势下降和电
动机转速降低,加剧了系统无功不足情况,使系统电压水平下降。
运行经验表明,当频率降至46〜45Hz时,系统电压水平受到严重影响,当某些中枢点电压低于某一临界值时,将出现所谓“电压崩溃”现象,系统运行的稳定性遭到破坏,最后导致系统瓦解。
2、电力系统频率静态特性
在电力系统出现较大功率缺额时,如能在较低的频率维持运行,主要是依靠了负荷频率特性所起的调节作用。
其物理概念是:
当频率降低时,负荷按照自身的频率特性,自动地减少了从系统中所取用的功率,使之与发电机所发出的功率保持平衡。
根据负荷调节效应能自动减少从系统取用功率的概念,不难确定此时系统负荷所减少的功率就等于功率缺额。
3、电力系统频率动态特性
当发电机功率与负荷功率失去平衡时,系统频率fx按指数曲线变化。
系统功率缺额
△Ph*值是一个随机的不定数,但系统频率fx的变化总可归纳为如下几种情况。
(1)由于Af心的值与功率缺额APh*成比例,当APh*不同时,系统频率特性分别如图6—3中曲线a、b所示。
该两曲线表明,在事故初期,频率的下降速率与功率缺额的标么值成比例,即APh*;值越大,频率下降的速率也越大。
它们的频率稳定值分别为
禾和Afb’。
(2)设系统功率缺额为APh,当频率下降至fi时切除负荷功率APl,如果△Pl等于APh,则发电机组发出的功率刚好?
与切除后的系统负荷功率平衡。
系统频率按指数由线恢复到额定频率fN运行,如图6—3中曲线c所示。
(3)上述事故情况下,如果在fi时切除负荷功率APl小于功率缺额APh值,则系统的稳态频率就低于额定值。
设切除负荷APL1后,正好使系统频率fx维持在fi运行,那么它的频率特性如图6—3中直线d所示。
(4)设频率下降至fi时切除的负荷功率为APL2,且APl2比小于上述情况的APL1,
这时系统频率fx将继续下降,如果这时系统功率缺额对应的稳态频率也为fbc-,于是系
统频率的变化过程如图6—3中曲线e所示。
比较b、e两曲线也可知,如能及早切除负荷功率,可延缓系统频率下降过程。
4、自动低频减载的工作原理
当系统发生严重功率缺额时,自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷,使系统频率在不低于某一允许值的情况下,达到有功功率的平衡,以确保电力系统安全运行,防止事故的扩大。
5、恢复频率在〜50Hz之间。
6、自动低频减载装置的动作顺序
接于自动低频减载装置的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的。
然而,系统的运行方式很多,而且事故的严重程度也有很大差别,对于各种可能发生的事故,都要求自动低频减载装置能作出恰当的反应,切除相应数量的负荷功率,只有分批断开负荷功率采用逐步修正的办法,才能取得较为满意的结果。
7、任何时候频率均不能低于45Hz。
8、如果出现的情况是:
第i级动作后,系统频率可能稳定在fhi,它低于恢复频率的极限值fh,但又不足以使下一级减载装置启动,因此要装设后备段,以便使频率能恢复到允许的限值fh以上。
后备段的动作频率应不低于前面基本段第一级的启动频率