频率及负荷调整.ppt

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1、频率及负荷调整 电力系统频率是指电力系统统一的一种运行参数 是电能质量的一个重要指标 当系统内所有发电机的有功出力与总有功负荷相等时 系统的频率才能保持在一定范围内 50 0 20Hz 在系统内出现有功缺额时 这一平衡被破坏 频率就会下降 假没没有旋转备用 则频率下降时有功负荷也会按频率静特性下降 发电功率与负荷功率在一个较低的频率下达到新的平衡 这是频率的新的稳定点 有功缺额越大 新的频率稳定点就越低 一但低于某一临界频率 电源与负荷的平衡将遭到彻底破坏 一些机组相继退出这行 造成大面积停电 这就是频率崩溃 频率的稳定性是电力系统稳定的一个重要方面 主要内容 一 对频率相关要求及规定二 频率

2、及其调整三 系统频率异常及处理四 频率调整的注意事项五 频率计算 培训目标 了解频率调整相关规定及方式知道系统频率异常及处理办法能进行小系统频率计算 一 对频率相关要求及规定 1 电网运行对频率的要求及规定国家标准GB T15945 1995 电力系统频率允许偏差 规定以50Hz正弦波作为我国电力系统的标准频率 工频 并规定电力系统容量为300万千瓦及以上时 正常的频率标准为50Hz 0 2Hz 当系统容量为300万千瓦以下时 可放宽到50Hz 0 5Hz 电网 运行频率允许在49 8 50 2Hz范围内波动 特殊情况下允许在49 5 50 5Hz范围内长期运行 任何情况下频率不应超过47 5

3、3Hz范围 机组 额定频率为50Hz 发电机组能够在48 5 50 5Hz范围内连续运行 一 对频率相关要求及规定 发电机组并网要求 发电厂机组必须具备一次调频功能 且正常投入运行 机组的一次调频功能对电网非常重要 在电网发生事故导致系统有较大功率缺额时能使系统频率在较短的时间之内上升 其动作的数量级是秒级 发电机组有功调节性能包括 调差性能 AGC调节性能和一次调频性能 一 对频率相关要求及规定 2 国家电网公司电力生产事故调查规程规定装机容量为300万千瓦及以上电网 频率偏差超过50 0 2HZ 总持续时间超过30分钟 或超出50 0 5HZ 总持续时间超过15分钟 为一般电网事故 装机容

4、量为300万千瓦以下电网 频率偏差超过50 0 5HZ 总持续时间超过30分钟 或超出50 1HZ 总持续时间超过15分钟 为一般电网事故 装机容量为300万千瓦及以上电网 频率偏差超过50 0 2HZ 总持续时间超过20分钟 或超出50 0 5HZ 总持续时间超过10分钟 为电网一类障碍 装机容量为300万千瓦以下电网 频率偏差超过50 0 5HZ 总持续时间超过20分钟 或超出50 1HZ 总持续时间超过10分钟 为电网一类障碍 当装机容量为300万千瓦及以上电网 频率偏差超过50 0 2HZ 装机容量为300万千瓦以下电网 频率偏差超过50 0 5HZ时 称为频率异常 二 频率及其调整

5、1 造成频率异常的主要原因 系统发电机备用容量不足 大型发电厂联络线故障 电源 大型发电厂或直流站 故障 二 频率及其调整 2 电网低频率运行的危害 电力系统中的发电设备与用电设备 都是按照额定频率设计和制造的 只有在额定频率附近运行时 才能发挥最好的功能 低频率运行的危害 1 引起汽轮机叶片断裂 在运行中 汽轮机叶片由于受不均匀气流冲击而发生振动 在正常频率运行情况下 汽轮机叶片不发生共振 当低频运行时 未级叶片可能发生共振或接近于共振 从而使叶片振动应力大大增加 如时间长 叶片可能损坏甚至断裂 二 频率及其调整 低频率运行的危害 2 使发电机出力降低 频率降低 转速下降 发电机两端的风扇鼓

6、进的风量减小 冷却条件变坏 如果仍维持出力不变 则发电机的温度升高 可能超过绝缘材料的温度允许值 为了使温度不超过容许值 势必要降低发电机出力 使发电机机端电压下降 因为频率下降时 会引起内电势下降而导致电压降低 同时 由于频率降低 使发电机转速降低 同轴励磁电流减小 使发电机的机端电压进一步下降 二 频率及其调整 低频率运行的危害 3 使火电厂辅机设备出力下降 当低频运行时 所有厂用交流电动机的转速都相应下降 因而火电厂的给水泵 风机 磨煤机等辅助设备的出力也将下降 而影响电厂的出力 其中影响最大的是高压给水泵和磨煤机 由于出力的下降 使电网有功电源更加缺乏 致使频率进一步下降 造成恶性循环

7、 二 频率及其调整 低频率运行的危害 4 给用户带来危害 频率下降 将使用户的电动机转速下降 出力降低 影响用户产品的产量和质量 另外 频率下降 将引起电钟不准 电器测量仪器误差增大 自动装置及继电保护误动作等 二 频率及其调整 3 电力系统的备用容量运行备用是指同一时间内各电网的负荷备用和事故备用容量的总和 负荷备用容量是指电网的旋转备用容量 事故备用容量是指在规定时间内可供调用的备用容量 二 频率及其调整 3 电力系统的备用容量负荷备用容量应按全网最大发电负荷的2 5 配置 装机容量在4000万kW及以上的电网 负荷备用容量应不低于全网最大发电负荷的2 装机容量在3000万kW 4000万

8、kW的电网 负荷备用容量应不低于全网最大发电负荷的3 二 频率及其调整 3 电力系统的备用容量装机容量在3000万kW及以下的电网 负荷备用容量应不低于全网最大发电负荷的4 事故备用容量 一般为最大发电负荷的10 左右 但不小于电网中一台最大发电机组的容量 检修备用容量 一般应当结合负荷特点 水 电比例 设备质量 检修水平等情况确定 一般宜为最大发电负荷的8 15 二 频率及其调整 4 电力系统的调频方式一次调频一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时 发电机组通过调速系统的自动反应 调整有功出力以维持电力系统频率稳定 一次调频的特点是响应速度快 但是只能做到有差控制 二 频率及其调整 二次调

9、频 二次调频 也称为自动发电控制 AGC 是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率 在允许的调节偏差下实时跟踪频率 以满足系统频率稳定的要求 AGC的主要控制目标为 调整全网的发电使与负荷平衡 保持频率在正常范围内 按联络线功率偏差控制 使联络线交换功率在计划范围内 在EMS系统内 AGC作为最优潮流与安全约束 经济调度的执行环节 二 频率及其调整 二次调频可以做到频率的无差调节 且能够对联络线功率进行监视和调整 随着电网自动系统的引进和建设 我国电网调度自动化水平有了很大提高 已实现自动发电控制 AGC 的机组容量的比重越来越大 目前AGC在各电网的调峰 调频工作中已起到了非常重要的

10、作用 三 系统频率异常及处理 1 处理系统低频率事故的主要方法有 调出旋转备用 迅速启动备用机组 联网系统的事故支援 必要时切除负荷 按事先制定的事故拉电序位表执行 事故限电序位表必需经经生产调度部门审核 报本级人民政府批准后 由调度机构执行 三 系统频率异常及处理 2 处理系统高频率运行的主要方法有 调整电源出力 对非弃水运行的水电机组优先减出力 直至停机备用 对火电机组减出力至允许最小技术出力 启动抽水蓄能机组抽水运行 对弃水运行的水电机组减出力直至停机 火电机组停机备用 三 系统频率异常及处理 3 按频率自动减负荷 一 自动低频减负荷装置的配置与整定自动低频减负荷装置配置整定的基本要求

11、系统发生突然的有功功率缺额后 主要应当依靠自动低频减负荷装置的动作 使保留运行的负荷容量能与运行中的发电容量相适应 以保持电力系统的继续安全运行 保证向重要负荷的不间断供电 对自动低频减负荷的基本要求如下 三 系统频率异常及处理 对自动低频减负荷的基本要求如下 1 当电力系统在实际可能的各种运行情况下 因故发生突然的有功功率缺额后 必须能及时切除相应容量的部分负荷 使保留运行的系统部分能迅速恢复到额定频率附近继续运行 不发生频率崩溃 也不使事故后的系统频率长期悬浮于某一过高或过低数值 三 系统频率异常及处理 对自动低频减负荷的基本要求如下 2 自动低频减负荷的先后顺序 应按负荷的重要性进行安排

12、 3 宜充分利用系统的旋转备用容量 当发生使系统稳态频率只下降到不低于49 5Hz的有功功率缺额时 自动减负荷装置不动作 应避免因发生短路故障以及失去供电电源后的负荷反馈引起自动减负荷装置的误动作 但不考虑在系统失步振荡时的动作行为 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 1 最高一轮低频整定值为了当发生严重有功功率缺额时的系统频率不致降低到过低的数值 按频率降低自动减负荷装置的最高一轮整定频率不宜过低 但由于机组可以长期运行于49 5Hz以上 第一轮低频起动值当然应当低于49 5Hz 同时希望 当发生一定有功功率缺额 而依靠系统的备用容量可以将频率恢复到49 5Hz

13、及以上时 则在频率下降的全过程中 不应使按频率降低自动减负荷装置动作 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 2 各轮间的级差及轮数 从尽量减少过切负荷和抑制频率恢复时的频率过调着眼 按频率降低自动减负荷装置的各轮间频率起动值差 级差 宜略大 同时增多轮数 减少每轮所切负荷数量 特别对前几轮 最好采用动作值稳定 返回值高 动作与返回快速的数字式频率断电器作起动元件 并尽可能动作于切除高压断路器 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 3 按频率降低自动减负荷装置的时延为了使按频率降低自动减负荷装置的动作反映全系统的平均频率而非所接母线的瞬时值

14、 它的动作需要有给定的时延 这个时延 对于旧型频率继电器 还要计及频率继电器本身动作延时的问题 当装设在发电厂配出线母线附近时 一定的动作时延还可以躲开在配出线短路与切除的系统暂态过程中 产生短时频率波动引起高起动值的第一轮误动作 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 4 最大有功功率缺额及每轮减负荷量估计可能最大的有功功率缺额值 往往需要结合具体系统条件进行分析 也和继电保护与自动解列装置等的配置与要求性能有关 占系统总容量比重很大的某一台大机组或一个大电厂或一个输电通道方向的全部输电线路断开可以认为是引起系统频率严重下降所必须考虑的一些基本情况 但对某一具体地区

15、说来 更为严重的频率下降情况也可能出现 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 5 长延时特殊轮在一般快速的按频率降低自动减负荷后 许多系统都担心由于实际情况与设计情况不可避免的差异会产生系统频率长期悬浮于较低数值下的可能 为此设置了起动频率值较高但时延很长的特殊减负荷轮 当这种情况出现时 可以再切一些负荷 以恢复系统频当系统频率到接近额定值 三 系统频率异常及处理 二 制定按频率自动减负荷方案时的几个问题 6 避免切除热电负荷前苏联对此有专门的研究 发现在低频过程中从电气上切除了这些负荷 同时也就在热力上停止了对这些负荷的供应 发电厂热功率输出减低 也就降低了发电厂

16、输出的电功率 反而使系统有功功率缺额增大 据全苏区域发电厂组织及合理化托拉斯的数据 切除某几种同时消耗蒸气的负荷 有时可能导致热电厂电出力的降低超过所切负荷的3 5倍 照理 这一轮按频率降低自动减负荷装置的动作时延应当足够长 只有当系统的旋转备用 已快速切除一部分系统负荷之后 已经发挥了作用还不足以恢复系统频率时才发挥作用 四 频率调整的注意事项 1 调频厂的选择原则 1 具有足够的调频容量 以满足系统负荷增 减最大的负荷变量 2 具有足够的调整速度 以适应系统负荷增 减最快的速度需要 3 出力的调整应符合安全和经济运行的原则 4 还应考虑电源联络线上的交换功率是否会因调频引起过负荷跳闸或失去稳定运行 调频引起的电压波动是否在允许范围内 四 频率调整的注意事项 1 调频厂的选择原则 5 在水 火电并存的电网中 一般以水电厂为主调频厂 大型火电厂中高效率的机组带基荷 效率低的机组可作为辅助调频厂 因为水电厂的调频速度快且操作方便 调整范围大 只受发电机容量的限制 基本不影响水电厂的安全运行 6 火电厂调频不仅受汽机和锅炉出力增减速度的限制 而且还受到锅炉最低出力的限制 汽机增减负荷速度还