【文章內(nèi)容簡介】 大時(shí)，負(fù)荷的功一頻靜特性常用一條直線近似表示，如圖3—1所示。圖中直線的斜率為 （35） 稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，也稱負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，它的標(biāo)幺值是 （36） 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)表征負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)特性，即隨著頻率的升高和降低，負(fù)荷消耗的功率增加或減少的多少。 關(guān)于是 需要注意以下幾點(diǎn)： (1)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)不能整定，其 的大小取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷所占的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時(shí)刻，可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中， 取1—3。 (2)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是反映系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)整性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，它是調(diào)度部門確定按頻率減負(fù)荷方案以及低頻事故切負(fù)荷來恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。 2．電力系統(tǒng)的有功功率一頻率靜態(tài)特性當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化引起頻率變化時(shí)，頻率的調(diào)整是由負(fù)荷和發(fā)電機(jī)組兩者的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同承擔(dān)的，其調(diào)整過程正是頻率的一次調(diào)整。圖3—3示出了電力系統(tǒng)的功一頻靜特性(以一個(gè)負(fù)荷和一臺發(fā)電機(jī)為例)。圖中，原始運(yùn)行點(diǎn)為A點(diǎn)，即當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為 時(shí)，負(fù)荷的功一頻靜特性為 ，與發(fā)電機(jī)的功一頻靜特性 相交于A點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)頻率為 。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加 ，負(fù)荷的功一頻靜特性由 躍變?yōu)椤＿@時(shí)，一方面發(fā)電機(jī)組的輸入輸出功率平衡被打破，轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動作，發(fā)電機(jī)出力增加 ；另一方面由于轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降又使負(fù)荷所需的有功功率按自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)減少 ， 與 重新相交于B點(diǎn)， 即在發(fā)電機(jī)和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下，運(yùn)行點(diǎn)由A至B，運(yùn)行頻率由 下降至 ，即有也即 （312）或 （313）其中 稱為電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，它的標(biāo)幺值為 或 （314） 式中 Kr ——備用系數(shù)，表示發(fā)電機(jī)組額定容量與系統(tǒng)在額定頻率時(shí)的總有功負(fù)荷之比。正常情況下，系統(tǒng)總有一定的備用容量，故Kr1。 電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率表征系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)特性，即系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí)，在發(fā)電機(jī)和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。 關(guān)于K需要注意以下幾點(diǎn)： (1)由 可知，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K的調(diào)整只能通過調(diào)整發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率實(shí)現(xiàn)。越大， K越大，負(fù)荷增減引起的頻率變化越小，系統(tǒng)頻率也就越穩(wěn)定。 (2)當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載( 即 )時(shí)， ，即負(fù)荷增加時(shí)其增量只能靠負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)承擔(dān)， 的數(shù)值很小，所以負(fù)荷增加引起的頻率下降非常嚴(yán)重。這就要求發(fā)電機(jī)出力不僅應(yīng)滿足額定頻率下系統(tǒng)對有功功率的要求，而且應(yīng)設(shè)有一定的備用容量。3. 3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整 頻率的一次調(diào)整正是圖3—3所示的電力系統(tǒng)有功功率一頻率靜態(tài)特性反映的調(diào)節(jié)過程，即負(fù)荷的增量是由調(diào)速器作用使發(fā)電機(jī)有功出力增加和負(fù)荷功率隨頻率的下降而自動減少兩個(gè)方面共同調(diào)節(jié)來平衡的。一次調(diào)整的調(diào)節(jié)特性方程式即為式(3—12)或式(3—13)。 當(dāng)有n臺裝有調(diào)速器的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，等值發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為 （315）一次調(diào)整的調(diào)節(jié)特性方程變?yōu)? （316）或 （317） 關(guān)于頻率的一次調(diào)整需注意以下幾點(diǎn)： (1)式(3—15)中的n臺機(jī)組均未滿載，一旦機(jī)組已滿載運(yùn)行，應(yīng)取 。由此也可見，參加并列的未滿載機(jī)組越多，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K越大。 (2)由式(3—16)或式(3—17)可知，對一定的負(fù)荷變化量 ，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K越大(也即 越大或調(diào)差系數(shù) 越小)，頻率變化 越小，系統(tǒng)頻率就越穩(wěn)定。但受調(diào)速機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率不可整定得過大(或調(diào)差系數(shù)整定得過小)。假設(shè)調(diào)差系數(shù)整定為零，這時(shí)，雖然負(fù)荷的變動不會引起頻率的變動，似乎可確保頻率恒定，但這樣將會出現(xiàn)負(fù)荷變化量在各發(fā)電機(jī)組間的分配無法固定，從而出現(xiàn)各發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問題。 (3)根據(jù)“(2)”的結(jié)論可知，頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)整，即調(diào)整后的頻率不可能回 到原來的值。因此頻率的一次調(diào)整只能適應(yīng)負(fù)荷變化幅度小、周期短的不規(guī)則變化情況。(4)具有一次調(diào)整的各機(jī)組間負(fù)荷的分配，按其單位調(diào)節(jié)功率或調(diào)差系數(shù)自然分配。即各機(jī)組承擔(dān)的功率增量為 （318）即調(diào)差系數(shù)越小的機(jī)組承擔(dān)的有功出力(相對于本身的額定容量)就越多。 2．互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整 對由n個(gè)分系統(tǒng)組成的大型電力系統(tǒng)，如果某一分系統(tǒng)因負(fù)荷變化進(jìn)行頻率調(diào)整時(shí)，將會伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化，此時(shí)需要注意系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上交換功率的控制問題。 圖3—6示出了由A、B兩系統(tǒng)組成的互聯(lián)系統(tǒng)。圖中分別為A、B兩系統(tǒng)的負(fù)荷增量，為A、B兩系統(tǒng)二次調(diào)整增發(fā)的功率，為A、B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 為A、B兩系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上交換的功率，且在圖中的參考方向下(由A流向B時(shí)為正值)，對A系統(tǒng)而言， 相當(dāng)于負(fù)荷，對B系統(tǒng)而言， 相當(dāng)于電源。根據(jù)二次調(diào)整特性方程，有 （320）兩系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的頻率偏移應(yīng)相同，即。聯(lián)立求解上兩個(gè)方程，可得 （321） （322） 式中 分別稱為A、B兩系統(tǒng)的功率缺額。 對互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整作以下幾點(diǎn)討論： (1)從式(3—21)可知，當(dāng)B系統(tǒng)的功率缺額完全由A系統(tǒng)增發(fā)的功率所抵償，即或互聯(lián)系統(tǒng)增發(fā)功率的總和與負(fù)荷增量的總和相平衡，即 ，則可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即 ，否則將出現(xiàn)頻率偏移。 (2)當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，且兩系統(tǒng)滿足條件 時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上的交換功率 其值達(dá)最小。復(fù)習(xí)題一、填空題（頻率）是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)的備用容量可以分為（熱備用）和（冷備用）（檢修備用容量）是指系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。二、簡答題作為主調(diào)頻電廠應(yīng)滿足哪些條件？（1）具有足夠的調(diào)頻容量和調(diào)頻范圍。（2）能比較迅速的調(diào)整出力。（3）調(diào)整出力時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則。電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行時(shí)有什么危害？（1）影響用戶，使工農(nóng)業(yè)用戶的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。（2）影響工廠用電和氣輪機(jī)的安全（3）影響電壓使得發(fā)電機(jī)無功出力減小。（4）影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 三、計(jì)算題有n臺發(fā)電機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的耗量特性分別為： 試推導(dǎo)耗量微增率λ與PL的關(guān)系式以及λ與Pk的關(guān)系式（推導(dǎo)時(shí)不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗和各機(jī)組的功率限額）。解： ： ： 某電力系統(tǒng)中，一半機(jī)組的容量已完全利用；其余25%為火電廠，有10%備用容量，；25%為水電廠，有20%的備用容量，其單位調(diào)節(jié)功率為25；系統(tǒng)有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KD*=。試求：(1)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K*；(2) 負(fù)荷功率增加5%時(shí)的穩(wěn)態(tài)頻率f ；(3) ，系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量。解：(一)計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率令系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的總額定容量等于1，利用公式(425)可算出全部發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)負(fù)荷功率 系統(tǒng)備用系數(shù) 于是 (二)系統(tǒng)負(fù)荷增加5%時(shí)的頻率偏移為一次調(diào)整后的穩(wěn)態(tài)頻率為(三)，即△f*=－,系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量第四章 電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整4. 1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡 電壓是衡量電能質(zhì)量的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)的電壓和無功功率密切相關(guān)。正如第三章有功功率的平衡和頻率調(diào)整一樣，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在正常電壓水平下的無功功率平衡，并留有必要的備用容量，則是保證電壓質(zhì)量的前題。 (一)無功功率負(fù)荷在電力系統(tǒng)的各種用電設(shè)備中，除一小部分照明負(fù)荷消耗有功功率、為數(shù)不多的同步電動機(jī)發(fā)出一部分無功功率外，大量的異步電動機(jī)消耗無功功率。異步電動機(jī)的等值電路如圖4—1所示，其消耗的無功功率為 (41) 其中 為勵(lì)磁電抗消耗的無功功率，與電壓U近似成二次曲線關(guān)系(因?yàn)殡妷狠^高時(shí)，由于磁飽和使有所下降)，為漏抗消耗的無功功率，隨著電壓的降低而增大(因?yàn)殡妷航档?，?fù)載功率不變的情況下，電流增大)。 對應(yīng)的負(fù)荷的無功功率一電壓特性如圖4—2所示。 圖中， 為電動機(jī)的受載系數(shù)(實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比)。由圖可見，在額定電壓附近，電動機(jī)的無功功率隨電壓的升高或降低而增大或減?。划?dāng)電壓明顯低于額定值時(shí)，無功功率隨電壓的下降而增大(起主要作用)。 (二)無功功率損耗 電力系統(tǒng)的無功損耗包括變壓器和線路的無功損耗。 變壓器的無功損耗包括勵(lì)磁損耗 和漏抗中的損耗 ，即 (42)可見，變壓器的無功損耗一電壓特性與異步電動機(jī)類似。線路的無功損耗包括線路串聯(lián)電抗中的無功損耗與線路電容的充電功率 ，即 (43) 對35kV及以下的線路，充電功率甚小，線路消耗無功功率。對110kV及以上線路，當(dāng)線路傳輸功率較大時(shí)，線路電抗消耗的無功功率大于充電功率，線路無功損耗成為無功負(fù)載；當(dāng)傳輸功率較小(小于自然功率)時(shí)，充電功率大于線路電抗消耗的無功，線路無功損耗成為無功電源。 (三)無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功電源，除發(fā)電機(jī)外，還有同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器及近年來發(fā)展起來的靜止無功發(fā)生器。后四種裝置又稱無功補(bǔ)償裝置。靜止電容器只能發(fā)出感性無功功率(即吸收容性無功功率)，其余幾類補(bǔ)償裝置既可發(fā)出感性無功功率，又能發(fā)出容性無功功率。 1．發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)既是惟一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源。發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無功功率為 (44)式中 ——發(fā)電機(jī)的額定視在功率、額定有功功率和額定功率因數(shù)角。 圖4—3示出了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行相量圖(額定運(yùn)行條件下的)，圖中相量正比于定子額定電流，也可按比例表示發(fā)電機(jī)的額定視在功率 ，其在縱、橫軸上的投影即為 ；相量比于轉(zhuǎn)子額定電流。據(jù)此相量圖作出了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限圖。運(yùn)行極限圖表明在不同功率因數(shù)下，受發(fā)電機(jī)定子額定電流(額定視在功率)、轉(zhuǎn)子額定電流(空載電勢)、原動機(jī)出力(額定有功功率)等的限制，發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)有功功率和無功功率的限額。圖中，以A為圓心，以AC為半徑的圓弧表示定子額定電流的限制；以O(shè)為圓心，OC為半徑的圓弧表示轉(zhuǎn)子額定電流的限制；水平線DC表示原動機(jī)出力的限制。此外，曲線DF表示當(dāng)發(fā)電機(jī)超前功率因數(shù)運(yùn)行即進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性和定子端部溫升的限制。發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)有功功率、無功功率的限額在圖中體現(xiàn)為曲線段AB、BC、CD、DF包圍的面積。即發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無功功率所對應(yīng)的運(yùn)行點(diǎn)位于這一面積內(nèi)時(shí)，發(fā)電機(jī)組可保證安全運(yùn)行。發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)，視在功率才能達(dá)額定值，其容量才能最充分利用。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率小于額定值 時(shí)，發(fā)出的無功功率允許略大于額定值 4. 2 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整(一) 中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整任何電氣設(shè)備都按額定電壓來設(shè)計(jì)制造，這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行其性能最佳于在電能的輸送過程中電網(wǎng)存在電壓損耗，使用電設(shè)備的電壓都偏離額定值。為了使負(fù)荷的電壓偏移在允許范圍內(nèi)，必須借助于電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。 由于電力系統(tǒng)中，負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾多而又分散，不可能也沒有必要對每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)電壓進(jìn)行監(jiān)視調(diào)整。系統(tǒng)中經(jīng)常選擇一些有代表性的發(fā)電廠和變電站母線作為電壓監(jiān)視點(diǎn)，又稱電壓中樞點(diǎn)，控制這些點(diǎn)的電壓使之符合要求，其他各點(diǎn)的電壓質(zhì)量也就得以保證?？刂浦袠悬c(diǎn)電壓的方法是作出最大、最小負(fù)荷下滿足各負(fù)荷點(diǎn)電壓要求的中樞點(diǎn)電壓曲線，控制中樞點(diǎn)電壓使之運(yùn)行在電壓曲線的公共部分(滿足各負(fù)荷點(diǎn)電壓的部分)，即可保證各負(fù)荷點(diǎn)電壓要求了。但對規(guī)劃中的系統(tǒng)，無法作出中樞點(diǎn)的電壓曲線，對中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整則提出原則性的要求。為此，將中樞點(diǎn)的調(diào)整方式分為三種：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒調(diào)壓。 在電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，最大負(fù)荷下電網(wǎng)的電壓損耗大，中樞點(diǎn)電壓較低；最小負(fù)荷下電網(wǎng)的電壓損耗小，中樞點(diǎn)電壓較高。 最大負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓、最小負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓的調(diào)壓方式稱為逆調(diào)壓。逆調(diào)壓在最大負(fù)荷時(shí)可將中樞點(diǎn)電壓升高至105％ ， ( 為線路額定電壓)，最小負(fù)荷時(shí)可將中樞點(diǎn)電壓降為 。供電線路較長，負(fù)荷變動較大的中樞點(diǎn)往往采用逆調(diào)壓方式。 最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓降低，最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓升高的調(diào)壓方式稱為順調(diào)壓。順調(diào)壓在最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓不低于102．5％ ，最小負(fù)荷時(shí)允許不高于107．5％ 。供電線路不長，負(fù)荷變動不大的中樞點(diǎn)通常采用順調(diào)壓方式。 在任何負(fù)荷情況下都保持中樞點(diǎn)電壓為一基本不變的數(shù)值，如(102％—105％) ，稱為恒(常)調(diào)壓。 上述的調(diào)壓要求值為正常運(yùn)行時(shí)的值，系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，允許的電壓偏移較正常情況大 5％。 (二)電壓調(diào)整的措施 隨著運(yùn)行方式的改變，電網(wǎng)中電壓損耗的作用有可能出現(xiàn)無論中樞點(diǎn)電壓取什么范圍，都不能滿足所有負(fù)荷對電壓的要求。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，只靠控制中樞點(diǎn)電壓就不能保證所有負(fù)荷點(diǎn)的電壓。因此必須采取其他調(diào)壓措施來保證電壓質(zhì)量。 各種調(diào)壓措施所依據(jù)的基本原理說明如下。 I圖48示出一簡單電力系統(tǒng)以及略去元件導(dǎo)納支路和功率損耗后歸算至基本級的等值電路。要求調(diào)整的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)b的電壓為 式中