DEH系統(tǒng)調(diào)頻問(wèn)題.doc

dehdeh 系統(tǒng)調(diào)頻問(wèn)題系統(tǒng)調(diào)頻問(wèn)題 xxxxxxxxxxxxxxxx 公司公司 二二 0000 三年十二月三年十二月 1 目目 錄錄 第一部分第一部分 汽輪發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性汽輪發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性2 1汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性2 1.1 機(jī)械液壓式調(diào)速系統(tǒng).2 1.2 全液壓式調(diào)速系統(tǒng).3 1.3 工頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng).6 2. 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性6 3. 一次調(diào)頻特性對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配的影響10 3.1 單機(jī)運(yùn)行.10 3.2 并網(wǎng)運(yùn)行.10 3.3 系統(tǒng)速度不等率.12 4. 對(duì)一次調(diào)頻特性曲線(xiàn)的要求13 5. 汽輪機(jī)蒸汽室容積特性14 6. 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性15 第二部分第二部分 電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性17 第三部分第三部分 電力系統(tǒng)的綜合功率電力系統(tǒng)的綜合功率-頻率特性頻率特性.19 第四部分第四部分 deh 系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)原理系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)原理 21 1. deh 頻率調(diào)節(jié)原理.21 2. 關(guān)于一次調(diào)頻的效果23 3. 新華 deh 在河南電廠(chǎng)的調(diào)頻情況25 第五部分第五部分 需要討論的幾個(gè)問(wèn)題需要討論的幾個(gè)問(wèn)題26 2 第一部分第一部分 汽輪發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性汽輪發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性 1汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)特性 1.1 機(jī)械液壓式調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械液壓式調(diào)速系統(tǒng) 1784 年，瓦特應(yīng)用離心式直接作用調(diào)速器（圖 1-1）控制蒸汽機(jī)。 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，重錘在離心力的作用下向外張開(kāi)，使滑環(huán)向上移動(dòng) 通過(guò)剛性的杠桿關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥，使轉(zhuǎn)速下降 當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，動(dòng)作過(guò)程相反 在這種情況下，調(diào)節(jié)的任務(wù)就在于：隨著機(jī)組角速度的變化，來(lái)增加或減少蒸汽流 量，以此來(lái)保持能量平衡。直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方框圖見(jiàn)圖 1-2。 3 aob 進(jìn)汽 排汽 1 2 3-發(fā)電機(jī)1-離心調(diào)速器2-汽輪機(jī) 調(diào)節(jié)汽門(mén)汽輪機(jī) 調(diào)速器 圖 1-1 直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖 1-2 直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖 汽輪機(jī)的負(fù)荷都是通過(guò)轉(zhuǎn)速（電網(wǎng)頻率）的變化來(lái)調(diào)節(jié)的 調(diào)速器滑環(huán)的位置與汽輪機(jī)的閥門(mén)位置是一個(gè)固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系 也就是說(shuō)一定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)的功率是一一對(duì)應(yīng)的 因此就產(chǎn)生了一定的不均勻度。 這表現(xiàn)為雖然采用了調(diào)速器，但只能維持轉(zhuǎn)速在一定的范圍內(nèi)，而不能保證轉(zhuǎn)速 的恒定。 圖 1-3 所示為帶有一級(jí)放大的間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在調(diào)速器和汽輪機(jī)閥門(mén)之間增加了 用于放大的油動(dòng)機(jī)滑閥 4，此時(shí)： 調(diào)速器帶動(dòng)的是油動(dòng)機(jī)滑閥，而由壓力油來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén) 當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，滑環(huán)向上移動(dòng)，通過(guò)剛性的杠桿帶動(dòng)油動(dòng)機(jī)滑閥向上移動(dòng)， 油口 a 打開(kāi)，壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)上部，同時(shí)油口 b 打開(kāi)，油動(dòng)機(jī)下部的油排 回油，油動(dòng)機(jī) 5 活塞向下移動(dòng)，關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥，使轉(zhuǎn)速下降 同時(shí)反過(guò)來(lái)，油動(dòng)機(jī) 5 活塞向下移動(dòng)帶動(dòng)滑閥 4 向下移動(dòng)，當(dāng)油動(dòng)機(jī)滑閥 4 回到原來(lái)的中間位置時(shí)，油口 a、b 關(guān)閉，油動(dòng)機(jī)恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，動(dòng)作過(guò)程相反。 3 3 aob 進(jìn)汽 排汽 1 2 3-發(fā)電機(jī)1-離心調(diào)速器2-汽輪機(jī) a b 壓力油 回油 4 5 4-滑閥5-油動(dòng)機(jī) 調(diào)節(jié)汽門(mén)汽輪機(jī) 調(diào)速器 油動(dòng)機(jī) z 給定 圖 1-3 間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)圖 1-4 間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖 在間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)中： 調(diào)速器帶動(dòng)的不是閥門(mén)，而是一個(gè)斷流式的滑閥，而由油動(dòng)機(jī)活塞上下的壓 差來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，因此，可以通過(guò)增大油動(dòng)機(jī)的活塞面積或供油壓力，以產(chǎn)生 足夠的力來(lái)帶動(dòng)閥門(mén)運(yùn)動(dòng)。 由于閥門(mén)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑閥 4 必須回到中間位置，因此調(diào)速器滑環(huán)的位置與 汽輪機(jī)的閥門(mén)位置仍然是一個(gè)固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說(shuō)一定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速 與汽輪機(jī)的功率是一一對(duì)應(yīng)的，因此也存在不等率。 1.2 全液壓式調(diào)速系統(tǒng)全液壓式調(diào)速系統(tǒng) 哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖 1-5 所示，由高速?gòu)椥哉{(diào)速器 1、隨動(dòng) 滑閥 2、分配滑閥 3、油動(dòng)機(jī)滑閥 4、反饋滑閥 5、油動(dòng)機(jī) 6、同步器 7 等組成。其特點(diǎn) 是采用由汽輪機(jī)主軸直接帶動(dòng)的無(wú)鉸鏈的調(diào)速器，將轉(zhuǎn)速的變化轉(zhuǎn)換為擋油板的位移， 取消了原來(lái)離心式調(diào)速器的摩擦副和鉸鏈機(jī)構(gòu)，減小了摩擦和卡澀，具有較高靈敏度。 為進(jìn)一步提高靈敏度，減少主油泵出口壓力波動(dòng)的影響，一般取脈動(dòng)油壓力為主油壓力 的 1/2。但是由于高速?gòu)椥哉{(diào)速器剛性連接在主油泵的軸上，當(dāng)汽輪機(jī)的主軸有軸向竄 動(dòng)時(shí)，可能引起轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的波動(dòng)。 3-分配滑閥1-高速?gòu)椥哉{(diào)速器2-隨動(dòng)滑閥 1 4-油動(dòng)機(jī)滑閥5-反饋滑閥 a b 0 p 0 p 0 p x p 2 3 4 5 6 7 a b c 6-油動(dòng)機(jī)7-同步器 s 開(kāi) 關(guān) 圖 1-5 哈汽廠(chǎng)生產(chǎn)的液壓調(diào)速系統(tǒng) 上海汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖 1-6 所示，由主油泵 1、旋轉(zhuǎn)阻尼 2、轉(zhuǎn)速 4 變換器 3、錯(cuò)油門(mén) 4、繼動(dòng)器 5、油動(dòng)機(jī) 6 等組成。其特點(diǎn)是采用了旋轉(zhuǎn)阻尼和碟閥式放 大器。旋轉(zhuǎn)阻尼的出口油壓可近似看作與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其轉(zhuǎn)速的測(cè)量無(wú)機(jī)械移動(dòng) 部件，可靠性較高。碟閥式放大器比滑閥式放大器更不易卡澀。 3-轉(zhuǎn)速變換器1-主油泵2-旋轉(zhuǎn)阻尼 4-錯(cuò)油門(mén)5-繼動(dòng)器6-油動(dòng)機(jī) 2 3 開(kāi) 關(guān) 0 p 4 a b 5 6 1 圖 1-6 上汽廠(chǎng)生產(chǎn)的全液壓調(diào)速系統(tǒng) 東方汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖 1-7 所示，由信號(hào)油泵 1、濾網(wǎng) 2、壓力變換器 3、油動(dòng)機(jī)滑閥 4、反饋滑閥 5、油動(dòng)機(jī) 6、同步器 7 等組成。 7-同步器 3-壓力變換器1-信號(hào)油泵2-濾網(wǎng) 1 4-油動(dòng)機(jī)滑閥5-反饋滑閥 a b 0 p 0 p x p a 4 5 6 b c 6-油動(dòng)機(jī) 2 7 3 回油箱 進(jìn)油 開(kāi) 關(guān) 圖 1-7 東汽廠(chǎng)生產(chǎn)的全液壓調(diào)速系統(tǒng) 在全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，一次脈沖油壓力與二次油壓，或汽輪機(jī)的閥門(mén)位置仍然是 一個(gè)固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說(shuō)一定的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與汽輪機(jī)的功率是一一對(duì)應(yīng)的，因此 也存在不等率。 5 機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)或全液壓調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)： 本質(zhì)上是一個(gè)比例調(diào)節(jié)器，因而是有差調(diào)節(jié)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速與負(fù)荷之間的靜態(tài)關(guān)系是由其固有結(jié)構(gòu)決定的，因此一次調(diào)頻的功能是 無(wú)法切除的 遲緩率較大，控制精度較低，存在回差 調(diào)整困難，難以調(diào)整一次調(diào)頻特性 不等率曲線(xiàn)難以兼顧啟動(dòng)升速、同期、并網(wǎng)運(yùn)行 6 1.3 工頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)工頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的測(cè)量、控制與轉(zhuǎn)換部分 逐步采用模擬電子和數(shù)字電子器件，代替原機(jī)械與液壓部件，并增加了功率信號(hào)，使之 成為功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但其基本控制原理不變，如圖（1-8）所示。 負(fù)負(fù)荷荷給給定定調(diào)節(jié)器 x - + 閥閥門(mén)門(mén)指指令令 gv 功功率率變變送送器器 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速傳傳感感器器 n n 1 圖 1-8 功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) 圖 1-9 汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 采用電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，尤其是采用數(shù)字計(jì)算機(jī)和高壓抗燃油執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是： 系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)小，可以快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率的變化 系統(tǒng)遲緩率小，控制精度高，頻率響應(yīng)的準(zhǔn)確性較高 靜態(tài)特性可根據(jù)需要任意設(shè)定，滿(mǎn)足各種工況需要 2. 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性 從前面的敘述中，可以看出，無(wú)論直接調(diào)節(jié)系統(tǒng)或是間接調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它們產(chǎn)生的 控制作用都不能夠使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在一個(gè)恒定的值上，而是和汽輪機(jī)的功率具有一 定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系就稱(chēng)為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性。 設(shè)汽輪機(jī)在空載時(shí)的轉(zhuǎn)速為，額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速為，汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速為， max n min n 0 n 則將與的差值與之比來(lái)表征汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱(chēng)為速度不等率， max n min n 0 n 也稱(chēng)速度變動(dòng)率，不均勻度等： %100 0 minmax n nn （1-1） 7 調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表明了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的固有特性。其產(chǎn)生的原因在于采用了比 例調(diào)節(jié)的有差系統(tǒng)。速度不等率的倒數(shù)即為系統(tǒng)增益系數(shù)。一般速度不等率取為 3-6%， 1 并可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)速系統(tǒng)是由檢測(cè)元件、放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制對(duì)象等組成的，如圖 1-8。因此，可 以通過(guò)單獨(dú)分析各個(gè)部分的特性，然后將各個(gè)部分特性組合的辦法得到調(diào)速系統(tǒng)的總特 性，即靜特性，如圖 1-9。 0 n 0 n n z x max n max x max z max n 0 n n 無(wú)差系統(tǒng) 有差系統(tǒng) 圖 1-9 調(diào)速系統(tǒng)特性四象限圖 1-10 有差系統(tǒng)與無(wú)差系統(tǒng) 對(duì)于采用帶有積分特性的調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變化后，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)程，達(dá)到轉(zhuǎn) 速恢復(fù)原來(lái)定值的功能，所以其速度不等率。不等率等于零的系統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)差調(diào)節(jié)0 系統(tǒng)。在靜特性曲線(xiàn)圖上，可表示為與橫軸平行的一根直線(xiàn)，見(jiàn)圖 1-10 。 在速度不等率四象限圖中，可以看到，、象限中任一曲線(xiàn)的變化，都會(huì) 改變速度不等率特性。對(duì)于圖 1-3 所示的間接調(diào)速系統(tǒng)，較方便的方法是改變飛錘調(diào)速 器的彈簧剛度，即改變象限的調(diào)速器特性，也可以改變油動(dòng)機(jī)滑閥在杠桿上的連接點(diǎn)， 即改變象限的放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性；對(duì)于哈汽廠(chǎng)高速?gòu)椥哉{(diào)速系統(tǒng)可以通過(guò)改變斜鐵角 度來(lái)實(shí)現(xiàn)；上汽廠(chǎng)旋轉(zhuǎn)阻尼調(diào)速系統(tǒng)可以通過(guò)改變反饋杠桿比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。這兩種方法均 屬于改變放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性的方法。而油動(dòng)機(jī)的開(kāi)度與閥門(mén)的開(kāi)度關(guān)系，以及閥門(mén)開(kāi)度 與汽輪機(jī)功率的關(guān)系基本無(wú)法改變。 雖然具有速度不等率的系統(tǒng)不能保證轉(zhuǎn)速的恒定，但人們正是利用了調(diào)速系統(tǒng)的 這一特性來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)組的頻率的。因此，在具有先進(jìn)控制特性的電液控制系統(tǒng)中，仍 然保留了速度不等率的功能。速度不等率的設(shè)置更加靈活，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件，可以任意 設(shè)定速度不等率的數(shù)值。一般在電液控制系統(tǒng)中是以增量的形式來(lái)表示的。由于計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的精確性，當(dāng)閥門(mén)非線(xiàn)性修正準(zhǔn)確的情況下，可以保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不等率為一根直 線(xiàn)。如圖 1-11 所示。 但在液調(diào)系統(tǒng)中，由于液壓調(diào)節(jié)器及液壓部件的非線(xiàn)性，使得速度不等率不是一 根直線(xiàn)而是一根曲線(xiàn)，所以靜特性曲線(xiàn)在不同的區(qū)段具有不同的斜率。這里采用局部速 度不等率的概念來(lái)表示： （1-2） %100/ 00 * n dn n dn 8 而速度不等率只能表示在汽輪機(jī)從空負(fù)荷到全負(fù)荷時(shí)的平均值，因此，又稱(chēng) 為平均速度不等率。 rpm 0 n -100 -150 150 100 n% 0 n n z x max n max x max z max n 2 1 圖 1-11 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)不等率曲線(xiàn) 圖 1-12 實(shí)際靜特性的曲線(xiàn)（遲緩率） 在分析電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常采用發(fā)電機(jī)組調(diào)差系數(shù)的概念，它表示機(jī)組出 力從空載到滿(mǎn)載變化時(shí)，頻率的變化量： )/(mwhz p f pp ff ggbga ba 寫(xiě)成相對(duì)量的形式： * * 0 0 * ggg p f pp ff 因此，相對(duì)調(diào)差系數(shù)就是調(diào)速系統(tǒng)的不等率。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，稱(chēng)為機(jī)組的單位 調(diào)節(jié)功率： f p k g g 1 * * * * 1 f p k g g 在前面靜態(tài)特性曲線(xiàn)的討論和繪制過(guò)程中，假定調(diào)速系統(tǒng)的每個(gè)部件的特性都是 線(xiàn)性的，因此經(jīng)過(guò)合成得到的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷之間也是單值對(duì)應(yīng)的，沒(méi)有考慮系統(tǒng)的中存在 的遲緩現(xiàn)象。實(shí)際上，鉸鏈之間存在間隙、摩擦；滑閥與套筒之間存在著間隙和油口重 疊；即使是電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也存在著滑閥結(jié)構(gòu)，以及 a/d、d/a 變換的精度帶來(lái)的誤差。 因此，一般情況下，調(diào)速系統(tǒng)中的各檢測(cè)、放大、執(zhí)行元件均具有不同程度的遲緩。 這些遲緩造成當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升時(shí)，沿著曲線(xiàn) 2 的特性線(xiàn)，而轉(zhuǎn)速下降時(shí)，沿著曲 線(xiàn) 1 的特性線(xiàn)。如圖 1- 12 所示。在同一功率下，轉(zhuǎn)速上升的 n-n 曲線(xiàn)和轉(zhuǎn)速下降的 n- n 曲線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)速差與額定轉(zhuǎn)速的比值，稱(chēng)為系統(tǒng)的遲緩率： 12 nn 0 n （1- 3 ） %100 0 12 n nn 9 系統(tǒng)的遲緩率是所有部件遲緩率的總和。即： （1- 4 ） . 321 系統(tǒng)的遲緩率實(shí)際上代表了整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)其控制的變量的敏感程度，對(duì)于調(diào)速 系統(tǒng)而言，轉(zhuǎn)速的遲緩率就是當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速偏差達(dá)到什么 程度時(shí)才開(kāi)始動(dòng)作的。按照這樣的物理概念，遲緩率與系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)速控制精度是互相對(duì) 應(yīng)的。設(shè)轉(zhuǎn)速的控制精度為轉(zhuǎn)/分鐘，則： n （1-5） %100 2 0 n n 如某調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速控制精度為，則該系統(tǒng)遲緩率為 0.067%。 min/1r 遲緩率是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最重要指標(biāo)之一，過(guò)大的遲緩率會(huì)使調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能正常工作， 比如：定值控制精度差，過(guò)渡過(guò)程惡劣，甚至無(wú)法維持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。因此必須研究減小 遲緩率的方法。這包括在設(shè)計(jì)、制造、安裝以及運(yùn)行過(guò)程中，都應(yīng)努力將遲緩率減至最 小。 由于調(diào)速系統(tǒng)形式的不同，其能達(dá)到的轉(zhuǎn)速控制精度也不相同，而且隨著技術(shù)水 平的提高，對(duì)系統(tǒng)遲緩率的要求也不斷提高，目前對(duì)遲緩率的要求基本上是： 高壓抗燃油純電調(diào)系統(tǒng)： %067.0 低壓透平油純電調(diào)系統(tǒng)： %1.0 機(jī)械/液壓調(diào)速系統(tǒng)： %3.0 給水泵調(diào)速系統(tǒng)： %1.0 根據(jù)自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)的要求，機(jī)組轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率差在之間即可， hz)2 . 002 . 0 ( 對(duì)應(yīng)的遲緩率為 0.08-0.8%，因此就該指標(biāo)而言，目前的電調(diào)系統(tǒng)基本上都能滿(mǎn)足要求。 10 3. 一次調(diào)頻特性對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配的影響一次調(diào)頻特性對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組的負(fù)荷分配的影響 3.1 單機(jī)運(yùn)行單機(jī)運(yùn)行 汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)有兩種運(yùn)行方式：?jiǎn)螜C(jī)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。 單機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的負(fù)荷應(yīng)等于用戶(hù)的耗電量，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在某一定值。 不考慮遲緩率的情況下，轉(zhuǎn)速與功率具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速 將沿著靜態(tài)特性曲線(xiàn)變化，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速將下降；當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，汽輪機(jī) 轉(zhuǎn)速將上升。如圖 1-13 所示，由于單機(jī)運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)耗電量的增加，負(fù)荷從增加到 1 n ，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速則沿著靜態(tài)特性曲線(xiàn) i 從下降到，顯然，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，在單機(jī) 2 n 1 n 2 n 運(yùn)行的情況下，即認(rèn)為是供電的頻率的變化是用戶(hù)不能接受的。如果速度不等率為 5%，那么從空負(fù)荷變化到全負(fù)荷，轉(zhuǎn)速的變化將為： 。因此需要設(shè)計(jì)一種裝置，將汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速變 min/150300005 . 0 0 rnn 化回，這種裝置即為同步器，其作用可將靜態(tài)特性曲線(xiàn) i 垂直地平移到 ii。 1 n 因此，在單機(jī)運(yùn)行的情況下，垂直平移靜特性曲線(xiàn)的作用是改變了機(jī)組的轉(zhuǎn)速。 0 n n ii i 11 2 1 n 2 n 1 n 2 n 0 n n 1 i n i n 1 n 2 n i n 1 0 n n 2 ii n 2 i ii n ii n n ii i nmax ii nmax i nmax ii nmax 圖 1-13 單機(jī)運(yùn)行的汽輪機(jī)圖 1-14 并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪機(jī) 3.2 并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)運(yùn)行 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)中各處的頻率是相等的。由于轉(zhuǎn)速與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以，電 網(wǎng)中的各臺(tái)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速也是一樣的。即使具有半速的汽輪機(jī)的情況下，各個(gè)轉(zhuǎn)速之間 也將保持固定的比例關(guān)系。而用戶(hù)的耗電量等于各臺(tái)汽輪機(jī)的功率的總和。 假設(shè)電網(wǎng)中有兩臺(tái)并列運(yùn)行的汽輪機(jī) i 和 ii，其靜態(tài)特性曲線(xiàn)為一根直線(xiàn)。速度 不等率分別為和，且大于。在某一時(shí)刻，兩臺(tái)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速均為，根據(jù)它 1 2 1 2 1 n 們的各自的靜態(tài)特性，其功率分別為和，如圖 1-14 所示。 i n ii n 若系統(tǒng)中用戶(hù)的耗電量增加了，外界負(fù)荷的增加，使得兩臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速同時(shí)下 n 降。同時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)作，將兩臺(tái)機(jī)組的出力分別增加了和，從圖 1-14 可以看 i n ii n 出，由于速度不等率大于，所以小于。穩(wěn)定后：增加的出力必然與耗電 1 2 i n ii n 量的增加相同。即： 11 (1-6) iii nnn 根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，有： ，以及 (1-7) n n n n i i i max max n n n n ii ii ii max max 合并二式，有： (1-8) n n n n n nnn ii ii i i iii )( max max max max (1-9) )( max max max max ii ii i i n n n n n n 所以，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，各臺(tái)汽輪機(jī)分擔(dān)的負(fù)荷相對(duì)變化量為： (1-10) )()()( 2 max 1 max 1 max 0 max max max max 0 max max max max max max max max iii i ii ii i i i i ii ii i i i i i nn n n n n n n n n n n n n n n n n n 同理： (1-11) )( 2 max 1 max 2 max iii ii ii nn n n n 因?yàn)樯厦媸?1-10)和(1-11)的分母基本為一常數(shù)，因此，各臺(tái)汽輪機(jī)分擔(dān)的負(fù)荷相 對(duì)變化量為正比于本機(jī)的最大功率，反比于本機(jī)的速度不等率。 對(duì)于一般情況，具有任意臺(tái)汽輪機(jī)并列運(yùn)行，其中一臺(tái)汽輪機(jī)在負(fù)荷變動(dòng)中的分 額是： (1-12) n j j j i i i n n n n 1 max max 12 0 n n 1 i n i n 1 n 2 n i n 1 0 n n 2 ii n 2 i ii n ii n n ii i nmax ii nmax i nmax ii nmax 圖 1-15 并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪機(jī)（靜態(tài)特性為曲線(xiàn)） 當(dāng)汽輪機(jī)的靜態(tài)特性曲線(xiàn)不是一根直線(xiàn)，而是一根曲線(xiàn)的情況時(shí)，如圖 1-15 所示。 此時(shí)，與上述公式對(duì)應(yīng)的速度不等率為局部速度不等率。即： i * (1-13) n j j j i i i n n n n 1 * max * max 3.3 系統(tǒng)速度不等率系統(tǒng)速度不等率 由式（1-9） ，對(duì)于任意臺(tái)汽輪機(jī)并列運(yùn)行的電網(wǎng)，轉(zhuǎn)速的變化量為： (1-14) n i i i n i i n n n n 1 max max 1 如果系統(tǒng)中的負(fù)荷從零變化到滿(mǎn)載，則相應(yīng)的系統(tǒng)中的每臺(tái)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化為最 大值： (1-15) n i i i n i i n n n n 1 max max 1 max max 等式兩邊同時(shí)除以額定轉(zhuǎn)速，并定義： 0 n (1-16) 0 max n n n 為整個(gè)系統(tǒng)的速度不等率，則有： 13 (1-17) n i i i n i i n n n n n 1 max 1 max 0 max 根據(jù)這一定義和式（1-13） ，我們可以用系統(tǒng)速度不等率的形式，來(lái)表示一臺(tái)汽輪 機(jī)所分擔(dān)的負(fù)荷： (1-18) n i i i i ni n n n n 1 max max 即：一臺(tái)汽輪機(jī)所分擔(dān)的負(fù)荷，是與該汽輪機(jī)的功率與整個(gè)系統(tǒng)的總功率之比成 正比，而與該汽輪機(jī)的速度不等率與整個(gè)系統(tǒng)的速度不等率之比成反比。 因此，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，電網(wǎng)頻率的變化將使電網(wǎng)中各汽輪機(jī)的功率按照 各自的靜特性相應(yīng)地增大或減小，從而使供電與用電達(dá)到平衡，同時(shí)也維持電網(wǎng)的頻率 在一定的范圍內(nèi)。汽輪機(jī)的靜特性對(duì)電網(wǎng)頻率的這種作用就稱(chēng)為一次調(diào)頻。 4. 對(duì)一次調(diào)頻特性曲線(xiàn)的要求對(duì)一次調(diào)頻特性曲線(xiàn)的要求 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度不等率是一個(gè)非常重要的參數(shù)。它的合理與否直接影響機(jī) 組的穩(wěn)定運(yùn)行情況，同時(shí)，也將對(duì)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。一般機(jī)組的速度不等率 在出廠(chǎng)時(shí)都設(shè)定為 4%5%?？芍?如果某臺(tái)機(jī)組的速度不等率遠(yuǎn)比電網(wǎng)的平均速度不等率小，則當(dāng)電網(wǎng)頻率變 化時(shí)，該機(jī)組的負(fù)荷變化特別劇烈 如果該機(jī)組的速度不等率遠(yuǎn)比電網(wǎng)的平均速度不等率大，則當(dāng)電網(wǎng)頻率變化 時(shí)，該機(jī)組的負(fù)荷變化就很小 因此，應(yīng)當(dāng)使電網(wǎng)中的機(jī)組的速度不等率盡量接近 同時(shí)，考慮到大機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性較好，啟動(dòng)復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)使大型機(jī)組承擔(dān)基本負(fù) 荷，因此適合采用較大的速度不等率，提高其年利用小時(shí) 而小型機(jī)組經(jīng)濟(jì)性差，啟動(dòng)過(guò)程較簡(jiǎn)單，使其承擔(dān)尖峰負(fù)荷和調(diào)頻任務(wù)，適 合采用較小的速度不等率。 從機(jī)組本身的運(yùn)行穩(wěn)定性看，速度不等率的倒數(shù)就是速度系統(tǒng)的增益，因 1 k 此，速度不等率越小，則系統(tǒng)增益越大，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。因此速度不等率不能過(guò)小， k 一般不能小于 1.2%。 對(duì)于液壓調(diào)速系統(tǒng)，為了機(jī)組能夠順利并網(wǎng)，靜特性曲線(xiàn)在空負(fù)荷附近可以設(shè)計(jì) 得大些，但是實(shí)際上，如果機(jī)組啟動(dòng)參數(shù)不同，該調(diào)速器靜特性位置也是難以保證的。 而對(duì)于 deh 系統(tǒng)，由于并網(wǎng)時(shí)速度控制為 pid 調(diào)節(jié)，不存在這個(gè)問(wèn)題。 14 5. 汽輪機(jī)蒸汽室容積特性汽輪機(jī)蒸汽室容積特性 靜態(tài)情況下，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度決定汽輪機(jī)的功率，但動(dòng)態(tài)情況下，調(diào)節(jié)閥打開(kāi)后，蒸 汽室容積的慣性使壓力有一個(gè)上升的過(guò)程。隨著壓力的上升，汽輪機(jī)的蒸汽流量和功率 才逐漸增大。 pv, 1 q 2 q 1 z 2 z 圖 1-16 蒸汽室容積示意圖 根據(jù)氣體連續(xù)方程： （1-19） 21 qq dt d v （1-20） pzqq pzqq , 222 , 111 將（1-20）按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)： （1-21）p p q z z q qp p q z z q dt d v 0 2 2 0 2 2 2 0 1 1 0 1 1 假設(shè)氣體狀態(tài)變化為多變過(guò)程： ，常常 n p n n p dndp 0 0 1 0 dt dp npdt d 0 0 由于：， max1 0 1 1 max1 z z q q dt pd dt ppd dt dp 0 有：（1-22） max2 2 max1 max2 0 2 2 max1 1 0max1 0 0 12 0 max1 0 z z q z z q z z p p q p p q p q dt p p d nq v 令： ， 0 p p max1 max2 0 2 2 1 q z z q a max1 0 0 12 2 q p p q p q a max1 1 1 z z max2 2 2 z z ， max1 0 0 nq v t 則：（1-23） 21120 aa dt d t 由于噴嘴組出口面積不變，有：，所以：0 2 15 120 a dt d t 當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，且：時(shí)，容積內(nèi)壓力為，即：，所以：0 dt d 1 1 0 p11 2 a 得到蒸汽室動(dòng)態(tài)特性為： （1-24） 10 dt d t 6. 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性 作用在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的力矩： 蒸汽做功的主動(dòng)力矩 負(fù)載產(chǎn)生的阻力矩 摩擦力矩 穩(wěn)態(tài)時(shí)，0 flt mmm 忽略摩擦阻力：圖 1-16 蒸汽室容積示意圖 00lt mm （1-25） lt mm dt d j （1-26） n ghp m itt t 且已知：（1-27）),(),(tmpm dt d j lt 按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)： （1-28） )()()( 00 tmp p mmm dt d j l ttl （1-29） max0 max0 max0 00 0 max0 0 )( )( )( )( )(p p m tm p p p p m mm dt d p p m j t l t tl t 令：， max0 0 )(p p m j t t a max0 )( )( )( p p m tm t t l max p p ， max0 00 )( )( p p m mm t tl ， 0 且：，則： k ppp 0max 0 k p 0max pp 得到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為： 發(fā)電機(jī)汽輪機(jī) p1 mt ml 16 （1-30）)(t dt d ta 由于汽輪機(jī)的自平衡能力很差，所以一般忽略自平衡系數(shù)。 假定汽輪機(jī)的蒸汽力矩與蒸汽室的壓力成正比，則： ，則汽輪機(jī)在額定工況下的蒸汽力矩為：const p mt 0 )( ，則： max00 )(p p m m t t （1-31） 0 2 0 0 0 n j m j t t a 17 第二部分第二部分 電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 當(dāng)頻率變化時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷所取用的功率也將隨之變化。這種有功負(fù)荷隨頻率而變 化的特性稱(chēng)為負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性。 電力系統(tǒng)不同負(fù)荷對(duì)頻率變化的敏感程度各不相同。根據(jù)有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系， 可以將負(fù)荷分為以下幾類(lèi)： 與頻率變化無(wú)關(guān)的負(fù)荷，如照明、電熱和整流負(fù)荷等； 與頻率成正比的負(fù)荷，如切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī) 等； 與頻率的平方成正比的負(fù)荷，如變壓器的渦流損耗等； 與頻率的立方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等； 與頻率的更高次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等； 將各類(lèi)負(fù)荷的效果相加，得到系統(tǒng)中各類(lèi)負(fù)荷的綜合特性： （2-1） n dnddddd f f pa f f pa f f pa f f papap 0 0 3 0 03 2 0 02 0 0100 . 其中： -頻率為時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 d pf -頻率為額定值時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 0d p 0 f -與頻率的 次方成正比的負(fù)荷占的份額 i ai 0d p （2-2）1. 3210 n aaaaa 并可進(jìn)一步得到相對(duì)量表示的形式： （2-3） n nd fafafafaap . 3 3 2 210 其中： ， 0 * p p p d d 0 * f f f 將負(fù)荷的頻率特性表示在圖 2-1 中?？芍?，當(dāng)頻率下降時(shí)，負(fù)荷取用的功率減少； 當(dāng)頻率升高時(shí)，負(fù)荷取用的功率增加；即當(dāng)系統(tǒng)中有功功率失去平衡時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷也參 與了頻率的調(diào)節(jié)作用，其作用是有助于系統(tǒng)在新的有功下達(dá)到平衡狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是 負(fù)荷的頻率自調(diào)節(jié)效應(yīng)。定義負(fù)荷的頻率自調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為： mw/hz， f p k d d 18 （2-4）tg ff pp k dd d 0 0 * 在額定頻率附近，由于一般頻率的變化很小，可近似認(rèn)為頻率的變化和負(fù)荷的變化 成正比，即如圖 2-2 中所示的直線(xiàn)關(guān)系。 0 f f d p 0d p * f *d p 1.05 1.10 1.00 0.95 0.90 0.85 0.970.950.991.011.03 圖 2-1 系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性圖 2-2 額定工況附近系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性 頻率自調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)與系統(tǒng)中的各類(lèi)負(fù)荷所占比例有關(guān)，不同的電力系統(tǒng)的頻率自 調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是不同的。甚至同一電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行時(shí)段，其也不同。一般電力 *d k 系統(tǒng)的頻率自調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，可根據(jù)試驗(yàn)或理論計(jì)算得到。如由于某次電力31 * d k 系統(tǒng)事故，測(cè)得華東電網(wǎng)為；而一般廠(chǎng)用電。667 . 1 * d k4 . 2 * d k 19 第三部分第三部分 電力系統(tǒng)的綜合功率電力系統(tǒng)的綜合功率-頻率特性頻率特性 電力系統(tǒng)的綜合功率-頻率特性包括兩部分： 發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)特性 電網(wǎng)負(fù)荷的自調(diào)節(jié)效應(yīng) 圖 3-1 表示把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是一個(gè)等效發(fā)電機(jī)組和一個(gè)綜合負(fù)荷的靜態(tài)特性。 設(shè)該電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組的出力和負(fù)荷處于平衡狀態(tài)： 負(fù)荷靜態(tài)特性為 fpd 發(fā)電機(jī)組靜態(tài)特性為 fpg 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行于 a 點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)頻率為，機(jī)組出力和負(fù)荷均為 0 f b p p f 0 f c f b p c p a b b f d c g p d p d p d p g p d p d p 圖 3-1 電力系統(tǒng)綜合功率-頻率靜態(tài)特性 設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷增加了，系統(tǒng)負(fù)荷靜態(tài)特性變?yōu)椋?d p fpd 若無(wú)調(diào)速器，則運(yùn)行點(diǎn)由 ab， b ff 0 若有調(diào)速器，則運(yùn)行點(diǎn)由 ac， c ff 0 調(diào)速器使機(jī)組出力增加： 0 0 ffkfkp cggg 負(fù)荷的自調(diào)節(jié)作用使負(fù)荷減少： 0 0 ffkfkp cddd 且負(fù)荷的實(shí)際增量=發(fā)電機(jī)組出力增量： gdd ppp fkfkkppp sdgdgd 20 系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率：mw/hz，越大，說(shuō)明電網(wǎng)負(fù) f p kkk d dgs s k 荷變動(dòng)引起的頻率變化越小，系統(tǒng)越穩(wěn)定 可導(dǎo)出： f p f p k f p k dd d g g 0 0 * 0 0 * * * 0 0 * 0 0 * f p ff pp k p p k ddd d d g g *sdgr kkkk 系統(tǒng)熱備用系數(shù)越大，即系統(tǒng)有熱備用余量時(shí)，系統(tǒng)越穩(wěn)定 0 0 d g r p p k 21 第四部分第四部分 deh 系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)原理系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)原理 1. deh 頻率調(diào)節(jié)原理頻率調(diào)節(jié)原理 在電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，速度不等率的數(shù)值和形狀，都可以采用電路或數(shù)字的形式任 意設(shè)定。在機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)往往采用無(wú)差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速控制完全由 pid 調(diào)節(jié)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此沒(méi)有速度不等率的問(wèn)題。下面僅討論并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的調(diào)頻問(wèn)題。 圖 4-1 deh 調(diào)節(jié)原理圖 升速、并網(wǎng)、甩負(fù)荷轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)由 p1i1調(diào)節(jié)器完成，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。 并網(wǎng)后為負(fù)荷調(diào)節(jié)，由一次調(diào)頻和功率 p2i2調(diào)節(jié)兩個(gè)回路組成。 如果一次調(diào)頻回路不投入，而只投功率回路，系統(tǒng)為定功率運(yùn)行 如果功率回路不投入，而只投一次調(diào)頻回路，系統(tǒng)為有差頻率運(yùn)行 一次調(diào)頻和功率都投入，則系統(tǒng)為功頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 deh 系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)如圖 4-2，其對(duì)應(yīng)的參數(shù)見(jiàn)下表： br x st k 2 2 1 st k 1 1 1 + +- + m k stm1 1 - + lvdt 主主汽汽壓壓 tp str1 1 ch cl + + opc tup tdown n y sta 1 ste 1 cd - + - + +- 主主變變 開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān) br mw 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 n + - 電電網(wǎng)網(wǎng) 頻頻率率 n0 送送入入電電網(wǎng)網(wǎng) mw 給給定定 +3000- n n stv1 1 x n n 圖 4-2 deh 調(diào)節(jié)系統(tǒng)傳遞函數(shù) 22 150 +n0 rpm mwx +nk xk -n0 -150n n 圖 4-3 deh 一次調(diào)頻曲線(xiàn) deh 控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)參數(shù)表 序名稱(chēng)符號(hào)單位 125mw200mw300mw600mw 1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器增益 k1383810151015 2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)間常數(shù) t1 秒 510510510510 3 功率調(diào)節(jié)器增益 k20.51.00.51.00.51.00.51.0 4 功率調(diào)節(jié)器時(shí)間常數(shù) t2 秒 1015101510151015 5 伺服系統(tǒng)增益 km12125656 6 油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù) tm 秒 0.50.341.01.01.5 7 油動(dòng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)間常數(shù) tup 秒 0.50.341.01.01.5 8 油動(dòng)機(jī)快關(guān)時(shí)間常數(shù) tdown 秒 0.150.150.150.15 9 蒸汽室時(shí)間常數(shù) tv 秒 0.260.20.250.30.4 10 高壓缸功率系數(shù) ch1/31/31/30.28 11 中、低壓缸功率系數(shù) cl2/32/32/30.72 12 再熱器時(shí)間常數(shù) tr 秒 888810 13 轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù) ta 秒 76.291089 14 汽輪機(jī)空載流量系數(shù) %553434 15 電機(jī)同步功率時(shí)間常數(shù) te 秒 0.0030.0030.0030.003 16 異步功率阻尼系數(shù) cd10101010 17 調(diào)速系統(tǒng)不等率 %5555 18 一次調(diào)頻死區(qū) rpm2222 19 一次調(diào)頻轉(zhuǎn)速降范圍 nkrpm12121212 20 一次調(diào)頻加負(fù)荷范圍 xkmw8.3313.332040 23 2. 關(guān)于一次調(diào)頻的效果關(guān)于一次調(diào)頻的效果 設(shè)電網(wǎng)中有 n n 臺(tái)機(jī)組，電網(wǎng)簡(jiǎn)化方塊圖如圖 4-4: 圖 4-4 電網(wǎng)簡(jiǎn)化方塊圖 -電網(wǎng)中各機(jī)組發(fā)出功率的總和，-負(fù)荷擾動(dòng)，-用戶(hù)負(fù)載 0 n n 0 1 n n 0 2 n n -頻率變化，1n -各機(jī)組不等率 f f ta -電網(wǎng)時(shí)間常數(shù) a -電網(wǎng)自平衡系數(shù)也即負(fù)荷頻率特性， 0 0 / / ff nn a 假設(shè)電網(wǎng)中各臺(tái)機(jī)組均無(wú)一次調(diào)頻功能，則電網(wǎng)頻率變化相對(duì)負(fù)荷擾動(dòng)的傳遞函數(shù) 為： asta 1 穩(wěn)態(tài)值： a 1 若電網(wǎng)中各機(jī)組都參與一次調(diào)頻，則電網(wǎng)頻率變化相對(duì)負(fù)荷擾動(dòng)的傳遞函數(shù)為： ast st g a i i i 1 1 1 穩(wěn)態(tài)值： a i i g 1 24 假設(shè)各臺(tái)機(jī)組不等率相等，且為 ， gi1 則： a 1 1 例如：某電網(wǎng)容量：n08000mw，某機(jī)組容量為：n1660mw 如果該機(jī)組發(fā)生甩全負(fù)荷，則負(fù)荷擾動(dòng)為：%25 . 8 8000 660 0 1 n n 若取 a1.667，則：6 . 0 1 a 如果電網(wǎng)中所有機(jī)組均不調(diào)頻，則： hzff a a 475 . 2 %95 . 4 50 %95 . 4 %25 . 8 6 . 0 1 1 0 如果每臺(tái)機(jī)組都參與一次調(diào)頻，且不等率相同，則： hzff a 19 . 0 %38 . 0 50 %38 . 0 %25. 8046 . 0 046 . 0 667 . 1 05 . 0 1 1 1 1 05 . 0 0 通過(guò)計(jì)算對(duì)比，可以看出：一次調(diào)頻的作用：可以使頻率偏差由 2.475hz 降低為 0.19hz，有效的維持了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 2001 年 6 月 10 日，河北邯峰電廠(chǎng)甩 660mw 負(fù)荷，西柏坡電廠(chǎng) 2機(jī)（300mw）參與 一次調(diào)頻。根據(jù)電廠(chǎng)記錄，其動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖 4-5 所示。系統(tǒng)在 5 秒內(nèi)穩(wěn)定。轉(zhuǎn)速最大變 化 8rpm（0.133hz） ，功率變化 n18.3mw。計(jì)算得出其實(shí)際轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不等率為 4.36%。由于再熱器壓力滯后的影響，實(shí)際功率值變化可能較低一些。 25 3001 2993 282.9 9:07:31323334353637 270 280 290 300 2990 2992 2994 2996 2998 3000 3002 294.6 mw 2001-06-10 西柏坡電廠(chǎng)#2（300mw）一次調(diào)頻曲線(xiàn) （河北南網(wǎng)8000mw，甩660mw負(fù)荷） 秒 rpm 2997 3001 3000 2996 2994 2995 2996 285.7 276.3 278.9 289.9 290.3 285.4 281.7 圖 4-5 西柏坡電廠(chǎng)#2 機(jī)組一次調(diào)頻過(guò)程 3. 新華新華 deh 在河南電廠(chǎng)的調(diào)頻情況在河南電廠(chǎng)的調(diào)頻情況 河南省的三門(mén)峽、安陽(yáng)、永城、鄭熱、焦作、首陽(yáng)山、周口、洛熱、洛陽(yáng)華潤(rùn)等電 廠(chǎng)使用了新華公司的 deh 系統(tǒng)。這些機(jī)組的 deh 系統(tǒng)均配備了頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，參數(shù)如下： 不等率：5%或 4.5% 死區(qū)：0rpm，2rpm，3rpm，5rpm，12rpm，15rpm 調(diào)頻范圍：12rpm，150rpm，165rpm， 26 第五部分第五部分 需要討論的幾個(gè)問(wèn)題需要討論的幾個(gè)問(wèn)題 按照電網(wǎng)的要求，理論上 deh 系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)全范圍參與電網(wǎng)調(diào)頻，如圖 5-1。但是由 于發(fā)電機(jī)組本身的問(wèn)題或一些特殊要求，可以對(duì)調(diào)頻功能做部分修正。包括： rpm 0 n -100 -150 150 100 n% 圖 5-1 一次調(diào)頻理想特性 準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性： 電液調(diào)速系統(tǒng)中，由于轉(zhuǎn)速的測(cè)量環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速控制器、油動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)等環(huán)節(jié)都已 達(dá)到了相當(dāng)?shù)目刂凭龋旧舷朔蔷€(xiàn)性和遲緩的問(wèn)題。影響電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)準(zhǔn)確性 的主要問(wèn)題在于調(diào)節(jié)閥門(mén)的流量非線(xiàn)性。例如圖 5-2 所示，由于在 deh 中設(shè)置的順序 開(kāi)啟的閥門(mén)之間的重疊度不合適，通過(guò)閥門(mén)的流量不連續(xù)，造成了靜態(tài)特性曲線(xiàn)的不規(guī) 則形狀。很明顯局部不等率不符合要求，控制特性較差。在單閥運(yùn)行的情況下，如果流 量特性修正的不好，也會(huì)造成類(lèi)似的結(jié)果，如圖 5-3 所示。目前這個(gè)問(wèn)題的有效解決方 案是對(duì)機(jī)組進(jìn)行閥門(mén)流量特性試驗(yàn)，將得到的數(shù)據(jù)修正 deh 中的流量特性補(bǔ)償曲線(xiàn)。 n x z n 1 a 1 c 1 d 1 n 1 b 1 x n x z n 1 a 1 c 1 d 1 n 1 b 1 x 圖 5-2 順序閥流量不連續(xù)時(shí)的靜特性圖 5-3 單閥流量非線(xiàn)性時(shí)的靜特性 快速性：快速性： 電網(wǎng)負(fù)荷的變化可以分為 3 種不同的分量： 變化幅度較小，頻率較高的隨機(jī)分量 變化幅度較大，頻率較低的脈動(dòng)分量 27 按照每天變化有規(guī)律的持續(xù)分量 一次調(diào)頻主要克服負(fù)荷的隨機(jī)變化分量，這種負(fù)荷變化的周期一般在 10 秒以?xún)?nèi)， 因此要求 deh 中的一次調(diào)頻必須迅速反應(yīng)，除此之外，還要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)的時(shí)間常數(shù)要 小，同時(shí)有必要提高再熱機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)速度。 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 為了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)頻率基本穩(wěn)定在額定值時(shí)，機(jī)組對(duì)頻率的微小波動(dòng) 不產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，因此在額定轉(zhuǎn)速附近設(shè)置了死區(qū)。一般死區(qū)大小為2rp