1、第15 章電力系統(tǒng)頻率及有功功率自動調(diào)整,15 -1 電力系統(tǒng)有功功率自動調(diào)整基礎(chǔ)知識 15 -2 自動調(diào)頻調(diào)載原理,本章主要介紹船舶同步發(fā)電機的頻率、以及有功功率的調(diào)節(jié)方法。,內(nèi) 容 簡 介, 15 -1 電力系統(tǒng)有功功率自動調(diào)整基礎(chǔ)知識,設(shè)原動機功率PT、發(fā)電機負荷PF： （1）當 PT PF時，輸入輸出平衡頻率不變 （2）當 PT PF+ PF時，由于功率守恒油門慣性不能突變轉(zhuǎn)子動能轉(zhuǎn)換為電功率轉(zhuǎn)速下降,電力系統(tǒng)的有功功率變化原動機轉(zhuǎn)速變化頻率改變,1）電力系統(tǒng)頻率波動的原因,2）電力系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)效應(yīng),負荷功率隨頻率而改變的特性稱為負荷的功率頻率特性，屬于負荷的靜態(tài)頻率特性。 （1）功

2、率與頻率無直接關(guān)系：白熾燈、電熱 （2）功率與頻率成正比：壓縮機、機床、 （3）功率與頻率三次方成正比：水泵、通風(fēng)機,電力系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)：若電網(wǎng)頻率下降負載吸收的功率下降；反之上升補償頻率改變引起的不平衡。補償效果有限。,15.1.1 調(diào)速器及其調(diào)速特性,1）調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和動作原理,調(diào)速器的種類有機械式、電液式、電子調(diào)速器等多種型式。但都包括測量、比較、執(zhí)行等環(huán)節(jié)。,2）調(diào)速器的特性,P = n（f）稱為柴油機的調(diào)速特性。當調(diào)速彈簧的預(yù)緊力為一定值時，可得出一條調(diào)速特性曲線。,調(diào)差系數(shù)K：,（1）瞬時調(diào)速率,負荷突變時，機組轉(zhuǎn)速隨時間變化的規(guī)律稱為原動機的動態(tài)特性。包括瞬時調(diào)速率、轉(zhuǎn)速恢復(fù)

3、到穩(wěn)定值所需時間T、失靈區(qū),（2）轉(zhuǎn)速恢復(fù)到穩(wěn)定值所需時間T,n1突變前轉(zhuǎn)速；n2突變瞬間轉(zhuǎn)速；ne額定轉(zhuǎn)速,船舶要求：,船舶要求：,3）單機運行時頻率的調(diào)整調(diào)速特性的平移,15.1.2 發(fā)電機并聯(lián)運行的有功功率分配,3.一臺發(fā)電機具有有差特性，另一臺具有無差特性。,1.兩臺發(fā)電機具有有差特性,斜率不一致。,2.兩臺發(fā)電機具有無差特性。,1,2,15.1.3 有功功率的轉(zhuǎn)移操作,設(shè)一號發(fā)電機運行于A點，輸出的有功功率為P，二號發(fā)電機為并入發(fā)電機，浮接在電網(wǎng)上，處于空載狀態(tài)，運行于B點。,在轉(zhuǎn)移負載時，為保持電網(wǎng)的頻率不變，必須同時向相反方向調(diào)節(jié)兩機組的調(diào)速控制開關(guān),操作步驟：, 15 -2 自

4、動調(diào)頻調(diào)載原理,（3）接到解列指令時，能自動進行負荷轉(zhuǎn)移。,自動調(diào)頻調(diào)載裝置就是協(xié)助原動機調(diào)速器對電網(wǎng)電壓的頻率和有功功率進行調(diào)整。其作用是：,（1）保持電網(wǎng)電壓的頻率恒定；,（2）按并聯(lián)運行機組的容量比例進行負荷分配；,基本組成環(huán)節(jié)有頻率變換器、有功功率變換器、有功功率分配器和調(diào)整器等四部分。,其作用是檢測電網(wǎng)電壓的實際頻率fw和給定頻率f0的差值大小和符號，即ffWf0。,1）頻率變換器,15.2.1 自動調(diào)頻調(diào)載裝置的原理,頻率變換器通常采用諧振式頻率變換器和基于波形變換的頻率變換器。,基于波形變換的頻率變換器的原理圖,設(shè)輸入信號頻率為f，則平均值輸出為：,將T01/2fe帶入上式,其作

5、用是獲得一個與并聯(lián)運行發(fā)電機的實際有功功率P大小成正比的直流電壓UP。,每臺發(fā)電機都需要一個功率變換,2）有功功率變換器,主要由比較放大器和加法器組成。,3）有功功率分配器,作用：計算每臺發(fā)電機應(yīng)承擔功率，及與實際承擔功率的差值。只要有偏差，就發(fā)出調(diào)節(jié)信號。,4）調(diào)整器,（3）應(yīng)有一定的不靈敏區(qū)，防止系統(tǒng)工作過于頻繁。,調(diào)整器應(yīng)具備以下幾個功能：,（1）能正確判別信號的極性，并決定調(diào)速方向，“加速”或“減速”；,（2）采取適當?shù)难訒r，以避開系統(tǒng)的短暫的動態(tài)過程；,自動調(diào)頻調(diào)載裝置原理框圖,自動調(diào)頻調(diào)載裝置原理框圖,當電網(wǎng)的負荷變化出現(xiàn)頻差時,由它做二次調(diào)節(jié)改變油門,調(diào)節(jié)電網(wǎng)的頻率,并承擔電力系

6、統(tǒng)有功功率的變化量。其余的發(fā)電機稱為基載發(fā)電機。,2）主調(diào)發(fā)電機法,15.2.2 自動調(diào)頻調(diào)載方法,依賴有差調(diào)速特性的調(diào)速器來穩(wěn)定電網(wǎng)的頻率和有功負荷分配的方法。 不能穩(wěn)頻，有功分配也不均衡。,1）有差調(diào)節(jié)法,每一臺發(fā)電機都裝有對頻差和功率差進行調(diào)整的控制系統(tǒng),負荷按各自的容量比例進行分配（有差特性），又能自動二次調(diào)節(jié)使頻率保持恒定不變（無差）虛有差,3）虛有差法,（1）頻率的調(diào)整,假設(shè)：有功功率的分配是均勻的，則圖中功率信號的電壓相等，即4點電位相等,（2）有功功率分配的調(diào)整,因為各均功電阻相等，則：,說明該機組承擔功率大于平均功率，則這個信號加在調(diào)整器Ti上，發(fā)出減速信號，使之減少負荷； 同時必有其他機組實際功率小于平均功率而加速。直至：,實際調(diào)節(jié)過程中：各調(diào)節(jié)器接受功差和頻差的