FAL概述 FAL的工作原理

第六章

自动按频率减负荷装置第一节

概述一、电流系统频率偏移的原因当发电厂发出的有功功率不能满足用户要求而出现功率缺额的时候，系统频率就会下降；当发电厂发出的有功功率超过了负荷的需求，出现盈余时，频率就会上升，超过额定频率。电力系统正常运行时，必须维持频率在50±(0.1～0.2)Hz的范围内。

在非事故情况下，负荷变化引起的的频率偏移将由电力系统的频率调整来限制。对于负荷变化幅度小，变化周期短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器进行调整，这就是电力系统频率的一次调整。对于负荷变化幅度大，变化周期长所引起的频率偏移，单靠调速器的作用，不能把频率偏移限制在规定的范围内，必须有调频器参加调频。这种有调频器参与的频率调整称为二次调整。这种在系统频率降低时，自动切除负荷的装置就叫做自动按频率减负荷装置（AFL），利用这种装置，才能防止电网的频率崩溃，保证系统的安全、稳定运行。二、电力系统频率偏移的危害1、汽轮机在频率低于49-49.5HZ以下长期运行时，叶片容易产生裂纹，当频率降低到45Hz附近时，叶片可能因发生共振而断裂。2、当频率下降到47-48HZ时，火电厂的常用机械的出力将降低，使得锅炉的出力减少，导致发电厂发出的功率减少，因此系统的功率缺额会更严重，于是系统频率进一步下降，这样形成的连锁反应将使发电厂的运行受到破坏，这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度，这种现象称为频率雪崩，或称为频率崩溃。3、当频率降低时，在系统中运行的发电机、励磁机等的转速相应降低，造成发电机的空载电动势下降，使系统的电压水平下降。当频率低到45-46HZ时，系统的电压水平将受到严重影响，系统运行的稳定性可能遭到破坏。这时，如果电力系统发生短路故障或无功负荷增大等事故情况下，可能出现电压快速而不断地下降，这种情况称为电压雪崩，或电压崩溃。4、频率时电能质量的重要指标之一，频率降低会对所有用户产生影响，例如影响某些测量仪表的准确性，使企业生产率下降，产品的次品率上升等等。三、限制频率下降的措施（1）动用系统中的旋转备用容量；（2）应迅速启动备用机组；（3）按频率自动减去负荷。

电力系统中常常设置自动按频率减负荷装置（简称AFL），或称低频减载装置，按频率下降的程度自动切除部分负荷，以阻止频率的下降。四、负荷的频率调节效应电力系统的负荷，一般可分为如下三类：

第一类：负荷消耗的有功功率与频率无关，如电热、照明、整流器负荷等，即PI*＝K0为常数。

第二类：负荷消耗的有功功率与频率的一次方成正比，如碎煤机、卷扬机、金属切削机等负荷，其轴转矩为常数，即PII*＝K1f*。

第三类：负荷消耗的有功功率与频率的二次方、三次方、高次方成正比，如通风泵、水泵等负荷，即所以，电力系统总的有功负荷ΣPL可以认为由上述三种负荷组成，即：当频率下降时，系统总有功负荷消耗的有功功率随之减少；当频率上升时，系统总有功负荷消耗的有功功率随之增加，这种现象称为负荷的频率调节效应。KL为负荷的频率调节效应系数。因其反映的是系统频率变化时，对应负荷有功功率的变化量，可用来衡量负荷的频率调节效应的大小。例：一电力系统在某一运行方式时，运行机组的总额定容量为450MW，此时系统中负荷功率为430MW，负荷调节效应为KL＝1.5，设这时发生事故，突然切除额定容量为100MW的发电机组，如不采取措施，求事故情况下的稳定频率值。五、电力系统功率缺额时频率的变化过程电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程，称为电力系统的动态频率特性。其如图6-2所示。图6-2电力系统频率的动态特性由图可知，系统的频率变化不能突变，而是按一定指数规律变化。从fN变化到f1所经过的时间t1为第二节AFL的工作原理一、装置的原理接线图6-3自动按频率负荷装置示意图二、AFL装置切除负荷功率总值的确定例如，在额定运行情况下，假设系统总有功负荷保持不变，当出现12%ΣPL.N的功率缺额，若仅依靠负荷调节效应进行调节，取负荷调节效应系数K＝2，则系统的稳定频率为？令在上例中，若AFL装置动作，使系统的稳定频率恢复为fR＝49.5Hz，则AFL装置切除的负荷为？假设系统最严重的功率缺额PV.max。如果在此情况下要求AFL动作后的恢复频率为fR，则实际接到AFL装置的负荷总功率PDE.max可由下式确定

例：某系统的负荷总功率为∑PL.N＝5000MW，设想系统最大的功率缺额为Pv.max=1200MW，设负荷调节效应系数为KL＝2，自动低频减载装置动作后，希望系统恢复频率为fR=48Hz，求接入低频减载装置的功率总数PDE。max。例：某联合系统中，正常情况下fN=50HZ，A系统自己发电500MW，B系统支援A系统180MW。A系统的负荷调节效应因数KL=2。设B系统因母线故障