自动按频率减负荷装置原理

自动按频率减负荷装置主讲人：高爱云供用电技术专业教学资源库课程《变电站综合自动化》减负荷原理电力系统的频率反映了发电机发出的有功功率与负荷所需有功功率之间的平衡状况，当出现有功缺额即电源提供的有功不足时，系统频率将下降。发电机发出的有功功率负荷所需有功功率减负荷原理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时，频率从额定值过渡到另一个稳定值经历的动态过程，称为电力系统的动态频率特性，系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化的。减负荷原理在事故初期，频率下降的速度与功率缺额成正比，系统功率缺额不同，频率下降的速度也不同，频率的波形曲线将不同，如曲线a、b所示，它们的频率稳定值分别为fa∞和fb∞。减负荷原理以a曲线为例。假设系统功率缺额为△Ph，当频率下降至f1时切除负荷功率△PL，如果△PL等于△Ph，则发电机发出的功率刚好与切除后的系统负荷相平衡。系致频率按指数曲线恢复到额定频率fN运行，如曲线c所示。减负荷原理事故情况下，如果在f1时切除负荷功率△PL1小于功率缺额△Ph，则系统的稳态频率将低于额定值fN。假设切除负荷△PL1后，正好使系统频率维持在f1运行，那么它的频率特性如图中直线d所示。减负荷原理假设系统的频率下降至f1时切除负荷功率△PL2，且△PL2小于上述情况的△PL1，这时系统频率将继续下降。如果这时系统的功率缺额所对应的频率稳定值为fb∞，系统频率的变化过程如图中曲线e所示。比较a、e两曲线说明，如能及早切除负荷功率，可延缓系统频率下降过程。△PL2＜△PL1＜△Ph减负荷原理当系统出现有功功率缺额时，为了使停电的用户尽可能少，一般希望系统频率恢复到可运行的水平即可，并不要求恢复到额定频率，即系统恢复频率小于额定频率。这样，低频减载装置断开的负荷小于功率缺额。因此，在电力系统中设置按频率自动减负荷装置，可保证电力系统的安全运行。按频率自动减负荷装置低频减载装置工作原理低频减载装置是在电力系统发生事故时，在系统频率下降过程中，按照频率的不同数值有顺序的切除负荷的一种装置。在系统频率下降过程中，将接至低频减载装置的总切除功率按负荷重要程度的不同进行分级，并分别分配在不同启动频率值实现分批地切除，以适应不同功率缺额的需要。根据启动频率的不同，按频率自动减负荷装置可分为若干级，也称为若干轮。低频减载装置工作原理为了确定自动低频减载装置的级数，应该确定第一级启动频率f1和最末一级启动频率fn的数值。低频减载装置工作原理从图中可看出，在事故初期若能及早切除部分负荷功率，可延缓频率的下降过程。因此，第一级的起动频率宜选择得高一些。但是，又必须计及电力系统启动旋转备用容量所需的时间延迟，避免暂时性的频率下降而断开负荷功率。所以，一般第一级的启动频率f1整定为（48.5-49Hz）。低频减载装置工作原理电力系统允许的最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制。对于高温高压参数的火电厂，频率低于46-46.5Hz时，厂用设备已不能正常工作，在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险，因此末级的启动频率fn以不低于46-46.5Hz为宜。低频减载装置工作原理当第一级启动频率f1和末级启动频率fn确定以后，就可在该频率范围内按频率级差△f分成n级断开负荷。级数越大，每级断开的负荷就越小。这样装置所切除的负荷量就越有可能接近于实际功率缺额，具有较好的适应性。第一级启动频率f1末级启动频率fn频率级差的选择原则：（1）按选择性确定级差。强调各级动作的次序，要在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才动作。（2）级差不强调选择性。低频减载装置应遵循逐步试探求解的原则，分多级切除少量负荷，以达到较佳的控制效果。这就要求减小级差△f，增加总的频率动作级数n，相应地减少每级的切除功率，这样即使两轮无选择性启动，切除的负荷功率不会过多，系统恢复频率也不会过高。低频减载装置工作原理假定变电站馈电母线上有多条供配电线路，按电力用户的重要性分为n个基本级和n个特殊级。每一级均装有自动按频率减负荷装置，它由频率测量元件f,延时元件△t和执行元件CA三部分组成。低频减载装置工作原理基本级的作用是根据系统频率下降的程度，依次切除不重要的负荷，以便限制系统频率继续下降。低频减载装置工作原理例如，当系统频率降至f1时，第一级频率测量元件启动，经延时△t1后执行元件CA1动作，切除第一级负荷△P1；当系统频率降至f2时，第二级频率测量元件启动，经延时△t2后执行元件CA2动作，切除第二级负荷△P2。如果系统继续下降，则基本级的n级负荷有可能全部被切除。低频减载装置工作原理从基本级的工作原理可以看出，在装置的动作过程中，可能出现这样的情况：第i级动作之后，系统频率可能稳定在fi，它低于恢复频率值，但又不足以使第（i+1）级动作。为了消除这种现象，在低频减载装置中增加了特殊级。若系统频率长时间停留在较低水平上，则特殊级的频率测量元件fsp启动，经延时△tsp1后切除第一级负荷△Psp1；若系统频率仍不能恢复到接近恢复频率fr，则将继续切除较重要的负荷，直到特殊级的全部负荷切除完。后备级在低频减载装置的动作过程中，当第i级动作切除负荷后，如果系统频率继续下降，则下面各级会相继动作直到频率下降被制止为止。后备级在低频减载装置分级动作过程中，可能出现下述两种情况：其一，第n级动作后，频率回升稳定值不能满足要求，悬浮于规定恢复频率最低值49.5Hz以下的某频率值，如图所示曲线1；其二：第n级动作后，频率继续下降，但不足以使第n+1级动作，悬浮于fn+1频率之上的某频率值（曲线2）。后备级这两种情况，显然不满足规程对频率的要求。为消除这种现象，在低频减载装置中设置后备级，也称特殊级，其动作频率为恢复频率最低值49.5Hz，不低于基本级第一级的启动频率48.5-49Hz。后备级为保证后备级是在基本级动作结束后系统频率仍未回升到希望值时才动作，后备级的动作要带较长的延时，最小动作时间约为10—15秒，最长动作时间可到20秒。最小动作时间约为10—15秒，最长动作时间可到20秒后备级后备级可按