哪些因素会引起电力系统频率变化
电力系统频率主要和系统负荷有关。大型机组的投切、大功率负荷的变化都可能会引起电力系统频率的变化;发电量大于用电负荷时或有部分线路跳闸时,系统频率会升高,当负荷突增或发电机跳闸时,系统频率会下降。
主要取决于有功功率的平衡,负荷加大时发电的有功功率不足,频率下降,相反的增大发电机出力,增加有功功率对系统的输入,频率回升。
中国电网频率的国家标准是 50HZ 。
国际上电网只有两种频率标准: 中国、东南亚、欧洲等为50Hz; 美国、加拿大、日本,等为60HZ。
我国电力工业部1996年发布施行的《供电营业规则》第五十三条规定,在电力系统正常状况下,供电频率的允许偏差为:
1、电网装机容量在300万千瓦及以上的,为±0.2赫兹;
2、电网装机容量在300万千瓦以下的,为±0.5赫兹。
在电力系统非正常状况下,供电频率允许偏差不应超过±1.0赫兹。
电线的长度可以影响线路末端的电压以及线路上的损耗。电线本身有阻值,线路越长,线损就会越大,线路末端的电压也会随之下降。
从抽象的概念来说一个系统所有发电机可以等效成一台发电机,这台发电机由原动机推倒旋转,发电机的有功负荷表现为转子阻力矩,当原动力矩和阻动力矩平衡时转速稳定,频率稳定。当负载增加阻动力矩增大时,转子就会减速,表现为频率下降。反之,有功负载减小,转子就会加速,频率就会增加。
无功功率电流在磁场中不受力,所以与频率无关。
它是衡量电能质量的重要指标,主要和电力系统中的有功负荷有关系。当发电设备的出力小于负荷时,系统频率就会下降。反之系统频率上升。
电力调度会预先估计用电负荷,给每个电厂分配发电任务,然后根据日负荷曲线进行及时调整,比如晚上5、6点左右,大家都开始做饭,是用电高峰,那么就会要求电厂增加出力
频率低于49.5Hz运行的时间不能超过60min。频率低于49.0Hz运行的时间不能超过30min。正常运行的电网频率,规定上下波动不得超过±0.2Hz。
因为它不仅影响电力系统内部的运行情况,而且会使千家万户不同程度受到影响。当频率下降到48Hz时,电动机转速就下降约4%,这样许多工业产品的产量会下降,质量也无法保证。因此,保证电力系统稳定地运行在额定频率是十分重要的。
电力系统的频率受有功率平衡的影响。我们知道交流电不能存储,所以发多少用多少,发出的有功功率和消耗的有功功率是平衡的。
这种平衡表现为作用在发电机转轴上的一对平衡力,发电动力矩来自原动机,负荷阻力矩来自电枢反应磁场,两个力矩平衡时就得到稳定的转速。
a.频率变化将引起电动机转速的变化,由这些 电动机驱动的纺织、造纸等机械的产品质量将受到影响,甚至出现残、次品。系统频率降低将使电动机的转速和功率降低,导致传动机械的出力降低,影响生产效率。
b.无功补偿用电容器的补偿容量与频率成正比, 当系统频率下降时,电容器的无功出力成比例降低,此时电容器对电压的支持作用受到削弱,不利于系统电压的调整。
c.频率偏差的积累会在电钟指示的误差中表现 出来。工业和科技部门使用的测量、控制等电子设备将受系统频率的波动而影响其准确性和工作性能,频率过低时甚至无法工作。频率偏差大使感应式电能表的计量误差加大。研究表明:频率改变1%,感应式电能表的计量误差约增大0.1%。频率加大,感应式电能表将少计电量。
d.电力系统频率降低,会对发电厂和系统的安 全运行带来影响,例如:频率下降时,汽轮机叶片的振动变大,影响使用寿命,甚至产生裂纹而断裂。又如:频率降低时,由电动机驱动的机械(如风机、水泵及磨煤机等)的出力降低,导致发电机出力下降,使系统的频率进一步下降。当频率降到46Hz或47Hz以下时,可能在几分钟内使火电厂的正常运行受到破坏,系统功率缺额更大,使频率下降更快,从而发生频率崩溃现象。再如:系统频率降低时,异步电动机和变压器的励磁电流增加,所消耗的无功功率增大,结果更引起电压下降。当频率下降到45~46Hz时,各发电机及励磁的转速均显著下降,致使各发电机的电动势下降,全系统的电压水平大为降低,可能出现电压崩溃现象。发生频率或电压崩溃,会使整个系统瓦解,造成大面积停电。
表达式为:频率偏差=实际频率-标称频率(我国系统标称频率为50HZ,国外有60HZ的);我国电力系统的正常频率偏差允许值为±0.2HZ,当系统容量较小时,频率偏差值可以放宽到±0.5HZ;系统有功功率不平衡是产生频率偏差的根本原因。电管家智能电力运维云服务平台!