第六章 按頻率自動減負荷裝置

1、教學目的：教學目的： 認識電力系統(tǒng)認識電力系統(tǒng)低頻運行的危害低頻運行的危害和和裝設按頻裝設按頻率自動減負荷裝置的率自動減負荷裝置的作用作用，弄清電力系統(tǒng)，弄清電力系統(tǒng)靜態(tài)頻率特性和動態(tài)頻率特性，掌握按頻靜態(tài)頻率特性和動態(tài)頻率特性，掌握按頻率自動減負荷裝置的率自動減負荷裝置的工作原理工作原理。熟悉。熟悉防止防止按頻率自動減負荷裝置按頻率自動減負荷裝置誤動作的措施誤動作的措施。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 一、電力系統(tǒng)一、電力系統(tǒng)頻率控制的必要性頻率控制的必要性 （一）頻率偏低對一）頻率偏低對電力用戶電力用戶的影響的影響 引起引起異步電動機異步電動機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速及所驅(qū)動的及所驅(qū)動

2、的機械機械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速變化，變化，影響生產(chǎn)率以及影響生產(chǎn)率以及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量。 影響影響國防中國防中測量測量和和控制控制用的用的電子設備電子設備的的準確性準確性和和性能。性能。 使使異步電動機轉(zhuǎn)速異步電動機轉(zhuǎn)速和和輸出功率輸出功率降低降低，所帶，所帶機械機械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和和出力出力降低。降低。 頻率下降頻率下降,汽輪機葉片受損汽輪機葉片受損。 時時，葉片葉片共共振而斷裂振而斷裂。 下降到下降到時時,火電廠火電廠廠用機械廠用機械鍋爐和鍋爐和汽輪機汽輪機發(fā)電機發(fā)電機出力下降出力下降.，造成，造成。 核電廠核電廠頻率降到一定數(shù)值，頻率降到一定數(shù)值，冷卻介質(zhì)泵冷卻介質(zhì)泵自動跳自動跳開開，反應堆停止反應堆停止

3、運行。運行。 頻率下降時頻率下降時,使某些勵磁系統(tǒng)的使某些勵磁系統(tǒng)的勵磁電壓勵磁電壓發(fā)發(fā)電機電機電勢電勢全系統(tǒng)全系統(tǒng)電壓水平電壓水平. .（二）頻率偏低對（二）頻率偏低對電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的影響的影響11mmTiGiLPPP11mmTiGiPP系統(tǒng)中：系統(tǒng)中：若有功負荷增加：若有功負荷增加：為了保持功率平衡，機組只有把轉(zhuǎn)子的一部分動為了保持功率平衡，機組只有把轉(zhuǎn)子的一部分動 能轉(zhuǎn)換成電功率，使機組能轉(zhuǎn)換成電功率，使機組轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)速降低，系統(tǒng)系統(tǒng)頻率下降。頻率下降。因此，系統(tǒng)因此，系統(tǒng)頻率變化頻率變化是由于電力系統(tǒng)是由于電力系統(tǒng)有功負荷變化有功負荷變化引起的。引起的。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)頻率變化的原

4、因頻率變化的原因系統(tǒng)有功負荷的組成：系統(tǒng)有功負荷的組成： 有功負荷的變化有功負荷的變化: :1 1第一種負荷分量；第一種負荷分量；2 2第二種負荷分量第二種負荷分量3 3第三種負荷分量第三種負荷分量4 4實際的負荷變化曲線實際的負荷變化曲線 變化變化幅度很小，變化周期較短幅度很小，變化周期較短（一般為（一般為10s10s以內(nèi)）的負荷分量；以內(nèi)）的負荷分量； 變化變化幅度較大，變化周期較長幅度較大，變化周期較長（一般為（一般為10s10s3min3min）的負荷分量，）的負荷分量，屬于這類的主要有電爐、電氣機屬于這類的主要有電爐、電氣機車等；車等； 變化變化緩慢的持續(xù)變動負荷緩慢的持續(xù)變動負荷，

5、引起，引起負荷變化的原因主要是工廠的作負荷變化的原因主要是工廠的作息制度，人民的生活規(guī)律，氣象息制度，人民的生活規(guī)律，氣象條件的變化等。條件的變化等。頻率的調(diào)整頻率的調(diào)整 負荷的變化負荷的變化將引起將引起頻率的相應變化。頻率的相應變化。 第一種變化負荷引起的頻率偏移將由發(fā)電機組的第一種變化負荷引起的頻率偏移將由發(fā)電機組的調(diào)速器調(diào)速器進行調(diào)整。這種調(diào)整通常稱為進行調(diào)整。這種調(diào)整通常稱為頻率的一次頻率的一次調(diào)整調(diào)整。 第二種變化負荷引起的頻率變動僅靠調(diào)速器的作第二種變化負荷引起的頻率變動僅靠調(diào)速器的作用往往不能將頻率偏移限制在允許的范圍之內(nèi)，用往往不能將頻率偏移限制在允許的范圍之內(nèi)，這時必須有這時

6、必須有調(diào)頻器參與頻率調(diào)整調(diào)頻器參與頻率調(diào)整，這種調(diào)整通常，這種調(diào)整通常稱為稱為頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整。 頻率異常頻率異常不同于不同于系統(tǒng)正常運行中的系統(tǒng)正常運行中的頻率波動頻率波動。 頻率異常是系統(tǒng)發(fā)生頻率異常是系統(tǒng)發(fā)生事故事故時，由于突然造成的時，由于突然造成的有有功功率嚴重不平衡功功率嚴重不平衡引起的引起的頻率大幅度劇烈變化頻率大幅度劇烈變化。 導致導致有功功率平衡關(guān)系突變有功功率平衡關(guān)系突變的的直接原因直接原因有：有： （1）兩個系統(tǒng)間聯(lián)絡線因故障跳開。）兩個系統(tǒng)間聯(lián)絡線因故障跳開。 （2）系統(tǒng)內(nèi)有大機組突然故障退出運行，而旋）系統(tǒng)內(nèi)有大機組突然故障退出運行，而旋轉(zhuǎn)備用不足。轉(zhuǎn)備用

7、不足。 （3）系統(tǒng)內(nèi)有大機組突然投入。）系統(tǒng)內(nèi)有大機組突然投入。常規(guī)頻率異?？刂蒲b置：常規(guī)頻率異?？刂蒲b置：1.1.低頻減負荷裝置低頻減負荷裝置2.2.低頻降低電壓裝置低頻降低電壓裝置3.3.低頻自起動發(fā)電機裝置低頻自起動發(fā)電機裝置4.4.低頻調(diào)相改發(fā)電裝置低頻調(diào)相改發(fā)電裝置5.5.低頻抽水改發(fā)電裝置低頻抽水改發(fā)電裝置6.6.高頻切機裝置高頻切機裝置7.7.高頻減出力裝置高頻減出力裝置 運行實踐證明，電力系統(tǒng)的頻率不能長期維持在運行實踐證明，電力系統(tǒng)的頻率不能長期維持在(49.5(49.549)Hz49)Hz以下，事故情況下不能較長時間停留以下，事故情況下不能較長時間停留在在47Hz47Hz以

8、下，絕對不允許低于以下，絕對不允許低于45Hz45Hz。因此，。因此，當電力當電力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的有功功率缺額時，應當迅速切除一系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的有功功率缺額時，應當迅速切除一些不重要的負荷以制止頻率下降，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)些不重要的負荷以制止頻率下降，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和電能質(zhì)量，防止事故擴大，保證重要負荷定運行和電能質(zhì)量，防止事故擴大，保證重要負荷的供電。的供電。因此，在電力系統(tǒng)中常常設置按頻率自動因此，在電力系統(tǒng)中常常設置按頻率自動減負荷裝置減負荷裝置( (簡稱簡稱AFLAFL裝置裝置) )，或稱低頻減載裝置。，或稱低頻減載裝置。二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性

9、（一）維持電力系統(tǒng)（一）維持電力系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)頻率在允許范圍內(nèi) 有功平衡有功平衡時，時， 運行在運行在額定頻率額定頻率fN。 負荷變化時負荷變化時，“等于等于”關(guān)系關(guān)系破壞，破壞， 偏離偏離fN 。 及時及時調(diào)節(jié)原動機的輸入功率調(diào)節(jié)原動機的輸入功率，維持維持“等于等于”關(guān)系關(guān)系，保證，保證fN 。（二）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性（二）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度經(jīng)濟調(diào)度問題：問題： 開啟哪些機組開啟哪些機組并入電力系統(tǒng)運行并入電力系統(tǒng)運行; ; ( (是是經(jīng)濟組合經(jīng)濟組合問題問題) ) 確定確定已并網(wǎng)運行的機組已并網(wǎng)運行的機組各發(fā)多少有功功率各發(fā)多少有功功率. . (

10、 (是是有功負荷的經(jīng)濟分配有功負荷的經(jīng)濟分配問題問題).). 經(jīng)濟調(diào)度經(jīng)濟調(diào)度需考慮需考慮機組效率機組效率、各種發(fā)電機組的、各種發(fā)電機組的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)、系統(tǒng)、系統(tǒng)網(wǎng)損網(wǎng)損等問題等問題, ,目的是提高電力系統(tǒng)目的是提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性運行的經(jīng)濟性, ,用最少的一次能源消耗獲得最用最少的一次能源消耗獲得最多的可用電能。多的可用電能。（三）保證聯(lián)合電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行（三）保證聯(lián)合電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行 幾個區(qū)域電力系統(tǒng)組成的幾個區(qū)域電力系統(tǒng)組成的聯(lián)合電力系統(tǒng)。聯(lián)合電力系統(tǒng)。 有的實行有的實行分區(qū)域控制分區(qū)域控制，要求，要求區(qū)域系統(tǒng)間區(qū)域系統(tǒng)間的的電功率電功率和和電量電量按按事先約定事先約定的的協(xié)議協(xié)議進

11、行。進行。 有功功率控制有功功率控制要要對不同區(qū)域系統(tǒng)間對不同區(qū)域系統(tǒng)間聯(lián)絡線聯(lián)絡線上通過的上通過的功率和電量功率和電量進行控制。進行控制。 負荷的靜態(tài)頻率特性負荷的靜態(tài)頻率特性是指是指負荷功率隨頻率而改變的特性負荷功率隨頻率而改變的特性。 即即P PL L=F(=F(f f) ) 系統(tǒng)中各種有功負荷與頻率的關(guān)系，可以歸納為系統(tǒng)中各種有功負荷與頻率的關(guān)系，可以歸納為以下幾類：以下幾類： （1 1）與頻率變化無關(guān)的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐等。）與頻率變化無關(guān)的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐等。 （2 2）與頻率成正比的負荷，如切削機床、卷揚機等。）與頻率成正比的負荷，如切削機床、卷揚機等。 （

12、3 3）與頻率的二次方成比例的負荷。如變壓器中的渦流損耗。）與頻率的二次方成比例的負荷。如變壓器中的渦流損耗。 （4 4）與頻率的三次方成比例的負荷。如通風機、靜水頭阻力）與頻率的三次方成比例的負荷。如通風機、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等。不大的循環(huán)水泵等。 （5 5）與頻率的更高次方成比例的負荷。如靜水頭阻力很大的）與頻率的更高次方成比例的負荷。如靜水頭阻力很大的給水泵等。給水泵等。三、電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性三、電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性 負荷的功率負荷的功率頻率特性一般可表示為：頻率特性一般可表示為：用用標幺值標幺值表示，并取表示，并取額定頻率額定頻率時的時的負荷功率負荷功率PLN為功為

13、功率率PL的基準值的基準值，額定頻率，額定頻率fN為頻率為頻率f 的基準值的基準值,則有則有230123+nLLNLNLNLNnLNNNNNffffPPPPPPffff2012+nLnPfff顯然，當系統(tǒng)的頻率為額定值時，顯然，當系統(tǒng)的頻率為額定值時，f*=1，PL*=1，于是：于是：012+1n當當頻率下降頻率下降時，負荷從系統(tǒng)中時，負荷從系統(tǒng)中取用的功率取用的功率將下降將下降；系統(tǒng)系統(tǒng)頻率升高頻率升高時時, ,負荷從系統(tǒng)負荷從系統(tǒng)中中取用的功率取用的功率將增加將增加。這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象電力系統(tǒng)負荷的頻率電力系統(tǒng)負荷的頻率調(diào)節(jié)效應調(diào)節(jié)效應, ,簡稱簡稱負荷調(diào)節(jié)效應負荷調(diào)節(jié)效應, ,并用并用負荷

14、的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)來衡量來衡量負荷調(diào)節(jié)效應負荷調(diào)節(jié)效應的大小。的大小。圖圖 6-1電力系統(tǒng)負荷電力系統(tǒng)負荷的的靜態(tài)頻率特性靜態(tài)頻率特性PLPLN0f Nf 電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性曲線如圖電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性曲線如圖6-16-1所示：所示：f2f 1PL1PL2定義為：定義為：KL、KL*分別表示用分別表示用有名值有名值和和標幺值標幺值表示的表示的負荷頻率調(diào)負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)節(jié)效應系數(shù)。 電力系統(tǒng)負荷的電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性靜態(tài)頻率特性PLPLN0f Nf1L*12+2nLndPKfnfdfMWHzLLPKf 根據(jù)國內(nèi)外一些實測根據(jù)國內(nèi)外一些實測, ,負負荷

15、的靜態(tài)頻率特性曲線在荷的靜態(tài)頻率特性曲線在額定值附近接近于一條直額定值附近接近于一條直線線，即：，即： 有名值和標幺值之間的關(guān)系：有名值和標幺值之間的關(guān)系： 電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性頻率特性PLN0f NfPLLLPKtgfNLLLNfKKP 可可近似認為近似認為f*1，則寫為：，則寫為： KL*=a1+2a2+3a3+ n an （）（） KL表示表示頻率頻率每每升高（降低）升高（降低）1Hz時系統(tǒng)時系統(tǒng)負負荷荷增加（減少）的值增加（減少）的值（MW)。 KL*表示系統(tǒng)表示系統(tǒng)頻率變化頻率變化1時時負荷功率變化負荷功率變化的百分數(shù)的百分數(shù)。 KL*是一個無量綱的數(shù)是一個無

16、量綱的數(shù),KL*是調(diào)度部門要掌握的數(shù)據(jù)，是調(diào)度部門要掌握的數(shù)據(jù)，在實際系統(tǒng)中，需在實際系統(tǒng)中，需要經(jīng)過測試求得，也可根據(jù)負荷統(tǒng)計資料分析估算要經(jīng)過測試求得，也可根據(jù)負荷統(tǒng)計資料分析估算確定。確定。 對同一個系統(tǒng)對同一個系統(tǒng),KL*隨季節(jié)及晝夜交替而變化，但差隨季節(jié)及晝夜交替而變化，但差別不大，因此對一個系統(tǒng)而言可近似認為別不大，因此對一個系統(tǒng)而言可近似認為KL*是不變是不變的，一般負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)在的，一般負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)在13之間之間 。KL與負荷的大小有關(guān)與負荷的大小有關(guān)，調(diào)度部門只要掌握，調(diào)度部門只要掌握KL*的值的值,就很容易算出就很容易算出KL的值，從而得到頻率偏移量與功率的值，從而

17、得到頻率偏移量與功率調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系。 例例某電力系統(tǒng)中某電力系統(tǒng)中, 與頻率無關(guān)的負荷占與頻率無關(guān)的負荷占30, 與頻率一次方成正比的負荷占與頻率一次方成正比的負荷占40, 與頻率二次方成正比的負荷占與頻率二次方成正比的負荷占10, 與頻率三次方成正比的負荷占與頻率三次方成正比的負荷占20。 求求系統(tǒng)頻率由系統(tǒng)頻率由50Hz下降到下降到46Hz時時, 負荷功率變化的百分數(shù)及負荷調(diào)節(jié)效應負荷功率變化的百分數(shù)及負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)系數(shù)KL*。 解（解（1）頻率降為）頻率降為46Hz時時,f*46/50=0.92, 則由公式得系統(tǒng)負荷為：則由公式得系統(tǒng)負荷為： PL*=a0+a1f*

18、 +a2f* 2+anf*n =0.3+0.40.92+0.10.922+0.20.923=0.909 所以負荷變化的所以負荷變化的標幺值標幺值PL*=1-0.909=0.091 用百分值表示用百分值表示PL%=0.0911009.1KL*= PL%f%=9.18=1.1375 （2）頻率偏差的標幺值）頻率偏差的標幺值f*10.920.08則則負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù) 由公式計算得由公式計算得KL*=PL*/f*=0.091/0.08=1.1375 由式由式 KL*=a1+2a2+3a3+ n an (近似認為近似認為f*1)計算得：計算得：KL * =a1+2a2+3a3+ n an

19、 =0.4+20.1+30.2=1.2 可見由可見由兩種方法兩種方法求得的負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)相差是很求得的負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)相差是很小的小的,誤差僅為誤差僅為2左右左右。 由于由于負荷調(diào)節(jié)效應的存在負荷調(diào)節(jié)效應的存在，當電力系統(tǒng)因有功功率，當電力系統(tǒng)因有功功率不平衡引起頻率變化時，負荷自動改變消耗的有功不平衡引起頻率變化時，負荷自動改變消耗的有功功率，對功率，對系統(tǒng)有一定的補償作用系統(tǒng)有一定的補償作用，使系統(tǒng)可以，使系統(tǒng)可以穩(wěn)定穩(wěn)定運行在一個新的頻率運行在一個新的頻率。但是，負荷的頻率調(diào)節(jié)效應。但是，負荷的頻率調(diào)節(jié)效應畢竟是有限的，當畢竟是有限的，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大的有功功率缺電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大的有

20、功功率缺額時，額時，如果僅僅依靠負荷的頻率調(diào)節(jié)效應來補償，如果僅僅依靠負荷的頻率調(diào)節(jié)效應來補償，系統(tǒng)頻率將會降低到不允許程度，從而破壞系統(tǒng)的系統(tǒng)頻率將會降低到不允許程度，從而破壞系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在這種情況下，安全穩(wěn)定運行。在這種情況下，必須借助按頻率自必須借助按頻率自動減負荷裝置（簡稱動減負荷裝置（簡稱AFLAFL裝置）來切除一部分不重裝置）來切除一部分不重要的負荷，才能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。要的負荷，才能保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。四、電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性四、電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性 電力系統(tǒng)由于有功功率平衡遭到破壞引起系統(tǒng)頻電力系統(tǒng)由于有功功率平衡遭到破壞引起系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時，率發(fā)生變

21、化時，頻率從額定值過渡到另一個穩(wěn)定頻率從額定值過渡到另一個穩(wěn)定值所經(jīng)歷的動態(tài)過程，稱為電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率值所經(jīng)歷的動態(tài)過程，稱為電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性。特性。如圖所示，系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，如圖所示，系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是而是按指數(shù)規(guī)律變化的按指數(shù)規(guī)律變化的。第二節(jié)第二節(jié) 按頻率自動減負荷裝置的工作原理按頻率自動減負荷裝置的工作原理 當系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的有功功率缺額時，當系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的有功功率缺額時，AFL裝置的任裝置的任務務是迅速斷開相應數(shù)量的用戶負荷，使系統(tǒng)頻率在是迅速斷開相應數(shù)量的用戶負荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某一允許值的情況下，達到有功功率的平衡，不低于某一允許值的情況下，達

22、到有功功率的平衡，以確保電力系統(tǒng)安全運行，防止事故的擴大，并保以確保電力系統(tǒng)安全運行，防止事故的擴大，并保證重要負荷供電。證重要負荷供電。自動低頻減負荷裝置的工作原理自動低頻減負荷裝置的工作原理最大功率缺額的最大功率缺額的確定確定裝置的動作順序裝置的動作順序頻率級差的選擇頻率級差的選擇后備級的考慮后備級的考慮每級切除負荷量每級切除負荷量限制限制 不切除負荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值不切除負荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值: 正常運行的電力系統(tǒng)，頻率為額定頻率正常運行的電力系統(tǒng)，頻率為額定頻率fN，總負，總負荷為荷為PLN，當，當出現(xiàn)有功功率缺額出現(xiàn)有功功率缺額PL時時，若僅靠，若僅靠負荷調(diào)節(jié)效應來調(diào)節(jié)

23、，則系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在低頻負荷調(diào)節(jié)效應來調(diào)節(jié)，則系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在低頻f 通過通過AFL裝置切除一部分負荷裝置切除一部分負荷Pcut后，系統(tǒng)穩(wěn)定后，系統(tǒng)穩(wěn)定頻率為：頻率為：1(1)LNLLNPPcutfKPPcutf1(1)LNLLNPffKP 一、最大功率缺額一、最大功率缺額P PL.maxL.max的確定的確定 AFLAFL裝置應能保證裝置應能保證即使在系統(tǒng)發(fā)生最嚴重的事故即使在系統(tǒng)發(fā)生最嚴重的事故情況下，即出現(xiàn)最大可能的功率缺額時，接至情況下，即出現(xiàn)最大可能的功率缺額時，接至AFLAFL裝置的用戶功率數(shù)量也能使系統(tǒng)頻率恢復在裝置的用戶功率數(shù)量也能使系統(tǒng)頻率恢復在可運行的水平，以避免系統(tǒng)事故的擴大

24、。可運行的水平，以避免系統(tǒng)事故的擴大。確定系確定系統(tǒng)事故情況下的最大可能功率缺額統(tǒng)事故情況下的最大可能功率缺額P PL.maxL.max 后，后，只要系統(tǒng)恢復頻率只要系統(tǒng)恢復頻率f fr r確定，就可求得確定，就可求得接到接到AFLAFL裝裝置的功率總數(shù)置的功率總數(shù)P Pcut.maxcut.max。接到。接到AFLAFL裝置最大可能的裝置最大可能的斷開功率斷開功率P Pcut.maxcut.max可以小于最大功率缺額可以小于最大功率缺額P PL.maxL.max。LmaxLNL*cut.maxL*=1PP KfPKf 【例】【例】某系統(tǒng)的負荷總功率為某系統(tǒng)的負荷總功率為P PLNLN5000

25、MW5000MW，設想系，設想系統(tǒng)最大的功率缺額統(tǒng)最大的功率缺額P PL.maxL.max為為1200MW1200MW，設負荷調(diào)節(jié)，設負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)為效應系數(shù)為K KL L* *=2=2，AFLAFL裝置動作后，希望系統(tǒng)恢復裝置動作后，希望系統(tǒng)恢復頻率為頻率為f fr r=48Hz=48Hz，求接入，求接入AFLAFL裝置的功率總數(shù)裝置的功率總數(shù)P Pcut.maxcut.max。 解解 希望恢復頻率偏差的標么值為：希望恢復頻率偏差的標么值為： 由上述公式得：由上述公式得： 接入接入AFLAFL裝置的功率總數(shù)為裝置的功率總數(shù)為870MW870MW，這樣，即使發(fā)生，這樣，即使發(fā)生如設想那樣的嚴

26、重事故，仍然能使系統(tǒng)頻率恢復值如設想那樣的嚴重事故，仍然能使系統(tǒng)頻率恢復值不低于不低于48Hz48Hz。50480.0450fcut.max12005000 2 0.04=870 MW12 0.04P （） 二、二、AFLAFL裝置的裝置的動作順序動作順序 在電力系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，被迫采取斷在電力系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下，被迫采取斷開部分負荷的辦法以確保系統(tǒng)的安全運行，開部分負荷的辦法以確保系統(tǒng)的安全運行，這對于被切除的用戶來說，無疑會造成不少這對于被切除的用戶來說，無疑會造成不少困難，因此，困難，因此，應力求盡可能少地斷開負荷應力求盡可能少地斷開負荷。AFL裝置裝置為什么要分級動作？為什么要

27、分級動作？ 接于接于AFLAFL裝置的總功率是裝置的總功率是按系統(tǒng)最嚴重事故的情況按系統(tǒng)最嚴重事故的情況來考慮的來考慮的。然而，系統(tǒng)的運行方式很多，而且事。然而，系統(tǒng)的運行方式很多，而且事故的嚴重程度也有很大差別，故的嚴重程度也有很大差別，對于各種可能發(fā)生對于各種可能發(fā)生的事故，都要求的事故，都要求AFLAFL裝置能作出恰當?shù)姆磻b置能作出恰當?shù)姆磻?，切除，切除相應?shù)量的負荷功率相應數(shù)量的負荷功率，既不過多又不能不足，只，既不過多又不能不足，只有有分批斷開負荷功率分批斷開負荷功率采用采用逐步修正的辦法，逐步修正的辦法，才能才能取得較為滿意的結(jié)果。取得較為滿意的結(jié)果。如何實現(xiàn)分級動作？如何實現(xiàn)分

28、級動作？ AFL裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，在系統(tǒng)頻率裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，在系統(tǒng)頻率下降過程中，按照頻率的不同數(shù)值下降過程中，按照頻率的不同數(shù)值按順序地切除按順序地切除負荷。也就是將接至負荷。也就是將接至AFL裝置的總功率裝置的總功率Pcut.max按按負荷重要程度的不同進行負荷重要程度的不同進行分級分級，并分別，并分別分配在不分配在不同啟動頻率值來分批地切除，以適應不同功率缺同啟動頻率值來分批地切除，以適應不同功率缺額的需要額的需要。根據(jù)啟動頻率的不同，按頻率自動減。根據(jù)啟動頻率的不同，按頻率自動減負荷可分為負荷可分為若干級，也稱為若干輪若干級，也稱為若干輪。 為了確定為了確定AFL

29、裝置的級數(shù)，首先應定出裝置的動裝置的級數(shù)，首先應定出裝置的動作頻率范圍，即選定第一級啟動頻率作頻率范圍，即選定第一級啟動頻率f1和最末一和最末一級啟動頻率級啟動頻率fn的數(shù)值。的數(shù)值。 1. 第一級啟動頻率第一級啟動頻率f1的選擇的選擇 由系統(tǒng)頻率動態(tài)特性曲線的規(guī)律可知，在事故初由系統(tǒng)頻率動態(tài)特性曲線的規(guī)律可知，在事故初期如能及早切除部分負荷功率，可延緩頻率的下期如能及早切除部分負荷功率，可延緩頻率的下降過程。因此，降過程。因此，從從AFL裝置的動作效果來看，第裝置的動作效果來看，第一級的啟動頻率一級的啟動頻率f1宜選擇的高些宜選擇的高些，但是，但是f1整定的過整定的過高，暫時頻率下降高，暫時

30、頻率下降容易引起容易引起AFL裝置誤動作裝置誤動作，影，影響用戶用電的可靠性，同時也未充分利用系統(tǒng)的響用戶用電的可靠性，同時也未充分利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量。所以，旋轉(zhuǎn)備用容量。所以，一般第一級的啟動頻率整一般第一級的啟動頻率整定在定在48.549Hz。在以水電廠為主的電力系統(tǒng)中，在以水電廠為主的電力系統(tǒng)中，由于水輪機調(diào)速系統(tǒng)動作較慢，因而第一級啟動由于水輪機調(diào)速系統(tǒng)動作較慢，因而第一級啟動頻率宜取低值。頻率宜取低值。 2. 末級啟動頻率末級啟動頻率fn的選擇的選擇 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)允許的最低頻率受安全運行的限制允許的最低頻率受安全運行的限制，以，以及可能發(fā)生及可能發(fā)生“頻率崩潰頻率崩潰”或或“

31、電壓崩潰電壓崩潰”的限制。的限制。對于高溫高壓參數(shù)的火電廠，在頻率低于對于高溫高壓參數(shù)的火電廠，在頻率低于4646.5Hz時，廠用設備已不能正常工作，在頻率低時，廠用設備已不能正常工作，在頻率低于于45時，就有時，就有“電壓崩潰電壓崩潰”的危險，因此的危險，因此末級的末級的啟動頻率啟動頻率fn以不低于以不低于4646.5Hz為宜。為宜。 3. 頻率級差頻率級差f 當當f1和和fn確定以后，就可在該頻率范圍內(nèi)按頻率級確定以后，就可在該頻率范圍內(nèi)按頻率級差差f分成分成n級斷開負荷，即級斷開負荷，即 級數(shù)越大，每級斷開的負荷就越小級數(shù)越大，每級斷開的負荷就越小，這樣，裝置，這樣，裝置所切除的負荷量就

32、所切除的負荷量就越有可能接近于實際越有可能接近于實際功率缺額，功率缺額，具有較好的適應性。具有較好的適應性。11nffnf 關(guān)于頻率級差的選擇問題，有兩種不同的原則：關(guān)于頻率級差的選擇問題，有兩種不同的原則： （1 1） 按選擇性確定級差按選擇性確定級差 強調(diào)各級動作的次序，要在前一級動作以后還不能強調(diào)各級動作的次序，要在前一級動作以后還不能制止頻率下降的情況下，后一級才動作。制止頻率下降的情況下，后一級才動作。 （2 2） 級差不強調(diào)選擇性級差不強調(diào)選擇性 AFLAFL裝置應遵循裝置應遵循逐步試探求解逐步試探求解的原則，分多級切除的原則，分多級切除少量負荷，以達到較佳的控制效果。這就要求少量

33、負荷，以達到較佳的控制效果。這就要求減小減小級差級差f f，增加總的頻率動作級數(shù)，增加總的頻率動作級數(shù)n n，相應地，相應地減少每減少每級的切除功率級的切除功率，這樣即使兩輪無選擇性啟動，切除，這樣即使兩輪無選擇性啟動，切除的負荷功率不會過多，系統(tǒng)恢復頻率也不會過高。的負荷功率不會過多，系統(tǒng)恢復頻率也不會過高。 三、每級切除負荷三、每級切除負荷P Pcut.icut.i的限值的限值 為確定各級的最優(yōu)切除負荷量，按臨界情況考慮：為確定各級的最優(yōu)切除負荷量，按臨界情況考慮：第（第（i i-1-1）級動作切除負荷后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率正）級動作切除負荷后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率正好是第好是第i i級的啟動頻率；

34、而當?shù)诩壍膯宇l率；而當?shù)趇 i級動作切除負荷級動作切除負荷功率功率P Pcut.icut.i后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在第（后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在第（i i+1+1）級的動）級的動作頻率；最末一級的啟動頻率是作頻率；最末一級的啟動頻率是f fn n，切除負荷功，切除負荷功率率P Pcut.ncut.n后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f fresres，依次推理計算，依次推理計算出出P Pcut.icut.i。 四、四、AFLAFL裝置的后備級（附加級、特殊級）裝置的后備級（附加級、特殊級） 在在AFLAFL裝置的動作過程中，當?shù)谘b置的動作過程中，當?shù)趇 i級動作切除負荷后，級動作切除負荷后，如果系統(tǒng)頻

35、率繼續(xù)下降，則下面各級會相繼動作直如果系統(tǒng)頻率繼續(xù)下降，則下面各級會相繼動作直到頻率下降被制止為止。如果出現(xiàn)了這樣的情況：到頻率下降被制止為止。如果出現(xiàn)了這樣的情況：第第i i級動作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在級動作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在f fi i，它低于恢，它低于恢復頻率的極限值復頻率的極限值f fres.minres.min，但又不足以使下一級動作，但又不足以使下一級動作，因此要裝設因此要裝設后備級后備級，經(jīng)延時，再切除部分負荷功率，經(jīng)延時，再切除部分負荷功率，以便使頻率能恢復到允許的限值以上。以便使頻率能恢復到允許的限值以上。 這樣，我們常把前面介紹的自動按頻率減負荷裝置這樣，我們常把前面介

36、紹的自動按頻率減負荷裝置的各級稱為基本級，而后備級又常被稱為特殊級或的各級稱為基本級，而后備級又常被稱為特殊級或附加級。附加級。 后備級的動作頻率應不低于基本級第一級的啟動后備級的動作頻率應不低于基本級第一級的啟動頻率，頻率，它是在系統(tǒng)頻率已經(jīng)比較穩(wěn)定時動作的，它是在系統(tǒng)頻率已經(jīng)比較穩(wěn)定時動作的，為保證后備級確實是在基本級動作結(jié)束后系統(tǒng)頻為保證后備級確實是在基本級動作結(jié)束后系統(tǒng)頻率仍未回升至希望值時才動作，率仍未回升至希望值時才動作，后備級的動作要后備級的動作要帶較長的延時帶較長的延時，最小動作時間約為，最小動作時間約為101015s15s，最長，最長的動作時間可到的動作時間可到20s20s。

37、 后備級可后備級可按時間分為若干級按時間分為若干級，也就是其，也就是其啟動頻率啟動頻率相同，但動作時延不一樣相同，但動作時延不一樣，各級時間差可不小于，各級時間差可不小于5s5s，按時間先后次序分批切除用戶負荷，以適應，按時間先后次序分批切除用戶負荷，以適應功率缺額大小不等的需要。在分批切除負荷的過功率缺額大小不等的需要。在分批切除負荷的過程中，程中，一旦系統(tǒng)恢復頻率高于后備級的返回頻率，一旦系統(tǒng)恢復頻率高于后備級的返回頻率，AFLAFL裝置就停止切除負荷。裝置就停止切除負荷。五、五、AFLAFL裝置的配置裝置的配置 電力系統(tǒng)中裝設電力系統(tǒng)中裝設AFLAFL裝置，應根據(jù)電力系統(tǒng)裝置，應根據(jù)電力

38、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和負荷的分布情況，的結(jié)構(gòu)和負荷的分布情況，分散裝設在電分散裝設在電力系統(tǒng)中相關(guān)的發(fā)電廠和變電所力系統(tǒng)中相關(guān)的發(fā)電廠和變電所。圖。圖6-36-3為為某一變電所的某一變電所的AFLAFL裝置原理框圖，裝置原理框圖，f f為為低頻低頻繼電器繼電器，t t為為延時元件延時元件，KFKF為為跳閘執(zhí)行回路跳閘執(zhí)行回路。它由它由n n個基本級和個基本級和m m個附加級組成，每一級個附加級組成，每一級就是一套就是一套AFLAFL裝置。裝置。六、六、AFLAFL裝置誤動作的原因及防誤措施裝置誤動作的原因及防誤措施 （1 1）當系統(tǒng)電壓突然變化時，）當系統(tǒng)電壓突然變化時，低頻繼電器觸點抖低頻繼電器觸點抖

39、動動，可能導致，可能導致AFLAFL裝置誤動作。這種誤動作只要裝置誤動作。這種誤動作只要AFLAFL裝置裝置帶有帶有0.10.10.2s0.2s的延時即可防止的延時即可防止。 （2 2）系統(tǒng)中）系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用起作用之前，旋轉(zhuǎn)備用起作用之前，AFLAFL裝置先行誤裝置先行誤動作動作。特別是旋轉(zhuǎn)備用大部分在水輪發(fā)電機組上的。特別是旋轉(zhuǎn)備用大部分在水輪發(fā)電機組上的電力系統(tǒng)，系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用容量發(fā)揮作用需要一電力系統(tǒng)，系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用容量發(fā)揮作用需要一定的時間，調(diào)速機械動作較慢。為了防止這種誤動定的時間，調(diào)速機械動作較慢。為了防止這種誤動作，措施之一是作，措施之一是在在AFLAFL裝置的前幾級帶一定的

40、延時裝置的前幾級帶一定的延時；也可也可在頻率恢復到額定值時進行重合閘。在頻率恢復到額定值時進行重合閘。 （3 3）負荷反饋負荷反饋引起的誤動作。在地區(qū)變電所某些引起的誤動作。在地區(qū)變電所某些操作或在輸電線路重合閘期間，負荷與電源會出操作或在輸電線路重合閘期間，負荷與電源會出現(xiàn)短時解列，該地區(qū)負荷中的旋轉(zhuǎn)機組，如同步現(xiàn)短時解列，該地區(qū)負荷中的旋轉(zhuǎn)機組，如同步調(diào)相機和異步電動機等，動能仍調(diào)相機和異步電動機等，動能仍短時反饋輸送功短時反饋輸送功率，在母線上產(chǎn)生一個電壓率，在母線上產(chǎn)生一個電壓，該電壓逐漸衰減而該電壓逐漸衰減而頻率急劇下降頻率急劇下降，如果不采取適當?shù)拇胧?，利用母，如果不采取適當?shù)拇胧?/p>

41、，利用母線電壓檢測頻率的線電壓檢測頻率的AFLAFL裝置會錯誤地判斷為系統(tǒng)頻裝置會錯誤地判斷為系統(tǒng)頻率降低而誤啟動，當該地區(qū)變電所很快恢復供電率降低而誤啟動，當該地區(qū)變電所很快恢復供電時，用戶負荷已被錯誤地斷開了。對于這種情況，時，用戶負荷已被錯誤地斷開了。對于這種情況，在在AFLAFL裝置中可采取如下措施：裝置中可采取如下措施： 1 1）加電流閉鎖加電流閉鎖。閉鎖繼電器可接于電源主進線上或。閉鎖繼電器可接于電源主進線上或變壓器上，其觸點與低頻繼電器變壓器上，其觸點與低頻繼電器觸點串聯(lián)觸點串聯(lián)，這樣，這樣，在電源中斷時電流繼電器不動作，將在電源中斷時電流繼電器不動作，將AFLAFL裝置閉鎖，裝置閉鎖，防止了誤動作。為了防止正常運行但負荷過小時的防止了誤動作。為了防止正常運行但負荷過小時的誤閉鎖，誤閉鎖，閉鎖電流取值應小于最小負荷電流。閉鎖電流取值應小于最小負荷電流