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王文光
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1 A06B-6077-H106小網(wǎng)控制調(diào)頻原理
小網(wǎng)的頻率直接反映了小網(wǎng)有功功率供求關(guān)系是否平衡,當(dāng)供大于求時,小網(wǎng)的頻率會升高,反之會降低。發(fā)電機(jī)組可以通過分析小網(wǎng)的特征,優(yōu)化機(jī)組的靜態(tài)和動態(tài)特性,來維持小網(wǎng)頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。小網(wǎng)的調(diào)頻特性,包括靜態(tài)調(diào)頻和動態(tài)調(diào)頻,是小網(wǎng)負(fù)荷變化所引起的電網(wǎng)頻率變化的傳遞關(guān)系。
1.1一次調(diào)頻原理
一次調(diào)頻,是機(jī)組在保證安全的前提下,適當(dāng)利用機(jī)組的蓄熱快速改變調(diào)門開度,調(diào)節(jié)機(jī)組的負(fù)荷,使小網(wǎng)頻率穩(wěn)定在靜態(tài)特性規(guī)定的偏差范圍內(nèi)。
現(xiàn)代廣義的電網(wǎng)一次調(diào)頻功能,需要考慮汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)以及電網(wǎng)間的相互協(xié)調(diào)問題,應(yīng)當(dāng)以整臺機(jī)組作為控制對象。從功能上講,汽輪機(jī)要快速響應(yīng)外界負(fù)荷、頻率的變化,鍋爐側(cè)要維護(hù)主汽壓力在調(diào)頻過程中穩(wěn)定。電力系統(tǒng)要求電源功率與負(fù)荷必須動態(tài)平衡,當(dāng)電源功率或負(fù)荷發(fā)生波動時,機(jī)組的頻率也會發(fā)生相應(yīng)的變化。
機(jī)組的一次調(diào)頻,屬于靜態(tài)調(diào)頻特性,一般用汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的速度變動率及遲緩率表示。
速度變動率是指汽輪機(jī)由滿負(fù)荷到空負(fù)荷的轉(zhuǎn)速變化與額定轉(zhuǎn)速的比例,其計算公式如下:
(1)
其中,為空負(fù)荷時轉(zhuǎn)速,為額定功率時轉(zhuǎn)速,為額定轉(zhuǎn)速。
由于液壓調(diào)節(jié)器及液壓部分的非線性,文獻(xiàn)[3]中采用局部速度不等率的概念,即(2) 可得:
(3)
當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或汽輪發(fā)電機(jī)出口跳閘,汽輪機(jī)由帶滿負(fù)荷甩負(fù)荷到帶廠用電時,,可得,即,甩負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速會快速飛升,造成電網(wǎng)頻率發(fā)生較大波動,為滿負(fù)荷,為帶廠用電負(fù)荷,為滿負(fù)荷時轉(zhuǎn)速,為帶廠用電時轉(zhuǎn)速。
進(jìn)一步研究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子力矩平衡方程:
式中,J為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量,為轉(zhuǎn)子角速度,為汽輪機(jī)蒸汽力矩,為發(fā)電機(jī)反力矩,為汽輪機(jī)內(nèi)功率,為蒸汽流量,為汽輪機(jī)焓降,為汽輪機(jī)內(nèi)效率,為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。
前面分析,在機(jī)組甩負(fù)荷后,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速飛升,,又發(fā)電機(jī)反力矩 與轉(zhuǎn)速成正比例關(guān)系,一次調(diào)頻特性用來實(shí)現(xiàn)小網(wǎng)頻率穩(wěn)定,即,由公式(5)得,通過改變蒸汽流量(定壓模式)或者汽輪機(jī)焓降(滑壓模式)來增大蒸汽力矩實(shí)現(xiàn)。
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