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电能的质量标准有频率、电压以及电压的不对称性和非正弦性标准。
1.频率质量
频率标准和容许偏差。频率是整个电力系统统一的运行参数,一个电力系统只有一个频率。我国和世界上大多数国家电力系统的额定频率为50Hz。大多数国家规定频率偏差在±0.1~0.3Hz之间。在我国,300万kW以上的电力系统的频率偏差规定不得超过±0.2Hz;而300万kW以下的小容量电力系统的频率偏差规定不得超过±0.5Hz。
由于大机组的运行对电力系统频率偏差要求比较严格,因此有些国家对电力系统故障运行方式的频率偏差也作了规定,一般规定在±0.5~±1Hz之间。超过允许的频率偏差,大机组将跳闸,这不利于系统的安全稳定运行。
频率变化的原因。在电力系统内,发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功能不平衡,将引起电力系统频率变化。当系统负荷超过或低于发电厂的出力时,系统频率就要降低或升高,发电厂出力的变化同样也将引起系统频率变化。在系统有旋转备用容量的情况下,发电厂出力能通过频率调节器较快地适应负荷的变化,因此负荷变化引起的频率偏差值较小。若没有旋转备用容量,负荷增大引起的频率下降较大。电力系统的负荷始终随时间在不断地变化,要随时保持发电厂的有功功率与用户有功功率的平衡,维持系统频率恒定,因此,电力系统应具有一定的旋转备用容量,一般运行备用容量要求达到1%~3%。
低频率运行的危害。电力系统低频率运行对发电厂和用户都会产生不利影响。系统低频率运行时将产生以下不利的影响:汽轮机低压级叶片将由于振动加大而产生裂纹,甚至发生断落事故;电厂中所有的交流电动机的转速相应降低,使给水泵、风机、磨煤机等辅助机械的出力相应降低,严重影响火力发电厂的出力,促使频率进一步下降,引起恶性循环,甚至可能造成全厂停电的严重事故;同时,所有用户的交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程度地降低,例如频率降到49Hz以下时,纺织品、纸张将发生毛疵和厚薄不匀的质量问题。
高频率运行对系统本身和用户也将产生不利影响,如使系统电压升高对绝缘不利,增加用户和系统的损耗等。
防止系统低(高)频率运行的对策,主要是提高日负荷曲线预测精度,使计划开机的发电出力与实际的负荷偏差较少;充分发挥AGC的功能,严格要求在正常运行方式下系统频率偏差不大于规定值。在故障情况,系统频率下降时,动用系统旋转备用容量,进行低频率减负荷,自动切除部分次要负荷;当频率升高时,快速减少发电机出力,甚至进行高频率切机,使系统频率尽快恢复在额定值附近。目前,多数电力系统高峰容量不足,可能出现低频率运行。在这种情况下,可用适当的峰谷电价差,鼓励用户避开高峰用电或少用电;用电大户在实行计划用电的电网中不超指标用电。要保证系统频率质量。只有电力部门和用户共同努力才能实现。
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