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第五、六章练习及参考答案 一、名词解释 1 发电机组 调速系统的静态特性 答：在稳态运行情况下，发电机组转速 n 与所带有功功率 P 之间的关系称为发电机调速系 统的静态特性。 2 频率的一 次调整、频率的二次调整 答： 频率的一次调整： 通过发电机调速系统实现， 反映机组转速变化而相应调整原动力门开 度，完成调节系统频率。 频率的二次调整： 通过调频器实现， 反映系统频率变化而相应调整原动力阀门开度， 完成调 节系统频率。 3 调频电厂 、调频机组 答：调频厂：承担系统频率二次调整的发电厂； 调频机组：承担系统频率二次调整的发电机组。 4 积差调频 法( 同步时间法) 答：积差法是按照频率偏差对时间的积分值，控制调频器对机组有功功率进行调整的方法。 5 微增率 答：微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值 6 等微增率 法则 答： 运行的发电机组按微增率相等的原则分配负荷， 这样可使系统总的燃料消耗或费用为最 小，从而达到最经济。 7 电力系统 经济运行 答： 在满足频率质量的前提下， 按发电成本最小的原则在发电厂和发电厂机组之间分配有功 负荷。 8 自动低频 减负荷装置 答： 按照频率下降的不同程度自动断开相应的非重要负荷， 阻止频率下降， 以便使频率迅速 恢复的一种安全自动装置。 9 负荷的功 率频率特性 答： 当系统频率变化时， 整个系统的有功负荷也要随着改变， 这种有功负荷随频率而改变的 特性叫做负荷的功率频率特性。 10负荷调 节效应、负荷调节效应系数 答： 负荷调节效应： 系统频率发生变化时， 总负荷吸收的有功功率也随之变化的现象。 即 当 频率下降时， 总负荷吸收的有功功率随之下降； 当频率上升时， 总负荷吸收的有功功率随之 上升。 负荷调节效应系数： ) / ( . Hz kW f P K L = ，其中 ( ) ( ) N L L L f P f P P = . . ， N f f f = 。 即负荷调节效应系数描述总负荷吸收的有功功率随系统频率变化的程度。 11 电力系 统的动态频率特性 答：当电力 系统出现功 率缺额造成 系统频率下 降时，系统 频率随时间 由额定值 N f 变 化到 稳 定频率 f 的过程。 二、单项选择题 1 电力系统 频率和有功功率自动调节的目的，是( A ) 。 A 在系统正常运行状态时维持频率在额定水平； B 在系统事故状态下维持频率在额定水平； C 在系统事故状态下阻止频率下降； D 在系统各种情况下阻止频率下降。 2 实际的发 电机组调速 系统，测量 元件存在不 灵敏性，使 静态特性是 一条线带， 这种现象 可以用( C ) 描述。 A 速度变动率或迟缓率； B 失灵度或速度变动率； C 迟缓率或失灵度； D 调速系统的稳态调节方程。 3 调频器改变发电机组调速系统的给定值，即改变机组的空载运行频率时，使静态特性 ( B ) 。 A 斜率改变； B 上下平移； C 斜率改变或上下平移； D 斜率改变并且上下平移。 4 衡量电能 质量的重要指标是( C ) A 有功功率、无功功率； B 功率因数； C 电压、频率和波形； D 有功电度和无功电度。 5 频率的二 次调整是由（ C ） A 发电机组的调速器完成的； B 调相机的励磁调节器完成的； C 发电机组的调频器完成的； D 静止无功补偿器完成的。 6 频率的一 次调整是由（ A ） A 发电机组的调速器完成的； B 调相机的励磁调节器完成的； C 发电机组的调频器完成的； D 静止无功补偿器完成的。 7 运行的电 力系统，当( B ) 时，将 出现频率下降。 A 所有发电机发出的有功功率超过电力系统总有功负荷的需要； B 所有发电机发出的有功功率不满足电力系统总有功负荷的需要； C 所有发电机发出的无功功率超过电力系统总无功负荷的需要； D 所有发电机发出的无功功率不满足电力系统总无功负荷的需要。 8 自动低频 减载装置的作用是保证电力系统的安全稳定运行( D ) 。 A 保证所有负荷用电； B 保证城市负荷用电； C 保证工业负荷用电； D 保证重要负荷用电。 9 当电力系 统出现较小功率缺额时，负荷调节效应( C ) 。 A 可以使系统频率恢复到额定值； B 可以便系统频率稳定到高于额定值； C 可以使系统频率稳定到低于额定值； D 不起作用。 10当电力 系统出现大量功率缺额时，( A ) 能够有效阻止系统频率异常下降。 A 自动低频减负荷装置的动作； B 负荷调节效应； C 大量投入负荷； D 大量切除发电机。 11 当电力系 统出现功率缺额时， 如果只靠负荷调节效应进行补偿， 系统的稳定频率为 47Hz ， 此时若通过自动低频减载装置动作切除一部分负荷，系统的稳定频率( C ) 。 A 保持 47Hz 不变； B 将低于 47Hz ； C 将高于 47Hz ； D 可能低于 47H2 也可 能高于 47Hz 。 12自动低 频减载装置应该分级动作，确定被切除负荷时，应( D ) 。 A 首先切除居民负荷，必要时切除工业负荷； B 首先切除工业负荷，必要时切除居民负荷； C 首先切除重要负荷，必要时切除次要负荷； D 首先切除次要负荷，必要时切除重要负荷。 13级差不 强调选择性，要求减小级差，自动低频减载装置前一级动作后，( B ) 。 A 后一级或两级必须动作； B 允许后一级或两级无选择性动作； C 不允许后一级或两级无选择性动作； D 若不能阻止频率的继续下降，允许后一级或两级动作。 14 通过( A ) ，可以保证基本级动作后频率确实没有回升到恢复频率之上时附加级才动 作。 A 附加级带有 1020s 的 延时； B 基本级带有 1020s 的 延时； C 附加级切除负荷量的合理确定； D 基本级切除负荷量的合理确定。 15一般自 动低频减载装置的基本级动作带有 0.20.5s 的 延 时，目的是( B ) 。 A 尽快和充分发挥自动低频减载装置的作用； B 防让自动低频减载装置的基本级误动作； C 防止自动低频减载装置的附加级误动作； D 防止自动低频减载装置拒动。 三、填空题 1 在电力系 统正常运行 状态下，负 荷变化将引 起（有功功 率）不平衡 ，导致（频率 ）偏离 额定值，因此需要对（电力系统频率和有功功率）进行调节。 2 反应机组 转速变化而 相应调整原 动力阀门开 度的调节是 通过（调速 系统）实现 的，称为 （频率的一次调整）。 3 反应系统 频率变化而相应调整原动力阀门开度的调节是通过 （调频器） 实现的， 称为 （频 率的二次调整）。 4 频率的二 次调整是通过调频器自动操作发电机组调速系统的 （整定机构） ， 改变 调速系统 的（给定值） ，即改变机组的空载运行频率。 5 积差法实现电力系统有功功率调节时， 由于 （ 调频机组的功率改变滞后于频率偏差）， 造 成调频过程缓慢。 6（ 自动调频）解决正 常情况下负 荷变化引起 的系统频率 波动； （自动 低频减负荷 装置）用 于阻止事故情况下的系统频率异常下降。 7 自动低频 减载装置是按照频率下降的不同程度自动断开相应的 （非重要负荷） ， 阻止频率 下降，以便使（频率迅速恢复）的一种安全自动装置。 8 负荷的静 态频率特性是指电力系统的（总有功负荷）与（电力系统频率）的关系。 9 不同性质 的负荷吸收 的有功功率 与频率的关 系有以下三 类（负荷吸 收的有功功 率与频率 无关） 、负荷 吸收的有功 功率与频率 的一次方成 正比、负荷 吸收的有功 功率与频率 的二次方 或（更高次方）成正比。 10负荷吸收的有功功 率随频率变 化的现象称 为（负荷调 节效应） ，一 般可用（负 荷调节效 应系数）来描述。 11 由于负荷的调 节效 应，当 系统 频率下 降时 ，总负 荷吸 收的总 有功 功率（ 随之 下降）；当 系统频率上升时，总负荷吸收的总有功功率（随之上升）。 12 当电力系 统出现功率缺额造成系统频率下降时， 系统频率随时间由额定值变化到稳定频 率的过程，称为（电力系统的动态频率特性） ， 这一过程是（按照指数）规律变化的。 13当电力系统出现较 大功率缺额 时，如果只 靠（负荷调 节效应进行 补偿） ，系统 将不能稳 定运行。 14 系统频率 下降的程度和速度反映功率缺额的多少， 系统频率下降的程度越严重、 速度 （越 快） ，说明功 率缺额（越严重）。 15 自动低 频减载装置应（ 分级） 动 作， 即当系统频率下降到一定数值， 自动低频减载装置 相应级动作如果仍然（不能阻止频率的下降） ，则下一级再动作。 16 自动低 频减载装置第 n 级动作切除一定负荷后，可能出现三种结果： （系统频 率开始回 升） 、系统频 率不再下降、 （系统频率继续下降）。 17 为了使自 动低频减载装置在最大功率缺额情况下切除负荷后， 系统恢复频率不会高于额 定频率。自动低频减载装置的切除负荷总量应（小于最大功率缺额）。 18提高 自 动低频减载装置的首级动作频率， 有利于抑制 （频率下降深度）和有效 （ 恢复 系 统频率） ，但 不利于充分 利用系统的 （旋转备用 容量）和防 止（频率短 时波动）引 起自动低 频减载装置误动作。 19 自动低 频减载装置的（末级动作频率）应由系统所允许的最低频率下限确定。 20 自动低 频减载装置动作频率级差的确定有两种原则， 即 （级差强调选择性）和（ 级差 不 强调选择性）。 21 自动低 频减载装置动作， 如果切除负荷过少， 则 （不能 很好发挥自动低频减载装置的作 用） ；如果切 除负荷过多，则（恢复频率高于希望值）。 22 根据自 动低频 减载 装置的 配置 ，当系 统频 率降低 到 i f 时，全系 统发 电厂或 变电 所内 的 （第 i 级自动 低频减载装置）均动作，断开（各自相应的负荷 cuti P ）。 23 可能造 成自动低频减载装置误动作的原因有： 系统短路故障时造成频率下降、 突然切除 机组或（增加负荷） 、供 电电源中断时（负荷反馈）。 24电压突 然变化时因低频继电器（触点抖动）也可能造成自动低频减载装置误动作。 25 采用按 频率自动重合闸， 当系统频率恢复时重新自动投入误切除的负荷，目的是 （ 纠正 自动低频减载装置的误动作）。 四、问答题 1 电力系统 有功功率平衡的含义是什么？ 答： 电力系统稳态运行时有功功率处于平衡状态是指， 系统内所有发电机组发出的有功功率 总和， 与系统内所有负荷消耗( 包括网损) 的有功功率总和相等， 全系统有统一的稳定额定频 率。 2 电力系统 频率调整有何意义？ 答：电力系统调频的意义( 必要性) ： (1) 使电力系统总发电功率随时跟踪负荷的变化，时刻保持电力系统的有功功率平衡，维持系统频率在额定值水平； (2)是电力系统经济调度的重要组成部分。 3 电力系统 调频为什么分为一次调整和和二次调整？有什么主要区别？ 答： 电力系统稳态运行时的频率调整可以通过频率的一次调整和二次调整实现。 当系统负荷 发生变化时， 系统中各发电机组均按照自身的静态调节特性， 不分先后同时通过各自的调速 系统实施调整， 这就是频率的一次调整， 频率的一次调整是有差调整。 所以， 当负 荷变动较 大时， 频率一次调整结束时， 稳态频率偏离额定值较大， 可能超出允许范围。 此时要想使 频 率回到额定值附近， 必须移动静态调节特性， 即改变调速系统的给定值， 这是由频率的二次 调整实现的。 不论是频率的一次调整还是二次调整， 最终都是作用于发电机组原动力调节阀门的开度， 即 通过发电机调速系统实现的。 但一次调整反应机组的转速变化而动作， 调整结果表现为在某 一条静态特性上运行点的移动， 调整结束时频率偏离额定值； 二次调整则反应系统频率变化 而动作，调整结果表现为一条静态特性的平移，调整结束时频率偏差很小或趋于零。 4 调频厂的 选择有什么原则？ 答： 调频厂或调频机组选择时， 应考虑有足够的调整容量， 有足够快的调整速度， 同时考 虑 系统的经济运行原则和安全运行原则。 5 积差调频 法( 同步时间法) 有什么特点？ 答：积差调频法特点： （1 ） 调频结束时 0 = f ， 各调频机组承担的计划外负荷由调频功率比例系数决定功率分配； （2) 调频机组的功率改变量 P 由频率偏差 f 的积分值决定，所以 P 落后于 f 。 6 联合电力 系统调频有哪些方法？ 答：联合电力系统调频方法： (1)按系统的频率差要求进行调节； (2)按系统内部联络线上交换功率的偏差要求进行调节； (3)既按系统的频率差要求，又按系统内部联络线上交换功率的偏差要求进行调节。 7 事故性频 率下降对电力系统有哪些危害？ 答：(1)系统频率下降使汽轮机叶片受损； (2) 系统频率下降使厂用电异步电动机的生产率下降，使发电机出力下降，严重时造 成 电力系统频率崩溃； (3) 系统频率下降使某些励磁系统的励磁电压下降，影响系统的电压水平，严重时造 成 电力系统电压崩溃。 8 电力系统 频率崩溃是怎样产生的？ 答： 系统频率下降时， 异步电动机转速和输出功率会下降， 当系统频率下降到 4847Hz 时， 发电厂的给水泵、 循环水泵、 送风机、 吸风机等厂用电动机的生产率显著下降， 几分钟后 发 电机的出力降低， 导致系统的有功缺额进一步增加， 系统频率进一步下降。 如果这种恶性循 环得不到控制，将造成电力系统频率崩溃。 9 电力系统 为什么装设自动低频减载装置？ 答：当事故情况下的电力系统出现有功功率缺额时，将造成系统频率下降，影响电能质量， 使系统中运行的旋转设备受损， 严重时可能引起频率崩溃或电压崩溃。 为了保证电力系统安 全运行， 保证电能质量， 电力系统中广泛采用自动低频减负荷装置， 它是阻止事故情况下频 率异常下降的有效措施。 10自动低 频减载装置的作用有哪些？ 答：(1)保证电力系统的安全稳定运行；(2)保证重要负荷用电。 11 为什么 频率严重下降能够引起电压崩溃? 答： 系统频率下降使发电机的转速降低， 对某些励磁系统来说， 励磁电压相应降低， 造成 系 统电压随之降低。当系统频率下降到 4645Hz 时，由于发电机转速低于额定转速较多，一 般的自动调节励磁系统将不能保证发电机的额定电压。 如果频率进一步下降、 将出现快速的 电压下降、不能维持电力系统的并联稳定运行，造成系统的电压崩溃。 12为什么 在不同电力系统、不同季节，负荷调节效应系数可能不同? 答： 负荷调节效应系数描述系统总负荷吸收的有功功率随频率变化的程度， 由于不同类型负 荷， 吸收的有功功率与频率的关系不同， 当负荷的组成不同时， 负荷调节效应系数就会不同， 而在不同的电力系统、 不同的季节， 负荷的组成都可能存在区别， 因此负荷调节效应系数可 能不同。 13什么是 负荷的静态频率特性和电力系统动态频率特性？各有什么特点？ 答：负荷的静态频率特性反映电力系统的总有功负荷随系统频率变化的关系。 具有特 点： (1) 由于负荷组成是多样的，不同性质的负荷吸收的有功功率与频率的关系不同，所 以 负荷的静态频率特性是非线性的； (2) 电力系统的总有功负荷随系统频率变化程度采用负荷调节效应系数描述，由于负 荷的组成随地区和季节变化，所以不同电力系统、不同季节的负荷调节效应系数不同。 电力系统的动态频率特性反映系统频率下降时，随时间的变化过程。 具有特点： (1) 系统频率按照指数函数的规律下降，即初始阶段频率下降较快，越接近稳定频率 ， 频率的下降速度越慢； (2) 频 率下降速度由系统频率变化的时间常数决定，与系统等值发电机的惯性常数和 负 荷调节效应系数有关； 14负荷调 节效应和自动按频率减负荷的作用是否相同？有什么区别？ 答：负荷调节效应和按频率自动减负荷的作用不相同。 虽然负荷调节效应和按频率自动减负荷的结果都能够使系统频率稳定， 且稳定频率低于额定 频率，但两者存在本质区别： 负荷调节效应是利用负荷本身具有的特性， 在电力系统出现功率缺额， 系统频率下降时自动 减少吸收的有功功率， 当负荷减少吸收的有功功率与系统的功率缺额相等时， 系统频率稳定 不再下降。 显然， 如果系统功率缺额严重， 负荷调节的结果， 系统稳定频率低， 往往不能 维 持系统的安全运行。 按频率自动减负荷是利用一种安全自动装置， 在电力系统出现功率缺额， 按照系统频率下降 的不同程度，自动切除部分负荷，当切除的负荷接近系统功率缺额时，系统频率不再下降， 而且回升， 最后稳定在低于额定频率的数值。 显然， 如果系统功率缺额严重， 切除负荷量 相 应加大，稳定频率将不会威胁系统安全运行。 15自动低 频减载装置为什么要分级动作? 答： 自动低频减载装置的分级动作， 即当系统频率下降到一定值时， 自动低频减载装置的相 应级动作切除一定数量的负荷，如果仍然不能阻止频率下降，则下一级再动作，依次类推， 直至频率不再下降。 实际电力系统出现功率缺额时， 不是每一次都是最大功率缺额 max . cut P ， 自动低频减载装置动作也不是每一次都需要切除 max . cut P ， 而是 应该 依 据实 际的 有功功率缺 额切除相应数量的负荷， 使自动低频减载装置动作后系统的恢复频率不超过希望值。 因此自 动低频减载装置采用分级动作， 逐级动作切除负荷， 使切除的负荷量逐步接近系统的实际功 率缺额。 16 为什么 自动低频减载装置的切除负荷总量应该小于系统的最大功率缺额? 答： 自动低频减载装置的切除负荷总量是当系统出现最大功率缺额时， 自动低频减载装置动作能够切除的最多负荷量。从尽可能少切除负荷出发，一般要求自动低频减载装置动作后， 系统的稳定频率， 即恢复频率能够保证系统不失去稳定， 可以低于额定频率， 再经过运行人 员的进一步调整， 使电力系统恢复正常运行。 因此自动低频减载装置的切除负荷总量应该小 于系统的最大功率缺额。 17 自动低 频减载装置分级动作切除负荷的顺序应怎样确定? 答：(1) 首先切除次要负荷，且切除后不影响设备和人身安全，不会影响电力系统中其他设 备的安全运行，防止造成设备过载及其功率的重新不合理分配； (2)必要 时切除部分较为重要的负荷。 18 什么是 自动低频减载装置的选择性? 答；自动低频减载装置的选择性包括两个含义： (1)各级 按顺序动作， 即前一级动作后， 如果不能阻止频率继续下降， 后一级才能动作 ； (2)各级 动作切除相应负荷后，频率回升的最大值接近希望值。 19 自动低 频减载装置的延时可以防止什么情况下的装置误动？ 答： 系统振荡时频率短时偏离额定值； 系统发生短路时， 非周期分量和谐波影响造成波形畸 变产生频率误差； 负荷突变造成频率波动； 频率继电器触点抖动； 系统旋转备用没有发挥作 用之前。 五、综合分析题 见教材。