基于電力系統微機型低頻減載裝置原理與應用概述

范開明

摘? 要：電力系統的頻率是電力系統中同步發電機產生的交流正弦電壓的頻率。電力系統的電能質量3個指標分別是電壓、波形與頻率，其中頻率低于或者是高于系統的標準設計值時，就會造成用戶家用電器發生異常甚至燒毀，對于電網來說造成相關保護動作誤動，一旦發生大面積的電網掉負荷會進一步可能造成電壓崩潰，極易發生惡性頻率事故，直致全系統的瓦解。該文所述的低頻減載裝置在系統發生功率缺額，頻率降到允許值以下時，切除部分負荷，壓迫一些水力發電、火力發電機組發出有功功率負荷，使系統頻率盡可能地維持在允許頻率的范圍之內，對保證電力系統安全穩定運行，降低事故損失具有重要意義。

關鍵詞：低頻減載? 頻率? 電能質量

中圖分類號：TM762? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0041-02

電能是目前國民經濟的命脈，保證優質的電能質量是一件艱巨的任務，電力系統低頻運行的危害非常巨大，當電力系統出現功率缺額時，就會出現系統頻率下降，功率缺額越大，頻率降低越多。當有功功率缺額超出了系統正常調節能力時，如不及時采取措施，不僅影響供電質量，而且會給電力系統安全運行帶來嚴重的后果。該文首先介紹了電力系統低頻運行的危害及限制頻率下降的措施，在分析了低頻減載裝置工作原理的基礎上，闡述了低頻減載裝置在現場的實際應用。

1? 低頻運行的危害

電力系統低頻運行的危害有：（1）頻率下降使汽輪機的葉片振動變大，可能會因發生共振而斷裂。（2）使發電機發出的有功功率下降，從而使系統頻率進一步下降，以致出現頻率崩潰。（3）使異步電動機和變壓器的無功消耗增加，系統電壓下降。

2? 限制頻率下降的措施

鑒于以上頻率降低對系統造成的危害，如何有效地進行頻率控制，保證在嚴重事故發生之前，對頻率采取有效限制頻率的下降，使系統保持在有效的頻率范圍內。依據多年的運行經驗，總結如下：

（1）多備用其它機組。

（2）迅速啟動備用機組。

（3）增設保護裝置，當系統出現大面積機組開始甩負荷時，上述要求一時無法保證頻率的下降，因此電力系統中常常設置低頻減載裝置，按頻率下降的程度自動切除部分負荷，以阻止頻率的下降。

3? 低頻減載裝置工作原理

低頻減載裝置全稱為自動按頻率減負荷裝置，可以按照電力系統中頻率下降到程度自定義的頻率數值時，開始保護啟動，自動切除部分負荷。就目前的國內的保護頻率保護裝置一般設置若干基本輪、加速輪和特殊輪。程序內置功能主要以df/dt來判斷切負荷層次，主要劃分有第1輪、第2輪、第3輪，當投放第1輪無法控制時，盡快投入第2輪，當第2輪無法有效地制止頻率的下降，投入第3輪控制。

3.1 對低頻減載裝置基本要求

實際應用中對低頻減載裝置的基本要求如下：

（1）切除過程不宜過快、過急，緩慢有序進行。

（2）切除的負荷應盡可能少，分層次慢慢進行。

（3）變電所的饋電線路使故障變壓器跳閘造成失壓時，低頻減載裝置應可靠閉鎖，不應誤動。

（4）出現小擾動時，不應誤動。

（5）電力系統受諧波干擾時，不應誤動。

3.2 低頻減載動作邏輯

以某一電站低頻減載裝置配置來舉例，它主要有5個輪次，3個特殊輪，2個加速輪，5個基本輪采用順序動作的原則，即動作順序為：第1輪→第2輪→第3輪→第4輪→第5輪，僅當前一輪動作后，下一輪才開始計時。3個特殊輪獨立動作，不受其他輪的限制。當第1輪啟動后，裝置同時檢查當前的加速輪的動作條件，決定是正常減載還是加速減載，2個加速輪分別是加速2輪和加速2、3輪。加速2輪動作時加速第1輪和第2輪;加速2、3輪動作時加速第1輪、第2輪和第3輪。

3.3 低頻減載判別式

頻率緩慢下降時基本輪動作，其判別式如表1所示。

其中，fqls為低頻啟動定值，tq為低頻啟動延時，fls1…fls5分別為低頻第1輪…第5輪定值，t1…t5分別為低頻第1輪…第5輪延時。以上5輪按順序動作，只有前一輪動作后，后一輪才允許動作。3個特殊輪獨立動作，不受其他輪的限制。

4? 低頻減載裝置應用分析

4.1 裝置輸入輸出量

某變電站采用SSP-510型低頻減載裝置，測量母線電壓的頻率，當系統頻率下降，達到裝置啟動值且無閉鎖信號時，動作于線路跳閘。

4.2 裝置閉鎖措施

為防止負荷反饋、高次諧波、電壓回路接觸不良等異常情況下引起裝置低頻誤動作，采取以下閉鎖措施。

（1）低電壓閉鎖。當U≤K2UN時，不進行低頻判斷，閉鎖出口。

（2）滑差閉鎖。利用頻率變化速度df/dt是否超過某一數值來判斷是否進行閉鎖，當-df/dt≥dfls3時，不進行低頻判斷，閉鎖出口，直到頻率再恢復至啟動頻率值以上時才自動解除閉鎖。

（3）頻率差閉鎖。當各相頻率差超過0.2Hz時，不進行低頻判斷，閉鎖出口。

（4）頻率值異常閉鎖。當f<40Hz或f>60Hz時，認為頻率異常，閉鎖出口。

5? 結語

電力系統低頻運行對系統、發電機、用戶均會產生不利影響，當系統備用容量不足以控制頻率的下降時，就要用到低頻減載裝置，按頻率下降的程度自動切除部分負荷，在有條件的情況下，有些地方在切除負荷的同時，可以啟動其他相關的電廠迅速啟動機組，盡可能把負荷拉動上升，盡可能穩定頻率。根據頻率下降快慢選擇動作程序，分為快慢切換輪，主要是為防止切除過多造成電網崩潰可能。同時為防止裝置誤動作，應采取閉鎖措施。為防止裝置過切負荷，應采取過切負荷措施。

參考文獻

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