【电力考试】电力系统频率与电压的关系

2023-03-07 百战团队

电压和频率是电网中最为重要的两项指标，是正弦波的两个衡量量，就像你衡量一个东西好坏的两个标准，二者应该说是并列平行的关系。不过，我想说二者最大的联系应该是在电网稳定性上。下面，来分析分析电压和频率。　　电压和频率分别用来衡量无功功率与有功功率是否满足负荷要求的标准。首先说说频率，频率关系到整个系统是否有功功率平衡，单机系统可以用功角稳定概念来解释，多机系统可以用相对功角来解释。当系统发生故障时，可以通过观察系统的频率是否偏差来衡量系统的稳定性，即小扰动回归到原有的频率和相角，大扰动建立新的稳定点，但是频率仍保持50Hz，发电机的相对相角可以改变。总之，频率的稳定现在已经比较成熟，关键是对电力系统稳定性解释还没有更为先进的理论。再说说电压，电压是整个系统最为飘忽的量，我们通常说电压与系统无功功率有关，当然这只是一方面，更为准确的说法是系统稳定运行时电压与无功功率平衡有关。电压的稳定是一个很复杂的概念，电压的稳定还与负荷的功率接受有关，负荷可以用感应电机模型代替，其P-U曲线是一个 ““电压不断下降的过程中是一个先增大后减小的过程，负荷吸收的功率在P增长的范围内电压都是可以稳定的，但是负荷吸收功率大于那个Pm从而导致在P下降的范围时，系统的电压就开始失去稳定，这种现象某种程度上比频率失去稳定更为严重，不仅造成全网电压偏低甚至全网断电，同时频率也在下降过程中无法稳定。　　说到这里，应该明白了频率实际上比较好控制，而电压却不怎么好控制，它可以说是关系到整个电网生死存亡的量。一言以蔽之，电压稳定是频率稳定的前提。　　系统无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。因此，电力系统运行时就需要满足额定电压下的系统无功功率平衡。至于有功功率与频率之间的关系就是，负荷有功功率变大，系统频率就会下降，反之负荷有功功率减小，系统频率就会升高。　　最后，对于频率与电压之间的关系，电力系统中比较重要的两个参数就是他们，二者必须时刻保持在一定的范围内，否则，电力系统的稳定性就会遭到破坏。这也就是为什么系统必须保持有功功率与无功功率平衡的原因。　　如果系统的频率下降时，发电机发出的无功功率将会减少（因为发电机的电势与频率的平方或三次方成正比关系）；而变压器和异步电动机励磁所需要的无功将会增加，绕组的无功功率损耗会减少；线路电容充电功率和电抗的无功损耗都要减少。但总的来说系统无功需求会略有增加。则在频率下降时，如果系统无功不足电压会下降；相反频率上升系统电压会上升。　　如果系统电压水平提高，负荷所需的有功功率将会增加，电网损耗会略有减少，但系统总的有功需求会增加。如果有功电源不充足，此时就会引起频率下降。相反，系统电压降低，频率会有所升高。另外，对于系统出现由于功率不足而出现的频率与电压都偏低时，应当首先解决有功平衡问题，即先调整系统频率到正常值，因为，频率的提高能较少无功缺额，这对调整电压是有利的。如果先去提高电压，就会扩大有功缺额，导致频率继续下降，直至系统崩溃。

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