发电机功率-频率特性解析

发电机的功率-频率特性通常理解为发电机组中原动机机械功率的功频静特性。

发电机的频率调整是由原动机的调整系统来实现的。当原动机未配置自动调速系统时，其机械功率Pm与角速率ω或频率f的关系为

式中，各变量均为标幺值，C1和C2等均为常数。

式(4-4)可以用图4-2所示的曲线表示。从图中可知，只有转速或频率处于额定情况时，机械功率Pm才达到最大值。这时发电机的输出功率PG也最大。

原动机配置自动调速系统后，它的调速器随机组转速的变动不断改变进汽量或进水量，使原动机的运行点不断从一条功频静特性曲线向另一条功频静特性曲线过渡，如图4-3(a)所示。图4-3(a)中的曲线分别对应不同进汽量或进水量的发电机的静态频率特性。

这种频率随发电机功率增大而有所降低的特性，是线性的，称为发电机的功率-频率静特性，简称发电机的功频静特性，如图4-3(b)所示。调速器系统又称为发电机组的频率一次调整系统，或一次调频系统，是自动进行的。

图4-2　未配置自动调速系统的原动机的功频静特性

图4-3　发电机的功频静特性

(a)功频静特性曲线；(b)有调速器时的功频静特性

发电机的功频静特性的直线的斜率为负数，即

KG称为发电机的单位调节功率，单位为MW/Hz，功率增加和频率上升为正，反之为负，这样使KG始终为正数，它的标幺值表示为

式中，PGN——发电机的额定功率；(www.xing528.com)

fN——系统额定频率；

ΔPG——发电机功率变化量；

Δf——系统频率变化量。

发电机的单位调节功率的倒数称为发电机组的调差系数，其表达式为

式中，f0——空载时的频率；

fN——额定功率PGN时的频率。

负号表示发电机输出功率的变化和频率变化的方向相反。

调差系数也可以用百分数形式表示，即

发电机的调差系数σ%或单位调节功率KG*是可以整定的，一般整定为：汽轮发电机组σ%＝4%～5%，水轮发电机组σ%＝2%～4%。

发电机二次调频是通过调频器来实现的。调频器作用的效果就是改变发电机组的功频静特性，使由一次调整的功频静特性平行移动，如图4-4所示。

图4-4　有二次调整时的功频静特性