发电机功频特性分析

1.发电机的功频特性

发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。因此，发电机组的功频特性取决于调速系统的特性。当系统的负荷变化引起频率改变时，发电机组的调速系统工作，改变原动机进水量（或进汽量），调节发电机组的输入功率以适应负荷的需要。由于频率的变化而引起的发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率——频率特性。

当发电机组配有调速系统时，发电机组功频特性，如图5-3所示。当发电机以额定频率fn运行时，其输出功率为PGa；当系统负荷增加而使频率下降到f1时，则发电机组由于调速器的作用，使发电机输出功率增加到PGb。由此可见，对应于频率下降Δf，发电机组的输出功率增加为ΔPG。显然，这是一种有差调节，其特性称为有差调节特性。特性曲线的斜率为

图5-3　发电机的功频特性

式中 R——发电机组的调差系数。

负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反。

调差系数用标么值表示时，可表示为

或写成

式（5-9）又称为发电机组静态调节方程。

在计算功率与频率的关系时，通常采用调差系数的倒数，即

式中 KG*——发电机组的功频特性系数。

当用有名值表示时，可表示为

2.调差特性与机组间有功功率分配的关系

调差特性与机组间有功功率分配的关系，如图5-4所示。图中表示两台发电机并联运行的情况，直线1代表1号发电机组的调节特性，直线2代表2号发电机组的调节特性。

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图5-4　两台发电机并联运行有功功率分配关系图

假设此时系统总负荷为∑PL，如图中CB的长度所示，系统频率为fn，1号机组承担的负荷为P1，2号机组承担的负荷为P2。于是有

P1+P2=∑PL

当系统负荷增加后，经过调速器的调节，系统频率稳定在f1，此时1号发电机组的负荷为P′1，增加了ΔP1；2号发电机组的负荷为P′2，增加了ΔP2，两台发电机增量之和等于ΔPL。

根据式（5-9），可得

式（5-12）表明，发电机组的功率增量用各自的标么值表示时，在发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。调差系数小的机组承担负荷增量标么值大，而调差系数大的机组承担的负荷增量标么值要小。

上述结论可以推广到系统中的多台发电机组并联运行的情况，按式（5-9），得到系统中第i台发电机组的调节方程为

对式（5-13）求总和，并计及稳态时整个系统内频率的变化Δf是相同的，则得

如用一台等值机组来代替，则有

式中 P∑n——系统总额定容量；

R∑——系统等值机组的调差系数。

对式（5-13）及式（5-14）进行比较，可得系统的等值调差系数为

由式（5-13）及式（5-15）可得

所以，当系统中负荷变化后，每台发电机组所承担的功率可按下式确定