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第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
一、选择题
1、属于电力系统安控装置的是（B）。
A.自动准同期装置 B.自动低频减载装置 C.励磁调节器 D.调速器 2、自动低频减载装置是电力系统在（A）。
A.事故情况下解决有功功率缺额的一种技术措施 B.正常情况下解决有功功率缺额的一种技术措施 C.事故情况下解决无功功率缺额的一种技术措施 D.正常情况下解决无功功率缺额的一种技术措施 3、系统频率崩溃的主要原因是（A）。
A.厂用电输出功率随频率下降 B.系统振荡
C.发电机失磁 D.继电保护拒动或误动
4、低频减载装置正确地全部切除所挂接的负荷之后，电力系统频率通常会（C）。
A.大于50Hz B.等于50Hz
C.在恢复频率附近 D.在末级动作频率附近
5、电力系统出现较大有功缺额并立即切除部分负荷后，一定会出现的现象是（B）。
A.频率上升 B.频率变化率减缓 C.频率不升不降 D.频率继续下降
6、自动低频减载装置动作后希望系统频率恢复到（B）。
A.49.5Hz以下 B.49.5～50Hz C.50Hz D.50Hz以上
7、电力系统可能出现的最大有功功率缺额?P。 hmax与自动低频减载装置的切除负荷总量?PLmax的关系为（A）
A. ?Phmax>?PLmax B.?Phmax
8、在以高温高压火电厂为主的电力系统中，自动低频减载装置的末级动作频率一般为（B）。
A.45~45.5Hz B. 46~46.5Hz C. 47~47.5Hz D. 48~48.5Hz 9、自动低频减载装置的基本级动作延时一般为（A）。
A.0.1~0.2秒 B.0.2~0.5秒 C.0.5~1.0秒 D.1.0~1.5秒 10、我国电力系统220kV及以上线路的故障类型中，有接近90%的故障是（D）。
A. 三相短路 B.两相短路 C.两相接地短路 D.单相接地短路 11、在330kV~500kV线路中，一般情况下应装设（C）。
A.单相自动重合闸装置 B.三相自动重合闸装置 C.综合自动重合闸装置 D.单相和三相自动重合闸 12、单侧电源线路的自动重合闸的主要特点是（C）。
A. 存在同步问题 B.能存在可能不存在同步问题 C.不存在同步问题 D.以上均不正确
13、双电源线路配置重合闸装置除满足基本要求外，还应考虑（D）。
A. 电压幅值 B.有功功率匹配 C.无功功率匹配 D.同步问题 14、当在双电源线路上装设无电压检定和同步检定重合闸时，如果线路发生瞬时性故障，线路两侧重合闸的动作顺序是（B）。
A.同步侧先合，无压侧后合 B.无压侧先合，同步侧后合 C.两侧同时合 D.一侧合，另一侧不合 15、自动重合闸装置的起动原理是（D）。
A.短路电流起动 B.断线起动 C.低频起动 D.低电压起动 16、能够为事故分析提供原始资料的自动装置是（D）。
A.振荡解列装置 B.低压解列装置 C.低频解列装置 D.故障录波装置
二、填空题
1、当电厂发出的有功功率不满足用户要求出现缺额时，系统频率就会下降。 2、当电力系统因事故而出现严重的有功功率缺额时，其频率将随之急剧下降。
3、电力系统频率降低较大时会对系统造成的影响：汽轮机叶片产生裂纹或断裂、发生频率崩溃和电压崩溃现象。
4、运行经验表明，某些汽轮机在长时期低于频率49~49.5Hz以下运行时，叶片容易产生裂纹，当频率低到45Hz附近时，个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。
5、在电力系统中，对付严重功率缺额事故的重要措施之一是采用自动低频减载装置。
6、电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程，称为电力系统的动态频率特性。
7、当频率下降到47~48Hz时，火电厂的厂用机械（如给水泵等）的出力将显著降低，使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步减少，致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降，这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏，从而造成所谓“频率崩溃”现象。
8、当系统频率降至45～46Hz时，系统电压水平受到严重影响，当某些中枢点电压低于某一临界值，将出现所谓“电压崩溃”现象。
9、当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。
10、自动低频减载装置是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。
11、电力系统允许最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，频率低于46~46.5Hz时，厂用电已不能正常工作；在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。因此，末级的启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。 12、自动低频减载装置采用了分级切除负荷的办法，以适应各种事故条件下系统功率缺额大小不等的情况。 13、电力系统自动低频减载装置一般分散安装在电力系统中相关的发电厂和变电所。 14、电力系统中常用的稳定性控制措施有自动切除发电机、电气制动、自动解列装置等。 15、自动重合闸与继电保护的配合方式有重合闸前加速、重合闸后加速。
三、简答题
1、何谓“频率崩溃”现象？
答：当系统频率下降到47~48Hz时，火电厂的厂用机械（如给水泵等）的出力将显著降低，使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步减少，致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降，这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏，从而造成所谓“频率崩溃”现象。 2、何谓“电压崩溃”现象？
答：当系统频率降至45～46Hz时，系统电压水平受到严重影响，当某些中枢点电压低于某一临界值时，将出现所谓“电压崩溃”现象，系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系统瓦解。 3、说明自动低频减载的工作原理。
答：当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。因此是防止电力系统发生频率崩溃的系统性事故的保护装置。
4、电力系统装设自动低频减载装置的作用是什么？
答：电力系统装设自动低频减载装置的作用是限制系统频率的下降。当电力系统出现较大的功率缺额，频率急剧下降时，动用备用容量往往来不及有效地制止频率的下降，须在电力系统中设置自动低频减载装置，按频率下降的程度自动切除部分负荷，以阻止频率的下降。
5、自动低频减载装置的最大功率缺额如何确定？
答：在确定最大功率缺额时应考虑系统发生最严重事故，出现最大可能的功率缺额时的情况，以保证系统安全运行。由
fh低于
额定值，约为49.5～50Hz之间，所以接到自动低频减载装置最大可能的断开功率?PLmax可小于最大功率缺额?Phmax。当系统负荷PLN、系统最大功率缺额?Phmax已知后，只要系统恢复频率fh确定，就可按式
?P?KP?f?PLmax?hmaxL*LN*，求得接到自动低频减载装置的功率总数?PLmax。
1?KL*?f*于自动低频减载装置是针对事故情况的一种反事故措施，并不要求系统频率恢复至额定值，一般希望它的恢复频率
6、自动低频减载装置为什么要分级动作？
答：由于接到自动低频减载装置的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的。然而，系统的运行方式很多，而且事故的严重程度也有很大差别，对于各种可能发生的事故，都要求自动低频减载装置能作出恰当的反应，切除相应数量的负荷功率，既不过多又不能不足，只有分批断开负荷功率采用逐步修正的办法，才能取得较为满意的结果。因此，自动低频减载装置采用分级动作。
7、何谓级差？级差强调选择性和级差不强调选择性有何差别？
答：级差是指相邻两级动作频率的差值。
选择性确定级差强调各级动作的次序，要在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才动作，否则就是误动作；级差不强调选择性是为了避免频率过恢复或欠恢复，减小级差，增加总的频率动作级数，可能造成两轮无选择性启动。 8、自动低频减载装置为何要设置后备级（特殊级）？
答：为了防止第i级启动切除负荷以后，系统的频率稳定在既低于我们希望的频率恢复极限值 ，但又不足以使下一级动作的频率值上。为消除这种现象，要设置后备级，经延时后切除部分负荷功率，以便使频率能恢复到允许的限值以上。 9、自动低频减载装置在什么情况下可能会发生误动作？应采取什么措施？
答：⑴ 暂态过程引起的误动作。应在装置中设置一个不大的动作时限（通常用0.1~0.2s）以躲过瞬态过程可能出现的误动作。⑵ 负荷反馈引起的误动作。应加电流闭锁、电压闭锁和滑差闭锁。⑶ 当电力系统容量不大、系统中有很大冲击性负荷时，系统频率将瞬时下跌引起误动作。应加滑差闭锁。
对于后两种误动作，有时可不采用电流、电压或滑差闭锁，而简单地采用自动重合闸来补救，即当系统频率恢复时，将被自动低频减载装置所断开的用户按频率分批地进行自动重合闸，以恢复供电。 10、微机型自动低频减载装置的设置有哪两种模式？请说明这两种模式如何应用？
答：集中式和分散式。
集中式是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧装设微机型低频减负荷装置，根据需要可以每段母线配置一个，也可以整个变电站共同使用一个。
分散式是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元中，由保护测控装置根据整定值的要求通过软件的设置直接出口跳闸。
11、何谓故障录波器？
答：在电力系统发生故障或振荡时，自动记录电力系统中有关电气参数变化过程，以便于分析事故原因和研究防止对策的自动装置。正常情况下，故障录波器只进行数据采集，一般不启动录波，只有当发生故障或振荡时才进行录波。 12、故障录波装置的启动条件有哪些？
答：启动条件为：⑴ A、B、C相电压和零序电压突变量启动；⑵ 过压和欠压启动；⑶主变压器中性点电流越限启动；⑷ 频率越限与变化率启动；⑸ 系统振荡启动；⑹ 断路器的保护跳闸信号启动，空触点输入；⑺ 手动和遥控启动。 13、对故障录波器的基本要求有哪些？
答：对于220kV及以上电压电网的故障录波器，有如下要求：⑴ 具有按反应系统发生大扰动的系统电参量幅度及变化率判据而自启动和反应系统动态过程基本结束而自动停止的功能；也能由外部命令而启动和停止；⑵ 每次记录的数据必须随即迅速地转出到中间载体，以迎接可能随之而来的下一次故障数据记录。其内存容量应满足连续在规定时间内发生规定次数的故障时能不间断的存入全部故障数据的要求；⑶ 有足够的抗干扰能力；满足规定的电气量线性测量范围；记录的数据可靠不失真；记录的数据有足够安全性；⑷记录时间带有时标，并适应记录时间同步化要求；⑸ 按要求输出原采样数据和经过处理取得的规定电参量值；⑹ 记录装置本身可靠，便于维护，备品备件容易解决，具有自动测试功能；其绝缘试验标准及抗干扰要求与继电保护装置等同。
对于110kV及以下电压电网的故障录波器，有如下要求：⑴ 只需要在本线路供电范围内故障时启动，即可取过电流启动；⑵ 可以只循环记录规定时间长度和次数的故障数据及波形和故障距离数值，供变电站中央控制机或地区调度中心调用，不存档。内存占满后，执行“先进先出”原则；⑶ 对单母线配出线路特别是10kV线路，一搬不用装设专门的故障录波器，如果条件允许，可以采用分布式保护装置来实现一定长度的故障录波。
四、计算题
1、假设某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系数KL*不变，投入相当于10%负荷或者切除相当于10%负荷的发电机组，两种情况下系统的稳定频率是否相同？为什么？
解：⑴ 投入相当于10%PLN的负荷，总负荷增加到（1+0.1）PLN=1.1PLN，由于发电机出力保持不变，将出现功率缺额0.1PLN，所以，稳定计算频率可计算如下：
f??fN(1?⑵ 切除相当于10%PLN的发电功率，总负荷不变，但由于剩余发电机的出力保持不变，也将出现功率缺额0.1PLN，所以，稳定计算频率可计算如下：
0.1PLN?PL111?)?50(1??)?50(1?)KL*PLNKL*1.1PLN11KL*
f??fN(1?比较上面两个结果，两种情况下系统的稳定频率是不相同的。⑴的稳定频率大于⑵的稳定频率。
2、某电力系统总负荷L?NMW，出现功率缺额V.maxMW，负荷调节效应系数L?。求下列
情况下的结果：⑴ 如果不采取任何措施，求系统的稳定频率？⑵ 如果希望系统的稳定频率为48.5HZ，求应切除多少负荷？
0.1PLN?PL111?)?50(1??)?50(1?)KL*PLNKL*PLN10KL*
P?12500P?2500K?1.5?f?fN解：⑴
?PL2500?50??6.667KL*?PL.N1.5?12500 （Hz）
系统的稳定频率为：
f??50?6.667?43.333 （Hz）
50?48.5?0.0350⑵ P2500?1.5?12500?0.03V.max?KL*PL.N?f*?P??2028.8s.max?1?KL*?f*1?1.5?0.03 （MW）
?f*?接入自动按频率减负荷装置功率总数为2028.8MW。
如果不采取任何措施，系统的稳定频率约为43.3Hz；如果希望系统的稳定频率为48.5HZ，应切除的负荷为2028.8MW。 3、某系统的负荷总功率为PL?5000MW，设想系统最大功率缺额?Phmax?1200MW，设负荷调节效应系数为KL*?2，自动低频减载装置动作后，希望恢复频率为fh?48Hz，求接入低频减载装置的功率总数?PLmax。
50?48?0.04 解：希望恢复频率偏差的标么值为：?f*?501200?2?5000?0.04?PLmax??870(MW)
1?2?0.04接入自动低频减载装置功率总数为870MW，这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于48Hz。