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上海伊誊实业有限责任公司
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柴油发电机并机功率平衡的研究
2017-11-11 阅读(110)
柴油发电机组并机运行首先应满足功率均匀分配的要求。功率均匀分配包含有功功率和无功功率分配两个方面。如果功率分配出现较大的不平衡，无论是有功功率还是无功功率，都不仅会影响机组运行的效率和经济性，而且甚至会引起整个电网的故障。因此研究同步发电机并机后的功率平衡问题有着非常重要的意义。本文重点阐述引起发电机并机后功率不平衡的原因，并从原理以及实例上分析、解决这些不平衡的问题。
一、柴油发电机并机后功率不平衡的影响
在偏远地区或者工地，经常用到使用柴油发电机的情况。而在供电系统的日常管理中，由于所需功率增大时经常需将两台或以上发电机组并机运行的情况。如果没有装设保障功率平衡的系统，会出现有功功率和无功功率分配不均的现象，特别是无功功率分配不均的情况，即一机组显容性，一机组显感性，机组承受负载电流过大，出现逆功现象，严重时造成电流剧增，导致并车解列。造成这种故障有多方面原因，解决起来也比较复杂。
二、发电机并机后功率平衡理论分析
1. 有功功率的调节。
可见，要改变发电机输出给电网的有功功率 ，就必须改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节发电机的油门来达到。当功角处于0到 范围内事，随着 的增大， 反而减小，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，发电机失去同步，故在这一区间发电机不能稳定运行。
2.并网运行时无功功率的调节。
由同步发电机的V形曲线，通过调节励磁电流可以达到调节同步发电机无功功率的目的。当在某一欠励状态开始增加励磁电流时，发电机输出的超前无功功率开始减少，电枢电流中的无功分量开始减少；达到正常励磁状态时，无功功率变为零，电枢电流中的无功分量也变为零，此时 ；如果继续增加励磁电流，发电机将输出滞后性的无功功率，电枢电流中的无功分量又开始增加。电枢电流随励磁电流的变化关系表现为一个V形曲线。V形曲线是一簇曲线，每一条V形曲线对应一定的有功功率。V形曲线上都有一个zui低点，对应 的情况。将所有的zui低点连接起来，将得到 对应线，该线左边为欠励状态，功率因数超前，右边为过励状态，功率因数滞后。
三、保障并机发电机有功功率和无功功率平衡的解决方法
1.有功平衡
在实际运用中，中油海某海洋石油平台根据并机需要，给每台发电机的配电板加入了相同的有功功率分配模块LOAD SHARER T4800。首先将T4800频率，电压，电流等参数设置相等，然后通过检测每台发电机的有功功率后，经过内部模块对比后，做出相应动作：如果两台发电机中的某一台转速低于设定值，连接在输出端子上的继电器动作，控制回路由24V电源供电，直接控制发电机油门大小，使得该发电机转速加快，直到达到设定值，如果某一台转速过快，保持同样的转速，也就达到了有功分配的平衡。在长时间的应用中，验证了两台发电机在该模块作用下能保持同转速1500r/min稳定运行。
2 .无功平衡
为了保持无功功率平衡，在三台主发电机每个机组上都加装了可控硅自动电压校正器(简称AVR)的相复励自激励磁系统VR6，这种系统具有迅速建立发电机电压、调压指标高等优点。发电机间无功功率的分配取决于发电机的励磁特性，为使无功功率分配均匀，AVR又采用了调差装置来保持发电机组的无功电流分配。原理是当无功电流增大或减小时，利用调差装置控制励磁电流使得无功电流得到有效的平衡。
调差装置的工作原理。它由电流互感器LH、可调电阻IR、单相测量变压器组成TV组成，测量变压器TV原边接在发电机的A、C相上，电流互感器LH的原边接到B相线路。电阻IR接在电流互感器的副边，它的压降就是调差装置的输出。调差装置的输出端和电压校正器电压检测电路中的单相测量变压器TV副边串联连接，调差装置的输出端和单相测量变压器TV副边的电压为Uz。Uz是决定励磁电流的，当两机间达到瞬间平衡后，2号副机无功电流稍有增加，Uz也增加，励磁电流减小，对于单台发电机来说，其电压也随之下降，使得无功电流又降了下来，zui终达到平衡。在中油海平台的应用中，两台发电机的并机运行时保持功率因数在0.90―0.95之间运行，功率因数相差不到0.03，非常接近。
四、结语
通过试验，发现在未加入功功率分配模块LOAD SHARER T4800和VR6调压板前，两台发电机会出现功率分配严重不均，甚至有时候会出现一台机组呈容性，一台感性的现象，各种参数不稳定，不能实现发电机并机持续。加入上述两种组件以后，效果明显，两台机组能保持功率基本平衡，并且完够满足并机长时间稳定运行。对多台发电机并机运行有着重要的指导意义。
