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柴油發(fā)電機并機功率平衡的研究
2017-11-11 閱讀(132)
柴油發(fā)電機組并機運行首先應滿足功率均勻分配的要求。功率均勻分配包含有功功率和無功功率分配兩個方面。如果功率分配出現(xiàn)較大的不平衡，無論是有功功率還是無功功率，都不僅會影響機組運行的效率和經(jīng)濟性，而且甚至會引起整個電網(wǎng)的故障。因此研究同步發(fā)電機并機后的功率平衡問題有著非常重要的意義。本文重點闡述引起發(fā)電機并機后功率不平衡的原因，并從原理以及實例上分析、解決這些不平衡的問題。
一、柴油發(fā)電機并機后功率不平衡的影響
在偏遠地區(qū)或者工地，經(jīng)常用到使用柴油發(fā)電機的情況。而在供電系統(tǒng)的日常管理中，由于所需功率增大時經(jīng)常需將兩臺或以上發(fā)電機組并機運行的情況。如果沒有裝設保障功率平衡的系統(tǒng)，會出現(xiàn)有功功率和無功功率分配不均的現(xiàn)象，特別是無功功率分配不均的情況，即一機組顯容性，一機組顯感性，機組承受負載電流過大，出現(xiàn)逆功現(xiàn)象，嚴重時造成電流劇增，導致并車解列。造成這種故障有多方面原因，解決起來也比較復雜。
二、發(fā)電機并機后功率平衡理論分析
1. 有功功率的調(diào)節(jié)。
可見，要改變發(fā)電機輸出給電網(wǎng)的有功功率 ，就必須改變原動機提供的動力轉矩，這一改變可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的油門來達到。當功角處于0到 范圍內(nèi)事，隨著 的增大， 反而減小，電磁功率無法與輸入的機械功率相平衡，發(fā)電機轉速越來越大，發(fā)電機失去同步，故在這一區(qū)間發(fā)電機不能穩(wěn)定運行。
2.并網(wǎng)運行時無功功率的調(diào)節(jié)。
由同步發(fā)電機的V形曲線，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以達到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機無功功率的目的。當在某一欠勵狀態(tài)開始增加勵磁電流時，發(fā)電機輸出的超前無功功率開始減少，電樞電流中的無功分量開始減少；達到正常勵磁狀態(tài)時，無功功率變?yōu)榱?，電樞電流中的無功分量也變?yōu)榱悖藭r ；如果繼續(xù)增加勵磁電流，發(fā)電機將輸出滯后性的無功功率，電樞電流中的無功分量又開始增加。電樞電流隨勵磁電流的變化關系表現(xiàn)為一個V形曲線。V形曲線是一簇曲線，每一條V形曲線對應一定的有功功率。V形曲線上都有一個zui低點，對應 的情況。將所有的zui低點連接起來，將得到 對應線，該線左邊為欠勵狀態(tài)，功率因數(shù)超前，右邊為過勵狀態(tài)，功率因數(shù)滯后。
三、保障并機發(fā)電機有功功率和無功功率平衡的解決方法
1.有功平衡
在實際運用中，中油海某海洋石油平臺根據(jù)并機需要，給每臺發(fā)電機的配電板加入了相同的有功功率分配模塊LOAD SHARER T4800。首先將T4800頻率，電壓，電流等參數(shù)設置相等，然后通過檢測每臺發(fā)電機的有功功率后，經(jīng)過內(nèi)部模塊對比后，做出相應動作：如果兩臺發(fā)電機中的某一臺轉速低于設定值，連接在輸出端子上的繼電器動作，控制回路由24V電源供電，直接控制發(fā)電機油門大小，使得該發(fā)電機轉速加快，直到達到設定值，如果某一臺轉速過快，保持同樣的轉速，也就達到了有功分配的平衡。在長時間的應用中，驗證了兩臺發(fā)電機在該模塊作用下能保持同轉速1500r/min穩(wěn)定運行。
2 .無功平衡
為了保持無功功率平衡，在三臺主發(fā)電機每個機組上都加裝了可控硅自動電壓校正器(簡稱AVR)的相復勵自激勵磁系統(tǒng)VR6，這種系統(tǒng)具有迅速建立發(fā)電機電壓、調(diào)壓指標高等優(yōu)點。發(fā)電機間無功功率的分配取決于發(fā)電機的勵磁特性，為使無功功率分配均勻，AVR又采用了調(diào)差裝置來保持發(fā)電機組的無功電流分配。原理是當無功電流增大或減小時，利用調(diào)差裝置控制勵磁電流使得無功電流得到有效的平衡。
調(diào)差裝置的工作原理。它由電流互感器LH、可調(diào)電阻IR、單相測量變壓器組成TV組成，測量變壓器TV原邊接在發(fā)電機的A、C相上，電流互感器LH的原邊接到B相線路。電阻IR接在電流互感器的副邊，它的壓降就是調(diào)差裝置的輸出。調(diào)差裝置的輸出端和電壓校正器電壓檢測電路中的單相測量變壓器TV副邊串聯(lián)連接，調(diào)差裝置的輸出端和單相測量變壓器TV副邊的電壓為Uz。Uz是決定勵磁電流的，當兩機間達到瞬間平衡后，2號副機無功電流稍有增加，Uz也增加，勵磁電流減小，對于單臺發(fā)電機來說，其電壓也隨之下降，使得無功電流又降了下來，zui終達到平衡。在中油海平臺的應用中，兩臺發(fā)電機的并機運行時保持功率因數(shù)在0.90―0.95之間運行，功率因數(shù)相差不到0.03，非常接近。
四、結語
通過試驗，發(fā)現(xiàn)在未加入功功率分配模塊LOAD SHARER T4800和VR6調(diào)壓板前，兩臺發(fā)電機會出現(xiàn)功率分配嚴重不均，甚至有時候會出現(xiàn)一臺機組呈容性，一臺感性的現(xiàn)象，各種參數(shù)不穩(wěn)定，不能實現(xiàn)發(fā)電機并機持續(xù)。加入上述兩種組件以后，效果明顯，兩臺機組能保持功率基本平衡，并且完夠滿足并機長時間穩(wěn)定運行。對多臺發(fā)電機并機運行有著重要的指導意義。
