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柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)功率平衡的研究
2017-11-11 閱讀(121)
柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行首先應(yīng)滿(mǎn)足功率均勻分配的要求。功率均勻分配包含有功功率和無(wú)功功率分配兩個(gè)方面。如果功率分配出現(xiàn)較大的不平衡，無(wú)論是有功功率還是無(wú)功功率，都不僅會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行的效率和經(jīng)濟(jì)性，而且甚至?xí)鹫麄€(gè)電網(wǎng)的故障。因此研究同步發(fā)電機(jī)并機(jī)后的功率平衡問(wèn)題有著非常重要的意義。本文重點(diǎn)闡述引起發(fā)電機(jī)并機(jī)后功率不平衡的原因，并從原理以及實(shí)例上分析、解決這些不平衡的問(wèn)題。
一、柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)后功率不平衡的影響
在偏遠(yuǎn)地區(qū)或者工地，經(jīng)常用到使用柴油發(fā)電機(jī)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(shí)經(jīng)常需將兩臺(tái)或以上發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行的情況。如果沒(méi)有裝設(shè)保障功率平衡的系統(tǒng)，會(huì)出現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率分配不均的現(xiàn)象，特別是無(wú)功功率分配不均的情況，即一機(jī)組顯容性，一機(jī)組顯感性，機(jī)組承受負(fù)載電流過(guò)大，出現(xiàn)逆功現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成電流劇增，導(dǎo)致并車(chē)解列。造成這種故障有多方面原因，解決起來(lái)也比較復(fù)雜。
二、發(fā)電機(jī)并機(jī)后功率平衡理論分析
1. 有功功率的調(diào)節(jié)。
可見(jiàn)，要改變發(fā)電機(jī)輸出給電網(wǎng)的有功功率 ，就必須改變?cè)瓌?dòng)機(jī)提供的動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，這一改變可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的油門(mén)來(lái)達(dá)到。當(dāng)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(wú)法與輸入的機(jī)械功率相平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越大，發(fā)電機(jī)失去同步，故在這一區(qū)間發(fā)電機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行。
2.并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。
由同步發(fā)電機(jī)的V形曲線，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的目的。當(dāng)在某一欠勵(lì)狀態(tài)開(kāi)始增加勵(lì)磁電流時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的超前無(wú)功功率開(kāi)始減少，電樞電流中的無(wú)功分量開(kāi)始減少；達(dá)到正常勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，無(wú)功功率變?yōu)榱悖姌须娏髦械臒o(wú)功分量也變?yōu)榱?，此時(shí) ；如果繼續(xù)增加勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)將輸出滯后性的無(wú)功功率，電樞電流中的無(wú)功分量又開(kāi)始增加。電樞電流隨勵(lì)磁電流的變化關(guān)系表現(xiàn)為一個(gè)V形曲線。V形曲線是一簇曲線，每一條V形曲線對(duì)應(yīng)一定的有功功率。V形曲線上都有一個(gè)zui低點(diǎn)，對(duì)應(yīng) 的情況。將所有的zui低點(diǎn)連接起來(lái)，將得到 對(duì)應(yīng)線，該線左邊為欠勵(lì)狀態(tài)，功率因數(shù)超前，右邊為過(guò)勵(lì)狀態(tài)，功率因數(shù)滯后。
三、保障并機(jī)發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率平衡的解決方法
1.有功平衡
在實(shí)際運(yùn)用中，中油海某海洋石油平臺(tái)根據(jù)并機(jī)需要，給每臺(tái)發(fā)電機(jī)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(shè)置相等，然后通過(guò)檢測(cè)每臺(tái)發(fā)電機(jī)的有功功率后，經(jīng)過(guò)內(nèi)部模塊對(duì)比后，做出相應(yīng)動(dòng)作：如果兩臺(tái)發(fā)電機(jī)中的某一臺(tái)轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值，連接在輸出端子上的繼電器動(dòng)作，控制回路由24V電源供電，直接控制發(fā)電機(jī)油門(mén)大小，使得該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，直到達(dá)到設(shè)定值，如果某一臺(tái)轉(zhuǎn)速過(guò)快，保持同樣的轉(zhuǎn)速，也就達(dá)到了有功分配的平衡。在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用中，驗(yàn)證了兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在該模塊作用下能保持同轉(zhuǎn)速1500r/min穩(wěn)定運(yùn)行。
2 .無(wú)功平衡
為了保持無(wú)功功率平衡，在三臺(tái)主發(fā)電機(jī)每個(gè)機(jī)組上都加裝了可控硅自動(dòng)電壓校正器(簡(jiǎn)稱(chēng)AVR)的相復(fù)勵(lì)自激勵(lì)磁系統(tǒng)VR6，這種系統(tǒng)具有迅速建立發(fā)電機(jī)電壓、調(diào)壓指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)電機(jī)間無(wú)功功率的分配取決于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁特性，為使無(wú)功功率分配均勻，AVR又采用了調(diào)差裝置來(lái)保持發(fā)電機(jī)組的無(wú)功電流分配。原理是當(dāng)無(wú)功電流增大或減小時(shí)，利用調(diào)差裝置控制勵(lì)磁電流使得無(wú)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(cè)量變壓器組成TV組成，測(cè)量變壓器TV原邊接在發(fā)電機(jī)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(cè)電路中的單相測(cè)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(cè)量變壓器TV副邊的電壓為Uz。Uz是決定勵(lì)磁電流的，當(dāng)兩機(jī)間達(dá)到瞬間平衡后，2號(hào)副機(jī)無(wú)功電流稍有增加，Uz也增加，勵(lì)磁電流減小，對(duì)于單臺(tái)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，其電壓也隨之下降，使得無(wú)功電流又降了下來(lái)，zui終達(dá)到平衡。在中油海平臺(tái)的應(yīng)用中，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的并機(jī)運(yùn)行時(shí)保持功率因數(shù)在0.90―0.95之間運(yùn)行，功率因數(shù)相差不到0.03，非常接近。
四、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)試驗(yàn)，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(tái)發(fā)電機(jī)會(huì)出現(xiàn)功率分配嚴(yán)重不均，甚至有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一臺(tái)機(jī)組呈容性，一臺(tái)感性的現(xiàn)象，各種參數(shù)不穩(wěn)定，不能實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并機(jī)持續(xù)。加入上述兩種組件以后，效果明顯，兩臺(tái)機(jī)組能保持功率基本平衡，并且完夠滿(mǎn)足并機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)多臺(tái)發(fā)電機(jī)并機(jī)運(yùn)行有著重要的指導(dǎo)意義。
