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柴油發(fā)電機(jī)組兩臺(tái)并機(jī)越來(lái)越普遍,經(jīng)常由于需求功率的增加而出現(xiàn)要求柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)的服務(wù),隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,發(fā)電機(jī)組越來(lái)越多地應(yīng)用于國(guó)防工程、武器系統(tǒng)、野外作業(yè)等工程中。為了滿足大負(fù)荷或不間斷供電要求,往往需要將兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行中,常出現(xiàn)功率分配不均勻現(xiàn)象,過(guò)度功率分配不均勻?qū)?huì)嚴(yán)重影響電站系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性,且會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重危害。這種危害性根源于系統(tǒng)的環(huán)流問(wèn)題,也是并聯(lián)電站調(diào)試中最常見(jiàn)、也是最難以解決的問(wèn)題。我公司技術(shù)人員根據(jù)調(diào)試并聯(lián)機(jī)組的一些經(jīng)驗(yàn),提出了環(huán)流產(chǎn)生的原因、影響功率平均分配的一些因素及解決方法。

環(huán)流產(chǎn)生的靜態(tài)分析

以模塊化并聯(lián)控制系統(tǒng)為例,發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)調(diào)試一般先把并聯(lián)機(jī)組空載并聯(lián)時(shí)的環(huán)流調(diào)平衡、足夠小且穩(wěn)定運(yùn)行,再通過(guò)負(fù)荷分配器把有功功率調(diào)平衡,其中關(guān)鍵是解決空載并聯(lián)時(shí)的環(huán)流問(wèn)題。以兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)為例,空載并聯(lián)常出現(xiàn)的問(wèn)題:

(1)環(huán)流過(guò)大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)并聯(lián)機(jī)組額定電流的10%;

(2)并聯(lián)后,環(huán)流隨運(yùn)行時(shí)間逐漸變大,直至逆功率報(bào)警;

(3)環(huán)流不穩(wěn)定,隨機(jī)性忽大忽小。

如何解決這些問(wèn)題?我們以兩臺(tái)等功率機(jī)組并聯(lián)為例,先分析一下環(huán)流產(chǎn)生的原因。

環(huán)流U1:1#機(jī)組端電壓,U2:2#機(jī)組端電壓,R3:兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行所帶負(fù)荷,I0:環(huán)流,I1:1#機(jī)組的輸出電流,I2:2#機(jī)組的輸出電流. 海鋒柴油發(fā)電機(jī)組提供技術(shù)支持。若使兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行,在任何負(fù)荷下環(huán)流I0都為0,則必須U1=U2,即兩臺(tái)機(jī)組在任何負(fù)荷下運(yùn)行其端電壓都相等。空載并聯(lián)相當(dāng)于負(fù)荷無(wú)窮大,其空載端電壓U01、U02也應(yīng)相等。即U01=U02(1-2)我們知道,有功功率的平均分配取決于柴油機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)的特性,而無(wú)功功率的分配則取決于發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁系統(tǒng)的特性,也就是發(fā)電機(jī)組本身的調(diào)壓特性。調(diào)壓特性是一條U=f(I)曲線,U為發(fā)電機(jī)組端電壓,I為電流。為方便分析問(wèn)題,通常用一條直線近似取代該曲線。假設(shè)有兩臺(tái)并聯(lián)康明斯400KW柴油發(fā)電機(jī)組,分別具有如圖2所示的調(diào)壓特性,設(shè)定:δ1=tgβ1、δ2=tgβ2,δ1:1#機(jī)組的調(diào)壓特性,δ2:2#機(jī)組的調(diào)壓特性。

由以上分析可知:

(1)將兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián),首先要將兩臺(tái)機(jī)組的空載電壓、調(diào)壓特性調(diào)整到完全相同,這是保證兩臺(tái)機(jī)組無(wú)功功率完全平均分配的前提條件,也是后續(xù)調(diào)整兩臺(tái)機(jī)組功率平均分配的基礎(chǔ)。當(dāng)上述兩項(xiàng)調(diào)整平衡后,才能保證并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)機(jī)組輸出端電壓在任意負(fù)荷下都相等,同時(shí)保證功率平均分配,才能保證環(huán)流為0(理想狀態(tài))。表明:環(huán)流產(chǎn)生的根本原因是兩臺(tái)機(jī)組空載電壓不是完全相等或調(diào)壓特性有差異,造成輸出端電壓不相等而產(chǎn)生了環(huán)流。

(2)兩臺(tái)機(jī)組的空載電壓、調(diào)壓特性都相等,而兩臺(tái)機(jī)組的輸出電流不相等,也就是兩臺(tái)機(jī)組的功率分配不均勻,也會(huì)造成U1和U2不相等,而產(chǎn)生環(huán)流。

(3)影響無(wú)功功率分配的因素還有很多,像自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器特性、用均壓線環(huán)節(jié)的穩(wěn)定作用等,在此不再分析。

功率分配的動(dòng)態(tài)平衡分析以兩臺(tái)等功率發(fā)電機(jī)組并聯(lián)為例。GB/T12786 -2006自動(dòng)化內(nèi)燃機(jī)電站通用技術(shù)條件規(guī)定:在20～80%標(biāo)定定額之間有功功率分配差度≤±10%,而兩臺(tái)并聯(lián)機(jī)組之間的有功功率平均分配主要是靠?jī)膳_(tái)機(jī)組負(fù)荷分配器之間的平衡鏈來(lái)完成的。平衡鏈工作原理圖。

通過(guò)調(diào)整負(fù)荷分配器的“負(fù)荷分配”電位器,可以將兩臺(tái)負(fù)荷分配器的功率分配參數(shù)調(diào)整相等,即η1=η2。假設(shè)兩臺(tái)機(jī)組所帶負(fù)荷絕對(duì)相等,即P1=P2,那么u1=u2,I0=0。這是完全平衡的理想狀態(tài)。實(shí)際上這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡過(guò)程:假設(shè)兩臺(tái)機(jī)組分別帶P1、P2的負(fù)荷正在平穩(wěn)的并聯(lián)運(yùn)行,其中P1=P2。