柴油發(fā)電機組兩臺并機越來(lái)越普遍,經(jīng)常由于需求功率的增加而出現要求柴油發(fā)電機組并機的服務(wù),隨著(zhù)現代化建設的發(fā)展,發(fā)電機組越來(lái)越多地應用于國防工程、武器系統、野外作業(yè)等工程中。為了滿(mǎn)足大負荷或不間斷供電要求,往往需要將兩臺或多臺機組并聯(lián)運行。機組并聯(lián)運行中,常出現功率分配不均勻現象,過(guò)度功率分配不均勻將會(huì )嚴重影響電站系統運行的安全性和可靠性,且會(huì )對發(fā)電機組產(chǎn)生嚴重危害。這種危害性根源于系統的環(huán)流問(wèn)題,也是并聯(lián)電站調試中最常見(jiàn)、也是最難以解決的問(wèn)題。我公司技術(shù)人員根據調試并聯(lián)機組的一些經(jīng)驗,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)控制系統為例,發(fā)電機組的并聯(lián)調試一般先把并聯(lián)機組空載并聯(lián)時(shí)的環(huán)流調平衡、足夠小且穩定運行,再通過(guò)負荷分配器把有功功率調平衡,其中關(guān)鍵是解決空載并聯(lián)時(shí)的環(huán)流問(wèn)題。以?xún)膳_機組并聯(lián)為例,空載并聯(lián)常出現的問(wèn)題:

(1)環(huán)流過(guò)大,遠遠超過(guò)并聯(lián)機組額定電流的10%;

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

(3)環(huán)流不穩定,隨機性忽大忽小。

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

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

由以上分析可知:

(1)將兩臺機組并聯(lián),首先要將兩臺機組的空載電壓、調壓特性調整到完全相同,這是保證兩臺機組無(wú)功功率完全平均分配的前提條件,也是后續調整兩臺機組功率平均分配的基礎。當上述兩項調整平衡后,才能保證并聯(lián)運行的兩臺機組輸出端電壓在任意負荷下都相等,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機組空載電壓不是完全相等或調壓特性有差異,造成輸出端電壓不相等而產(chǎn)生了環(huán)流。

(2)兩臺機組的空載電壓、調壓特性都相等,而兩臺機組的輸出電流不相等,也就是兩臺機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)電壓調節器特性、用均壓線(xiàn)環(huán)節的穩定作用等,在此不再分析。

功率分配的動(dòng)態(tài)平衡分析以?xún)膳_等功率發(fā)電機組并聯(lián)為例。GB/T12786 -2006自動(dòng)化內燃機電站通用技術(shù)條件規定:在20～80%標定定額之間有功功率分配差度≤±10%,而兩臺并聯(lián)機組之間的有功功率平均分配主要是靠?jì)膳_機組負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)調整負荷分配器的“負荷分配”電位器,可以將兩臺負荷分配器的功率分配參數調整相等,即η1=η2。假設兩臺機組所帶負荷絕對相等,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:假設兩臺機組分別帶P1、P2的負荷正在平穩的并聯(lián)運行,其中P1=P2。