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什么是柴油发电机组并联运行的静态稳定性

[文章来源:星光] [发布日期:2016-07-19] [浏览次数:]

根据式(9-1)电机功角特性关系式

                                                     

可知,当同步发电机处于发电机工作状态的时候,对于某一固定的电势和电压,发电机可输出的极限功率为有在小于这一极限功率的前提下,柴油机功率和发电机功率才有可能平衡,发电机组才能够稳定持久地运行。

    根据图9.6所示的功角特性曲线,说明了发电机稳定工作点的确定。虽然对应某一固定的柴油机功率P0可能有两个功率角θaθb,但实际上只有在θa处运行才是稳定的,而在θb处,运行是不能持久的,也即是不稳定的。因为在a点运转时,当θa出现某一微小变化Δθ时,发电机的功率也相应改变ΔPE,且ΔPEΔθ的符号相同。由于柴油机的功率P0是不变的,发电机功率增加,会使发电机转子减速和制动,发电机的电势矢量θ角减小的方向运动,直到最后回到a点,发电机和柴油机的功率恢复平衡为止;当Δθ<0时,情况完全相似,只是转子被加速后回到a点罢了。至于在θb处,情况恰好相反:若θb角增大Δθ,发电机的输出功率反而减小ΔPE,这一柴油机剩余功率使发电机转子进一步加速,从而θ角进一步增大,直到发电机失去同步;若θb减小Δθ,发电机的功率却增大,使转子进一步减速,θ角进一步减小,一直减小到θa的位置,发电机和柴油机功率才取得稳定的平衡。可见,发电机的静态稳定运行,必须在功角特性ΔP/Δθ>0的部分,也即θ必须小于90?

    在θ=90?180?区间,发电机转子被拉回到稳定的工作点(若PE>P0),或发电机转子被柴油机的剩余功率加速,最后失去同步,或者滑动将近一周后被拉回到稳定工作点。

    对于一般柴油发电机来说,在正常运行条件下,其功率角总是远远小于90?,加之发电机都有自动励磁调节器,可迅速提高发电机电势,故不需要对其静态稳定性做特别的校验。但是,当各发电机组及其调节系统(转速调节和励磁调节)参数配合不当的时候,以及发电机运行状态不正常的时候,比如负载分配严重不衡,也可能出现静态稳定性问题。

    对于柴油机电站来说,发电机功率和电站功率比较接近,在负载功率不变的情况下,一台发电机功角的变化,必然使其他发电机的功角朝相反的方向改变,因此,影响并联机组静态稳定性的主要因素是发电机间的功角差θ12。例如,当发电机间的有功负载严重不平衡的时候,特别是一台发电机转入电动机工作状态,发电机间大的功角差,就有可能使并联运行失去静态稳定性。此外,在周期性干扰因素的作用下,如柴油机发火不均、周期性的冲击负载等,由于发电机间调速系统或调压系统动作的不一致性,也会形成周期性的功角摆动,尽管这种摆动范围不一定会超越功率的极限值,但发电机间的功率振荡却是相当可观的,由于这种功率振荡问题对柴油机电站比较突出,以后将予专门讨论。

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