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發(fā)電機有功功率的調節方法 |
康明斯發(fā)電機組轉速的調整是由原動(dòng)機的調速器來(lái)實(shí)現的，因此康明斯發(fā)電機組的功率頻率特性取決于調速器的特性。通過(guò)配電盤(pán)上的手動(dòng)調速開(kāi)關(guān)接通伺服電動(dòng)機進(jìn)行操作可以將原動(dòng)機的調速器彈簧事先壓緊到一定的程度；預緊力越大，對應的油門(mén)開(kāi)度越大；反之油門(mén)開(kāi)度越小。
如果需要保持轉速（頻率）不變而加大輸出功率時(shí)，可以加大彈簧預緊力，此時(shí)油門(mén)加大，輸出功率也就增加，同樣要求增加轉速（頻率），也應加大預緊力，使油門(mén)加大，轉速升高?？傊?，加大預緊力可以使輸出功率增加，也可以使頻率升高，而減小預緊力則使輸出功率減少，也可以使頻率降低。
當柴油機輸出的功率與康明斯發(fā)電機組的負載功率平衡時(shí)（不計損耗），機組將作勻速運轉，頻率穩定在某一值上。設計時(shí)已將調速器的彈簧預緊力整定在使機組的轉速正好等于額定轉速，由調速器進(jìn)行自動(dòng)調節。若負載突然增加，由于油門(mén)還來(lái)不及改變，原動(dòng)機發(fā)出的機械功率將低于負載實(shí)際的功率，機組減速，頻率逐漸下降。調速器進(jìn)行自動(dòng)調節使油門(mén)加大，柴油機發(fā)出的功率逐漸增加，當原動(dòng)機功率增加到與負載功率重新平衡時(shí)，自動(dòng)調節完畢進(jìn)入勻速運轉，但新平衡狀態(tài)的轉速比原來(lái)的轉速低了。同樣若負載減小時(shí)，調節完成后的新轉速將比原來(lái)的轉速要高些。
在調速器自動(dòng)調節時(shí)，機組的轉速n（或頻率f）與輸出有功功率P之間的關(guān)系，稱(chēng)為調速器的靜態(tài)調速特性，如圖7-5所示。
圖7-5 調速特性
當發(fā)電機的負荷功率變化時(shí)，由于調速器的作用，能自動(dòng)地調節油門(mén)的大小，從而維持康明斯發(fā)電機組的轉速（頻率）在一定范圍內，但因為是有差特性，所以頻率并不是恒定的。若希望維持額定頻率，還需適當地手動(dòng)調節調速器彈簧的預緊力，改變油門(mén)的大小。反映在坐標平面上就是人為地將調速特性曲線(xiàn)作上、下平移，如圖7-6所示。
圖7-6 單機運行時(shí)頻率的調整
在同一負載下欲使頻率升高，則應加大彈簧預緊力，將油門(mén)加大，整個(gè)曲線(xiàn) 1 將向上平移到曲線(xiàn) 2，若減小彈簧預緊力，則特性向下平移，如圖中的曲線(xiàn)3。
圖7-7 不同調速特性發(fā)電機的并聯(lián)運行
如圖7-7（a）所示的兩臺康明斯發(fā)電機組都具有有差調節特性。并聯(lián)運行時(shí)兩特性曲線(xiàn)有穩定的交點(diǎn)A0，此時(shí)所對應的頻率為額定頻率fN，1號發(fā)電機和2號發(fā)電機承擔的有功功率分別為P1和P2，并且P1＝P2。當系統的有功功率增加Δp時(shí)，頻率下降為f1，兩機組分別運行在A(yíng)1和A2點(diǎn)，各自承擔功率為P′1和P′2，且P′1≠P′2。因此有差特性的機組并聯(lián)運行，隨電網(wǎng)負荷的變化能夠自動(dòng)、穩定地分配有功功率，使兩機組穩定的并聯(lián)運行。但由于特性曲線(xiàn)的斜率不一致，因此功率不能按容量成比例分配。若適當的通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調節兩臺機組的油門(mén)，將特性曲線(xiàn)1和2分別適度地向上平移，使負荷均勻分配，頻率f＝fN。
如圖7-7（b）所示為具有無(wú)差調節特性的情況，電網(wǎng)的頻率保持不變。兩臺并聯(lián)運行的機組有無(wú)數個(gè)交點(diǎn)。只要稍有擾動(dòng)，就會(huì )使一臺機組功率增加，油門(mén)加大，另一臺機組的功率減少，油門(mén)減小，這種無(wú)法逆轉的趨勢，很快使一臺機組過(guò)載，而另一臺機組成為電動(dòng)機運行，因此不能穩定地并聯(lián)運行。如圖7-7（c）所示為一臺具有有差特性與一臺具有無(wú)差特性的發(fā)電機并聯(lián)運行情況，系統的頻率保
要使兩機之間的功率能夠按容量成比例分配，只有兩特性曲線(xiàn)的斜率一致。由于調速器特性總是存在一定的差別，為了使電網(wǎng)頻率不致隨負載變化過(guò)大，又要使功率穩定的分配，特性曲線(xiàn)的下降率應在3
圖7-8 負荷轉移圖
負載的轉移過(guò)程如圖7-8所示，假設電力網(wǎng)上已有一臺發(fā)電機帶負載P在運行，頻率為fN。第二臺機組并入后，還處于空載狀態(tài)?，F需要將負荷的一半轉移給第二臺機組。若沒(méi)有自動(dòng)負荷分配裝置，就必須由手動(dòng)來(lái)調節。
當兩臺康明斯發(fā)電機組并聯(lián)運行需解列一臺時(shí)，也應同時(shí)反向調節原動(dòng)機的調速控制開(kāi)關(guān)。在電網(wǎng)的頻率保持不變的情況下，將負荷全部轉移至運行的機組。當需解列的機組的有功功率接近為零（在額定功率的5%左右）時(shí)，將該發(fā)電機的主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。在并聯(lián)運行中若出現功率分配偏差較大時(shí)，也要按上述操作，使兩臺機組各自分擔的功率按發(fā)電機容量比例均勻分配。如果出現電網(wǎng)頻率偏離額定值時(shí)，可同時(shí)向同方向操作兩機組的調速開(kāi)關(guān)，使頻率上升或下降。
備用電源同步發(fā)電機并聯(lián)運行時(shí)，其調速特性為有差特性，當負荷變化時(shí)，雖然有調速器，但電網(wǎng)的頻率仍會(huì )發(fā)生變化，而且由于兩機組的調速特性不可能做到完全一致，兩機組的有功功率分配也不均勻。因此要維持頻率恒定和有功功率分配均勻，必須進(jìn)行再次調節。自動(dòng)調頻調載裝置是協(xié)助原動(dòng)機調速器對電網(wǎng)電壓的頻率和有功功率進(jìn)行調整的裝置。其作用是，在并聯(lián)運行時(shí)使系統總的有功功率按并聯(lián)運行機組容量成比例進(jìn)行分配，而保持電網(wǎng)頻率恒定；在接到解列指令時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行負荷轉移，然后才使解列的發(fā)電機脫離電網(wǎng)。
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