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發(fā)電機(jī)有功功率的調(diào)節(jié)方法 |
康明斯發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)的，因此康明斯發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性取決于調(diào)速器的特性。通過配電盤上的手動(dòng)調(diào)速開關(guān)接通伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作可以將原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器彈簧事先壓緊到一定的程度；預(yù)緊力越大，對應(yīng)的油門開度越大；反之油門開度越小。
如果需要保持轉(zhuǎn)速（頻率）不變而加大輸出功率時(shí)，可以加大彈簧預(yù)緊力，此時(shí)油門加大，輸出功率也就增加，同樣要求增加轉(zhuǎn)速（頻率），也應(yīng)加大預(yù)緊力，使油門加大，轉(zhuǎn)速升高。總之，加大預(yù)緊力可以使輸出功率增加，也可以使頻率升高，而減小預(yù)緊力則使輸出功率減少，也可以使頻率降低。
當(dāng)柴油機(jī)輸出的功率與康明斯發(fā)電機(jī)組的負(fù)載功率平衡時(shí)（不計(jì)損耗），機(jī)組將作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，頻率穩(wěn)定在某一值上。設(shè)計(jì)時(shí)已將調(diào)速器的彈簧預(yù)緊力整定在使機(jī)組的轉(zhuǎn)速正好等于額定轉(zhuǎn)速，由調(diào)速器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。若負(fù)載突然增加，由于油門還來不及改變，原動(dòng)機(jī)發(fā)出的機(jī)械功率將低于負(fù)載實(shí)際的功率，機(jī)組減速，頻率逐漸下降。調(diào)速器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)使油門加大，柴油機(jī)發(fā)出的功率逐漸增加，當(dāng)原動(dòng)機(jī)功率增加到與負(fù)載功率重新平衡時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)完畢進(jìn)入勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，但新平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)速比原來的轉(zhuǎn)速低了。同樣若負(fù)載減小時(shí)，調(diào)節(jié)完成后的新轉(zhuǎn)速將比原來的轉(zhuǎn)速要高些。
在調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速n（或頻率f）與輸出有功功率P之間的關(guān)系，稱為調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)速特性，如圖7-5所示。
圖7-5 調(diào)速特性
當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷功率變化時(shí)，由于調(diào)速器的作用，能自動(dòng)地調(diào)節(jié)油門的大小，從而維持康明斯發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速（頻率）在一定范圍內(nèi)，但因?yàn)槭怯胁钐匦裕灶l率并不是恒定的。若希望維持額定頻率，還需適當(dāng)?shù)厥謩?dòng)調(diào)節(jié)調(diào)速器彈簧的預(yù)緊力，改變油門的大小。反映在坐標(biāo)平面上就是人為地將調(diào)速特性曲線作上、下平移，如圖7-6所示。
圖7-6 單機(jī)運(yùn)行時(shí)頻率的調(diào)整
在同一負(fù)載下欲使頻率升高，則應(yīng)加大彈簧預(yù)緊力，將油門加大，整個(gè)曲線 1 將向上平移到曲線 2，若減小彈簧預(yù)緊力，則特性向下平移，如圖中的曲線3。
圖7-7 不同調(diào)速特性發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行
如圖7-7（a）所示的兩臺康明斯發(fā)電機(jī)組都具有有差調(diào)節(jié)特性。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)兩特性曲線有穩(wěn)定的交點(diǎn)A0，此時(shí)所對應(yīng)的頻率為額定頻率fN，1號發(fā)電機(jī)和2號發(fā)電機(jī)承擔(dān)的有功功率分別為P1和P2，并且P1＝P2。當(dāng)系統(tǒng)的有功功率增加Δp時(shí)，頻率下降為f1，兩機(jī)組分別運(yùn)行在A1和A2點(diǎn)，各自承擔(dān)功率為P′1和P′2，且P′1≠P′2。因此有差特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，隨電網(wǎng)負(fù)荷的變化能夠自動(dòng)、穩(wěn)定地分配有功功率，使兩機(jī)組穩(wěn)定的并聯(lián)運(yùn)行。但由于特性曲線的斜率不一致，因此功率不能按容量成比例分配。若適當(dāng)?shù)耐ㄟ^手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)兩臺機(jī)組的油門，將特性曲線1和2分別適度地向上平移，使負(fù)荷均勻分配，頻率f＝fN。
如圖7-7（b）所示為具有無差調(diào)節(jié)特性的情況，電網(wǎng)的頻率保持不變。兩臺并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組有無數(shù)個(gè)交點(diǎn)。只要稍有擾動(dòng)，就會(huì)使一臺機(jī)組功率增加，油門加大，另一臺機(jī)組的功率減少，油門減小，這種無法逆轉(zhuǎn)的趨勢，很快使一臺機(jī)組過載，而另一臺機(jī)組成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，因此不能穩(wěn)定地并聯(lián)運(yùn)行。如圖7-7（c）所示為一臺具有有差特性與一臺具有無差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行情況，系統(tǒng)的頻率保
要使兩機(jī)之間的功率能夠按容量成比例分配，只有兩特性曲線的斜率一致。由于調(diào)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(fù)載變化過大，又要使功率穩(wěn)定的分配，特性曲線的下降率應(yīng)在3
圖7-8 負(fù)荷轉(zhuǎn)移圖
負(fù)載的轉(zhuǎn)移過程如圖7-8所示，假設(shè)電力網(wǎng)上已有一臺發(fā)電機(jī)帶負(fù)載P在運(yùn)行，頻率為fN。第二臺機(jī)組并入后，還處于空載狀態(tài)。現(xiàn)需要將負(fù)荷的一半轉(zhuǎn)移給第二臺機(jī)組。若沒有自動(dòng)負(fù)荷分配裝置，就必須由手動(dòng)來調(diào)節(jié)。
當(dāng)兩臺康明斯發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行需解列一臺時(shí)，也應(yīng)同時(shí)反向調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制開關(guān)。在電網(wǎng)的頻率保持不變的情況下，將負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移至運(yùn)行的機(jī)組。當(dāng)需解列的機(jī)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(jī)的主開關(guān)斷開。在并聯(lián)運(yùn)行中若出現(xiàn)功率分配偏差較大時(shí)，也要按上述操作，使兩臺機(jī)組各自分擔(dān)的功率按發(fā)電機(jī)容量比例均勻分配。如果出現(xiàn)電網(wǎng)頻率偏離額定值時(shí)，可同時(shí)向同方向操作兩機(jī)組的調(diào)速開關(guān)，使頻率上升或下降。
備用電源同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其調(diào)速特性為有差特性，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，雖然有調(diào)速器，但電網(wǎng)的頻率仍會(huì)發(fā)生變化，而且由于兩機(jī)組的調(diào)速特性不可能做到完全一致，兩機(jī)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(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置是協(xié)助原動(dòng)機(jī)調(diào)速器對電網(wǎng)電壓的頻率和有功功率進(jìn)行調(diào)整的裝置。其作用是，在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)使系統(tǒng)總的有功功率按并聯(lián)運(yùn)行機(jī)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(fù)荷轉(zhuǎn)移，然后才使解列的發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)。
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