洛阳柴油发电机 发电机组并联运行的稳定性

洛阳柴油发电机  发电机组并联运行的稳定性

所谓并联运行的稳定性是指发电机组在经受扰动时，其继续保持同步运行的能力。
像工业大电力系统一样，并联运行的柴油发电机组和其用电设备，通过配电装置和电缆，同样构成一个完整的电力系统。这个系统也存在静态稳定性和动态稳定性问题。静态稳定性是指系统受到小的扰动后（如发电机负载的微小变化、能量不大的柴油机干扰力矩等），发电机恢复到扰动前稳定运行状况的能力；系统的动态稳定性则是指在受到剧烈、突然的扰动后，发电机组继续保持同步运行的能力。例如，电网短路、大功率异步电动机启动、某并联发电机组突然跳闸、并车时高频差或大误差角投人机组等，都会对电站造成较大的扰动，在这种扰动出现后，发电机组经过一定的振荡，应该继续保持同步运行，这种能力称为动态稳定性。
1. 静态稳定性的概念
根据发电机功角特性关系式
可知，当同步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只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。
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平衡，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12。例如，当发电机问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角的极限值，但发电机间的功率振荡却是相当可观的。

2.动态稳定性概念
静态稳定只是发电机并联运行的必要条件，还不能说明系统在遭受急剧扰动时保持同步运行的能力。以电网发生短路为例来说明这一问题。当电网发生短路的时候，各发电机的功角特性及其输出功率都会发生突然变化。比如在母线附近发生短路，母线电压接近于零，发电机问就完全失去联系和影啊。由于柴油机调速器具有一定惯性，原动机功率并不会立即改变，各发电机转子在柴油机剩余功率的作用下被加速（也可能破速），每台机组的加速情况取决于该机组的机械惯性、电气特性、短路前的运行参数以及短路阻抗和短路持续时间。因此，在短路被切除以后，不但各发电机转子的相对位置发生了变化，而且转速也不相一致，发电机转子能否经过一定的相对摆动恢复同步运行，就要看各机组所具有的动能以及柴油机剩余力矩的大小和方向了。为了定性地说明问题，只相对地看某一台发电机转子的摆动过程，而不考虑其他机组动态过程的影响。
在系统经受其他较大扰动的时候，也会出现类似的情况和问题。例如，机组并车时如果投入的频差过高或投人误差角较大，发电机转子在柴油机剩余功率作用下，也将出现上述加速、减速的摇摆过程，在減速面积不能和加速面积相抵消的情况下，并联机组也会失去动态稳定性。当遇到大功率异步电动机启动、并联机组突然解列等情况，同样会产生并联发电机组动态稳定性问题。
对于柴油机电站来说，由于电站的容量较小，且单台发电机功率和电站功率比较接近，在动态过程中，母线电压也是要剧烈变化的，因此，动态稳定性分析，通常要计算每台机组转子的运动情况以及各转子间的相对运动。此外，多数柴油机电站都具有可与电站容量相比拟的异步电动机负载，由于异步电动机的转矩与电压的平方成正比，当母线电压降低时，转矩急剧下降，异步电动机被迅速减速，甚至停转，这又大大增加了电动机从电网吸取的功率，从而反过来影响发电机的稳定性。因此，在分析发电机动态稳定性的时候，还必须同时考虑电动机（即负载）的稳定性。可见动态稳定性的计算是比较复杂的，只有那些对供电要求特别高的柴油机电站，才要求对动态稳定性做出评价。由于大电力系统关于动态稳定性的计算方法已有很多文献资料，其中很多计算方法甚至程序可以结合柴油机电站的特点加以引用。

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