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并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓及無(wú)功功率分配
發(fā)電廠母線電壓的調(diào)節(jié)和機(jī)組間無(wú)功功率的分配是密切相關(guān)的，這種調(diào)節(jié)和分配通常是由發(fā)電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，發(fā)電機(jī)端電壓U與該電機(jī)無(wú)功電流I Q之間的關(guān)系U＝f(IQ)稱為發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性。它可以近似用一條直線代表，如圖一所示。
圖一 發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性
為了定量地表示調(diào)節(jié)特性，采用了調(diào)差系數(shù)的概念，發(fā)電機(jī)空載電壓與滿載電壓之差對(duì)額定電壓之比稱作調(diào)差系數(shù)K。
上式中符號(hào)“一”表示無(wú)功負(fù)載增加電壓下降時(shí)的調(diào)差系數(shù)為正，反之為負(fù)。
如果K≠0，稱作有差特性；K＝0稱作無(wú)差特性。
當(dāng)發(fā)電廠中幾臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，母線電壓水平和無(wú)功功率在機(jī)組間的分配決定于各臺(tái)機(jī)組的自動(dòng)勵(lì)磁裝置的特性，即決定于各臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)特性。
一、幾臺(tái)具有無(wú)差特性調(diào)壓器的機(jī)組不能并聯(lián)運(yùn)行
假定有兩臺(tái)具有無(wú)差特性調(diào)壓器的發(fā)電機(jī)并聯(lián)在母線上，如圖二所示。U 1表示第一臺(tái)發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的電壓整定位，UII表示第二臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓整定位，設(shè)U II＞U IO
圖二 兩臺(tái)具有無(wú)差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組并聯(lián)于母線
現(xiàn)在假定母線上的電壓低于U1和UII，這時(shí)兩臺(tái)機(jī)的調(diào)壓器要增加自己發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，母線電壓便開始上升。當(dāng)電壓升到U 1時(shí)，第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器就不再增加勵(lì)磁了，但第二臺(tái)機(jī)的調(diào)壓器還繼續(xù)增加勵(lì)磁電流，因?yàn)槟妇€電壓決定于這兩臺(tái)機(jī)的勵(lì)磁，它將由于第二臺(tái)機(jī)調(diào)壓器的作用而繼續(xù)上升。當(dāng)母線電壓數(shù)值在U1與U 11之間時(shí)，第一臺(tái)機(jī)的調(diào)壓器就開始減少勵(lì)磁電流，而第二臺(tái)機(jī)的調(diào)壓器仍繼續(xù)增加勵(lì)磁電流。最后，第一臺(tái)調(diào)壓器使第一臺(tái)機(jī)的勵(lì)磁電流達(dá)到最低值，而第二臺(tái)機(jī)則把母線電壓提高到UII，這時(shí)，第二臺(tái)機(jī)將負(fù)擔(dān)發(fā)電廠全部無(wú)功負(fù)荷，而第一臺(tái)機(jī)不但卸去了它原來(lái)的無(wú)功負(fù)荷，而且可能吸取無(wú)功功率。顯然，這種方式是完全不能采用的。
現(xiàn)在假定整定一下調(diào)壓器的整定元件，使圖二中的兩條電壓調(diào)節(jié)特性曲線重合，這時(shí)母線電壓等于兩個(gè)調(diào)壓器的共同整定值，但無(wú)功功率將在這兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間任意分配。無(wú)功功率在機(jī)組間的分配不確定是不允許的，因?yàn)樵谶@種情況下不可能穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行。
二、一臺(tái)具有無(wú)差特性的機(jī)組與一臺(tái)或幾臺(tái)具有有差特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。
假設(shè)第一臺(tái)發(fā)電機(jī)具有無(wú)差特性，其調(diào)節(jié)特性如圖三曲線I，第二臺(tái)發(fā)電機(jī)具有有差特性，其調(diào)節(jié)特性如圖三曲線II。
圖三 一臺(tái)具有無(wú)差特性與一臺(tái)具有有差特性的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行
這時(shí)母線電壓為U 1并保持不變，第二臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷電流為IQ(11)是確定的，由于用戶所需要的全部無(wú)功功率是由這兩臺(tái)機(jī)共同負(fù)擔(dān)的，所以第一臺(tái)機(jī)負(fù)擔(dān)的無(wú)功電流也是確定的。
三、幾臺(tái)具有有差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行在公共母線上。
假設(shè)有兩臺(tái)具有有差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)在母線上運(yùn)行，其有差調(diào)節(jié)特性分別為圖四中心曲線I和曲線II。這時(shí)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)分端電是相同的，等于母線電壓，例如U′，每臺(tái)電機(jī)負(fù)擔(dān)的無(wú)功功率是很確定的，例如分別I′Q(I)和1′Q(II)。現(xiàn)在假設(shè)用戶需要的無(wú)功電流增加了，于是母線電壓下降，接著調(diào)壓器動(dòng)作，增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，最后母線電壓達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值U″，每臺(tái)機(jī)負(fù)擔(dān)的無(wú)功電流增加到新的定值I″Q(I)和I″Q(II)。
如果在運(yùn)行中需要改變一臺(tái)發(fā)電機(jī)的無(wú)功負(fù)荷，只須運(yùn)行人員調(diào)整一下調(diào)壓器的整定元件，使調(diào)節(jié)特性曲線上移或下移即可。如果要求不改變無(wú)功負(fù)荷的分配比例，只改變發(fā)電廠母線電壓；那就需要以同一程度移上或移下所有并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性曲線。
下面討論發(fā)電機(jī)無(wú)功電流的改變量和電壓偏差以及調(diào)差系數(shù)的關(guān)系。
公式(6)可以改寫成如下的形式
由公式(7)可以清楚地看出，發(fā)電機(jī)無(wú)功電流的改變量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比。因此，調(diào)差系數(shù)較小的發(fā)電機(jī)將要多分擔(dān)無(wú)功電流的增量。通常要求無(wú)功電流的
增量在機(jī)組間的分配與發(fā)電機(jī)額定容量成正比，即希望各臺(tái)機(jī)組無(wú)功電流增量的標(biāo)么值ΔIQ*接近相等。而此值等于一ΔU*／K，由于各臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行于母線，故ΔU*是相同，因此這就要求各臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器具有接近相等的調(diào)差系數(shù)。
由上述可見，幾臺(tái)具有有差特性的發(fā)電機(jī)可以并聯(lián)運(yùn)行在公共母線上，機(jī)組間無(wú)功負(fù)荷的分配比例是確定的，并且是可以調(diào)節(jié)的。
四、兩臺(tái)具有無(wú)差特性的發(fā)電機(jī)組經(jīng)過(guò)一定的阻抗并聯(lián)運(yùn)行
但是，兩臺(tái)具有無(wú)差特性的發(fā)電機(jī)組如經(jīng)過(guò)一定的阻抗再行并聯(lián)，例如發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器在高壓母線上并列，則是允許的。因?yàn)檫@時(shí)雖然發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性是無(wú)羞的，但由于變壓器本身有一個(gè)隨負(fù)載電流變化的阻抗壓降，所以在高壓母線上的綜合結(jié)果使其具有了有差調(diào)節(jié)特性，因此，允許并聯(lián)運(yùn)行。
