工程师职称论文-发电机组并联运行浅析正文

摘要

本文着重讲述了发电机并联运行的重要性及意义，发电机并联运行中的有功分配的原理，无功分配原理，电站功率的自动控制原则，及大功率设备的重载询问等问题。

关键词：船舶电站、并联运行、有功分配、无功分配，重载问询。

发电机组并联运行浅析

一、概述

两台以上的发电机同时运行工作，通过共同的汇流排供电给全船的电力负荷称为并联运行。

1．并联运行的优点

因为并联运行有如下两个优点，所以船舶电站的发电机都采用并联运行的方式。

(1)船舶电力负荷随船舶工况的变动而经常变动，例如航行工况与停泊尤装卸工况的负荷差别很大，我们知道，对发电机来说，一般都设计成在接近满负荷使用时具有最高的效率，因此，船舶电站总是设计成两台以上的发电机组成，在小负荷时，适宜于单机运行，而负荷大时，则采用两台或三台以上发电机并联运行，这样能保证在各种不同工况下，运行中的发电机都能在高效率下工作。

(2)为了保证供电的可靠性和连续性，船舶电站总设置有备用发电机组，当要检修运行中的发电机组时，先将备用机组启动并与电网并联后，再转移负载，将所检修的运行机组的负载转移在备用机组上后，再从电网解列，这样可以保证不停电的检修运行中的发电机组。

二、发电机的并联运行

1.同步发电机并联年运行的条件

为了是并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联的发电机必须满足如下条件：

（1）各发电机电压的相序一致。

（2）各发电机电压的大小相等。

（3）各发电机电压的相位一致。

（4）各发电机电压的频率应该一致。

因为在并车时各发电机电压的相序应一致，大小应该相等所以在调试发

电机中第一次动车时的首要工作就是校对三台发电机相序一致（一般是都按UVW取顺时针方向）和调整电压到额定电压450V（额定电压），为以后的并车做好准备。

三相相序条件的分析。如果待并发电机的频率、相位、电压三个条件均已满足运行发电机的要求，只有相序条件不满足，是绝对不能并联的。因为错相序后，相当于直流发电机并联时正负极性错位一样，变成两电源电压叠加，形成严重的短路现象。这时，两发电机间的短路负载为其各发电机的内部阻抗，此阻抗值极小，因此强行并联后，必将产生严重短路电流，在此电流的冲击下，电网电压迅速下降，主开关立即跳闸，造成全船电网失电。

2.同步发电机的并联方法

我们一般都是采用准同步法来并车。准同步法是将待并发电机组及运行发电机组的电压、频率及相位都调的十分接近，再合上待并发电机的主开关。此法在并车时引起的冲击电流、冲击转矩和汇流排电压的下降都很小，对系统的影响较小。目前船舶上通常采用的手动并车、半自动并车及自动并车均属准同步并车法。

手动并车的操作方法。首先我们要事先把待并发电机电压调整的和电网电压一致，（一般情况下在初次把三台发电机的电压都调整到450V以后，发电机不管是轻载还是重载，发电机的电压都不会有明显变化，这一步通常都可省略掉）然后合整步表转换开关，将其转换到待并发电机位置。若整步表的指针沿着“快”的方向旋转，说明待并发电机转速快了，通过调速手柄调节使待并车发电机转速下降，等调节到指针旋转比较缓慢时（一般总是使指针沿快的方向旋转，这样并车后就可分担少量负载，对并车成功有利），当指针快到中点即相位差为零时立即合闸，完成并车。注意：并车完毕后，应立即通过整步表转换开关将整步表从电路中切除。

3．同步发电机间无功功率调整

前面讲述的手动并车合闸进入并联运行状态，我们的工作并没结束，还要进行无功功率的调整。我国《钢质海船建造规范》规定：“并联运行的交流机组，当负载在总额定功率的20％～100％范围内变化时，应能稳定运行，其功率与按发电机额定功率分配比例的计算值之差，应不超过最大发电机额定无功功率的10％”。

无功功率分配的基本原理。假设两台同型号发电机组已并车运行，有功

功率已均衡分配，其等值电路如图1所示。若。E1>

。

E2,其它参数相等。由图2

可知由于有功功率相等I1cosф1＝I2cosф2，即。E1sinδ1＝。E2sinδ2。当。E 不相等时，将导致两机组间无功电流增大。由上分析可见，要使同步发电机组间无功功率的均匀分配，可以调整同步发电机的电势即调整同步发电机的励磁电流。如果只改变一台发电机的励磁电流，另一台的励磁电流不变，这样将使发电机总的无功功率与负载的无功功率失去平衡，结果引起电网电压的波动。

图1 图2

4．并联运行机组间有功功率的分配。

假设两台发电机已并车运行，无功功率也已经平均分配，仅有功功率尚未分配均匀，一号机承载了电网的全部负载。

图3 图4

为了只转移有功功率而保持电网频率不变，可以加大2号机的油门（旋动调频旋钮往使该发电机速度增加的方向旋转），同时减小1号机的油门。这

样就使得2号机的功率角δ

2由零增加，一号机的功率小角δ

1

逐渐减小。分

配矢量图见图3、图4。

所以，适当地增1号机的油门，同时相应的减小2号机的油门，就可以实现在维持电网频率不变的情况下转移有功功率。

三、发电机的并联运行的实际运用

1.船舶电站的自动功率控制

当船舶电站处于全自动运行状态时，电站会根据全船用电量的多少来决定用单机还是并联发电机组来给全船供电。当全船负荷大于单机额定功率的90％时，备用机组延时10秒后起动，自动同步并入电网，并平均分配有功功率和无功功率，与原发电机并联运行。当两台发电机并联运行时，单机负荷小于30％额定负荷时，备用机延时一分钟后，自动将负荷转移给另一台发电机，至备用发电机负荷为5％额定负荷时，ACB脱扣，备用机退出电网后延时一分钟停机。

2.重载问询。（以压载泵为例）

每次启动压载泵，压载泵控制箱就给一个“请求起动”信号给主配电板，主配电板按压载泵的最大工作功率需求，结合当前的已经使用的实际情况判断剩余功率是否足够，如果足够，则给压载泵控制箱一个“允许”启动信号，压载泵可以启动。启动后，再给主配电板一个“运行指示”信号，主配电板自动扣除压载泵的功率；如果不够，备用发电机启动并车后，主配电板再给压载泵控制箱一个“允许”启动信号，压载泵可以启动。

17.7万DWT散货轮压载泵功率高达340kW，即使是单台900kW的发电机运行时剩余功率大于压载泵的容量，也承受不了起动340kW的电动机起动冲击电流，如果直接起动这么大的电机会因电机启动时负载过重而使电站的电压或频率超出允许的范围，甚至造成全船失电。所以自动电站管理系统采用了只有并车运行时，才允许起动压载泵，如果是单机运行时接到起动压载泵请求，电站备用发电机启动并车后发给压载泵控制箱“允许起动”信号，压载泵可以启动。