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1、稳态调速率与静态调压率对柴油发电机组并联运行的影晌概述多台机组并行运行是船舶柴油发电机组的重要特征。当船上电网负载用电量较大或特殊情况（如进出港、通过运河）下，就会启动第二台及更多的机组参与发电，以满足船舶用电需要。而两台（或两台以上）机组并联运行的供电品质以及保证机组的可靠运行必须满足三个基本前提，即:频率一致、电压一致和相序一致。除了相序（本文将其列为第一条原则）是电机制造和船上电缆布置已确定以外，频率和电压则与机组的运行参数及运行特性是密不可分的。而柴油机的稳态调速率和发电机的静态调压率正是机组能否正常并联运行以及运行的品质好坏的决定因素。2柴油机稳态调速率与机组并联运行的关系柴油发电机
2、组（柴油机）的转速理论上为设定的恒转速，这样才能保证供电的频率满足使用要求，然而机组的负载发生变化后，柴油机实际转速会偏离设定值。这种随负载增加或减少而发生的实际转速偏离设定值的关系，称之为柴油机的稳态调速率，它只允许在一定的公差范围内波动，如图示1。这种转速的变化反应在发电机组上即为频率的变化。当单台机组使用时，这种频率变化的实质是交流电正弦波波长和周期的略有变化，对绝大部分电器的使用是可以接受的。当然，频率变化越小也就标示着发电机组输出电的品质越高。为了得到较好的稳态调速率，可以通过调整调速器的调速率来达到目的。通过图示I还可以了解到柴油机的转速与负载成反比关系，负载越高转速越低。如果形象
3、地把转速比喻为一个弹性承载体，那么负载越大这个弹性承载体的高度越低。正由于这种弹性特性，使几台柴油发电机组并联运行成为可能，并有可能较好地分配负载。因为当待并机机组转速以略高于运行机组转速投人并联运行时，由于它的转速略高，能在瞬间承接部分负载;并且随着承受负载的增加，它的转速会有所下降，这种下降幅度也必然符合稳态调速率曲线规律的。而原运行中的机组由于负载被转移到并人机组上，它的转速则有所上升，同样，这种上升幅度也必然符合稳态调速率曲线规律的。直至并人机组和已运行机组的转速完全一致，并各自承担相应的负载。因此，两台（或两台以上）机组并联运行，它们的稳态调速率曲线必须是比较一致的或接近，才能保证在
4、运行时的负载承担比较均衡。这种转速的一致性是发电机组并联运行的第二条原则:频率相同。必须说明的是，这里所说的负载主要是指发电机组承载的有功功率。3发电机静态调压率与机组并联运行的关系一般来说船用发电机组都是三相交流发电机组。要求发电机输出的电压值是在船舶设计时已规定，然而当机组的负载功率发生增减时，发电机的实际输出电压也会跟着发生变化，并偏离规定电压。这种电压随负载功率增减一起变化的关系，称之为发电机的静态调压率。为了保证输出电压满足使用要求，它只允许在一定的公差范围内波动。发电机的电压是与它承受的负载成反比关系的，发电机承受的负载越高，相对来说输出的电压也就越低，特性曲线如图示2。发电机的静
5、态调压特性与柴油机的稳态调速特性有着类似的特征，即:电压的高低取决于负载的大小，有着弹性特征。当待并机组电压以略高于运行机组电压投入并联运行时，由于它的电压略高，它先于已运行机组向电网输送电量（或者说承载负载），并且随着承受负载的增加，它的电压有所下降。而已运行机组由于承担的负载被转移，负载减少，电压有所上升，直至并人机组和已运行机组的电压完全一致。这种电压的一致性就是发电机组并联运行的另一条原则:电压相同。要得到较好的静态调压率可通过调整发电机的自动电压调整器（AVR）来达到目的。4柴油发电机组并联运行的均衡性要求由于交流发电机承受的负载除了有功功率之外还有无功功率，这两者的矢量总和称为视在
6、功率。见图3所示。衡量多台柴油发电机组并联运行时负载分配的均衡性，可采用视在功率差度指标来考核，也可采用有功功率差度、无功功率差度两个指标分别来考核，我国的国标和船用规范都是采用后者。要求是:两台（或两台以上）机组并联后，在额定功率因素cos=0.8）的条件下，于75%额定负载处使各机组的功率分配基本一致（有功功率相等、无功功率相等，即功率因素C050均为0.8）;均功后不允许再对机组进行调整，然后机组功率从75韦100%-90%-75%-50%-20%-50%-75%逐渐变化运行，当机组功率变化后达到稳定状态时需考核其分配差度。如果试验过程中出现功率分配不均衡，主要是由各机组的稳态调速率、静
7、态调压率曲线相差太大引起的。一般而言，各机组的稳态调速率如有0.4%以上的误差就会引起有功功率分配的超差;静态调压率如有0.5%以上的误差就会引起无功功率的超差。无功功率超差的表现特征是:各机组的功率因素和电流相差较大，因为无功功率=tgcosWx有功功率。国家标准和船级社规范对柴油机的稳态调速率和发电机的静态调压率都有限定:柴油机的稳态调速率应 s 额定转速的5%;发电机的静态调 s 率毛额定电压的2.5。并联运行的柴油发电机组有功功率的差度 s 机组额定功率的15%;无功功率的差度 s 机组额定无功功率的10。随着科学技术的发展，带调频调载功能的电子调速器运用而生，高精度自动调压的发电机也
8、有面世。这些技术的使用，使得柴油发电机组的并联运行变得非常容易。但由于开发成本和元器件成本的原因，它们的价格非常昂贵;而且一旦发生故障，必须要经专业人员来维修，对运行船舶的电站使用带来很大麻烦。5稳态调速率和静态调压率的调整如何使用普通的机械液压调速器和普通的AVR调压器，来达到理想的稳态调速率和静态调压率，以笔者长期调试柴油发电机组的体会，需从以下二方面着手:第一，分别对每台机组从0功率至100功率确定机组的转速（频率），将全程的稳态调速率调整在5%以内（根据经验，50Hz机组最好调至3.6%;60Hz机组最好调至3.3%）,这是调整稳态调速率曲线的斜率，要求每台柴油机的调速率斜率尽可能地一
9、致。调整过程中应修正在100%功率处的转速（频率），将转速设定为额定转速（频率），这是上下平移调速率曲线的位置。在条件许可的情况下，最好将功率因素设置为I（cosq=1）来进行该项试验，这样试验可将发电机电压因素的影响降到最低。第二，在上述试验的基础上，分别对每台机组进行静态调压率的调试:机组在额定转速、额定负载的情况下，将电网的功率因素调整至额定的功率因素。如果此时发电机输出的电压不为额定电压，可通过发电机的外接电位器将电压调整至额定电压。可通过几次调整将转速（频率）、功率、电压和功率因素全部整定在额定值，这就是机组的额定工况。然后，逐渐降低机组负载并保持功率因素为额定功率因素，直至0功率处
10、;要求每台机组的静态调压率不超出2.5%并尽可能地一致，如有必要应对发电机的AVR进行调整。这是调整静态调压率曲线的斜率，要求每台发电机的调压率斜率尽可能地一致。调整AVR后机组的额定电压会有一定的偏移，可通过外接电位器进行修正，这是上下平移调压率曲线的位置。通过儿次调整直至所有机组都满足要求。6结论柴油发电机组的稳态调速率和静态调压率这两个特性的调整不仅要满足本身的要求，对需要进行并电运行的发电机组来说，更高要求的稳态调速率和静态调压率是保障并联运行的必要条件。并且这两个特性是机组自有的自然特性，具有稳定可靠的优点。当然，影响有功功率分配均衡的还有调速器调速线性和高压油泵齿条精度的因素，影响无功功率分配均衡的还有AVR调压线性和元器件的精度因素。但这些因素是次要因素，只要是合格的调速器和调压器，就不会对并联运行的负载分配造成太大影响。稳态调速率和静态调压率是需要调整和匹配的，只要将两者调整得当，既是使用普通的机-液调速器和普通的AVR调压器也能得到良好的并联运行结果，而且维修成本低，维修的技术要求也低，一般来说船上的轮机人员就能胜任。
稳态调速率与静态调压率对柴油发电机组并联运行的影晌
