船舶发电机组间无功功率的分配

船舶发电机组间无功功率的分派纲要：船舶发电机之间无功功率的合理分派是船舶发电机稳固并联运转工作的必需条件之一。所以，为保持发电机组稳固运转需要进行合理的无功功率分派。重点词：并联运转；无功功率；励磁电流；调压器；调压特征尽人皆知，当两台并联运转发电机的电势不相等而频次、相位相等时，两机组之间将产生一个无功性质的环流，其结果将使电势较高的发电机输出无功功率增大，而电势较低的发电机输出的无功功率减少（发电机负载电流功率因数

则在低的，无功功率大；功率因数高的，无功功率小）。当环流相差太大时，会惹起一台发电机电流过载而烧坏。所以，需要自动调整发电机的励磁来改变环流，使无功电流的分派不均度保持在同意的范围内。因而可知，当同步发电机并联运转时，需要对无功负荷进行合理的转移和分派。无功功率调理依据船舶同步发电机的电枢反响原理可知，同步发电机电压的变化主假如由于无功负荷的变化而惹起的。所以，在发电机单机运转时，调整发电机的励磁以调整电压，也就是调整无功功率。当船舶发电机并联运转时，系统发出的总的无功功率ΣQ和总的无功负荷ΣQ均衡时，即ΣQ=ΣQ，则系统电压保持恒定。当FZFZΣQF<ΣQZ时，电压降落；当ΣQF>ΣQZ时，电压上涨。所以当同步发电机并联运转时，经过改变发电机的励磁电流来调理其电势，即能调整无功输出，实现无功功率转移。也就是说，电势不等，无功分派不均；电势相等，无功分派就均匀。因此，要使无功功率均匀分派，一定调整电势。调整电势的方法就是调理励磁电流。清注意，此时调励磁电流不希望改变电网电压，所以在减少一台发电机励磁电流的同时，一定相应地增添另一台发电机的励磁电流。换言之，这类调整需要从两个方向上同时进行，纯真把电势大的发电机励磁电流调小，或纯真把电势小的发电机励磁电流调多数是不可以的。所以分派两台并联运转发电机间的无功功率时，要同时向相反方向调理两台发电机的励磁电流。假定两台同型号、同容量发电机组已并车运转，有功功率已均匀分派，其等值电路如图1-1所示。若E1>E2，其余参数相等。由图1-2可知因为有功功率相等＝I，即E＝E。当E不相等时，将致使两机组间无功电流I1cosφ12cosφ21sin1δ2sin2δ增大。由上剖析可见，要使同步发电机组间无功功率均匀分派，能够调整同步发电机的电势即调整同步发电机的励磁电流。假如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掉均衡，结果惹起电网电压的颠簸。所以，我们需要同时调理两台发电机的励磁电流，使之无功功率得以均衡分派。图1-1两台同型号发电机组并车运转图1-2功率分派向量图无功功率调理分派原理依据我国《钢质海船入级规范（2009）》规定：并联运转的沟通发电机组均应能稳固运转，当负载在总数定功率的20%～100%范围内变化时，其负载分派应符合以下要求：各发电机实质担当的无功功率与按发电机额定功率分派比率的计算值之差，应不超出以下数值中的较小者：（1）最大发电机额定无功功率的±10%；（2）最小机组额定无功功率的±25%。图2-1同步发电机的电压调整曲线我们知道，并联运转发电机间无功功率分派的关系主假如由电压调整特征曲线所决定的。也就是说，同步发电机间无功功率的自动分派，实质是经过自动电压调整器自动调整励滋电流，以调整发电机电压的方法来实现的。所以自动电压调整器不单担负着自动调整电压的任务，同时还担负着自动调整分派无功功率的任务。图

2-1

为同步发电机的电压调整曲线图。图中，曲线

1为无差特征曲线，曲线

2为有差特征曲线。2.1无差特征无差特征是呈水平直线的调压特征，即当无功电流

IQ

变化时，端电压变化U=0的特征。当IQ变化时，去磁的电枢反响变化，必然惹起端电压的变化(单机运转时)，但U=0说明自动励磁调整装置AVR在起作用，调理属可控种类。2.2有差特征有差特征是指当IQ增大时ΔU也增大的调压特征。因为自动励磁调理装置的调理作用，ΔU的变化虽存在，但比发电机的外特征上ΔU的变化要小得多，能够以为有差特征是一根略向下倾斜的直线。2.3调差系数KcKc是指调压特征下倾角的正切值，定义值不小于0。当把特征看作一根直线且U和IQ采纳标么值(per-unitsystem)时，Kc表示发电机系统的静态电压调整率，则从公式可看出，无差特征的KC=0，有差特征的KC>0。实质上船上都是采纳调压曲线下倾的一条曲线，即Kc>0，称下倾有差特征，往常Kc可整定在5%以内。两台拥有无差特征调压器的机组不可以并联运转假定有两台拥有无差特征调压器的发电机并联运转，如图2-2所示。U1表示第一台发电机调压器的电压整定值，U2表示第二台发电机的电压整定值，设U2＞U1。此刻假定母线上的电压低于U1和U2，这时两台机的调压器要增添自己发电机的励磁电流，母线电压便开始上涨。当电压升到U1时，第一台发电机的调压器就不再增添励磁了，但第二台机的调压器还持续增添励磁电流，因为母线电压决定于这两台机的励磁，它将因为第二台机调压器的作用而持续上涨。当母线电压数值在U1与U2之间时，第一台机的调压器就开始减少励磁电流，而第二台机的调压器仍持续增添励磁电流。最后，第一台调压器使第一台机的励磁电流达到最低值，而第二台机则把母线电压提升到U2，这时，第二台机将负担所有无功负荷，而第一台机不只卸去了它本来的无功负荷，并且可能汲取无功功率。明显，这类方式是完整不可以采纳的。此刻假定整定一下调压器的整定元件，使图2-2中的两条电压调理特征曲线UU2U10IQ图2-2两台拥有无差特征调压器的发电机并联运转重合，这时母线电压等于两个调压器的共同整定值，但无功功率将在这两台发电机之间随意分派。无功功率在机组间的分派不确立是不一样意的，因为在这类状况下不可以能稳固并联运转。一台拥有无差特征的机组与一台拥有有差特征的机组并联运转假定第一台发电机拥有无差特征，其调理特征如图2-3曲线I，第二台发电机拥有有差特征，其调理特征如图2-3曲线II。UU1IIIIQ(II)IQ图2-3一台拥有无差特征的机组与一台拥有有差特征的机组并联运转由图2-3可见，不论IQ怎么变化，U1是不变的，所以这时母线电压为U1并保持不变。曲线I和曲线II的交点为工作点，所以第二台发电机无功负荷电流为IQ(II)是确立的，余下的就无功负荷就由I担负，所以II就起到了分派无功负荷的作用，使得无功负荷有必定的分派关系。要改变无功负荷分派只要改变曲线II，使之上下挪动即可调理无功负荷的分派。因为两发电机间的无功分派关系是恒定的，所以两机能够并联运转。可是船舶电站一般不采纳有差和无差调压特征的发电机并联运转。拥有有差调理特征的发电机并联运转假定有两台拥有有差特征的发电机并联运转，其有差调理特征分别为图2-4中曲线I和曲线II。这时，两台发电机分端电压是相同的，比如U′，每台电机负担的无功功率是很确立的，比如分别为I′和1′。此刻假定需要的无功电流增Q(I)Q(II)加了，于是母线电压降落，接着调压器动作，增添发电机的励磁电流，最后母线电压达到新的稳态值U″，每台机担负的无功电流增添到新的定值I″和I″。Q(I)Q(II)UU’UU"IIIIQ(I)IQ(II)0Q(I)Q(II)Q(II)IQ图2-4两台拥有有差调压特征曲线的同步发电机并联运转假如在运转中需要改变一台发电机的无功负荷，运转人员只须调整调压器的整定元件，使调理特征曲线上移或下移即可。假如要求不改变无功负荷的分派比例，只改变母线电压；那就需要以同一幅度上移或下移所有并联运转的发电机的调理特征曲线。由上述可见，两台拥有有差特征的发电机能够并联运转，且并联运转时，机组间的无功功率分派是与其电压调整特征曲线有直接关系的。在实质船舶应用中，一般都是用相同容量的两台发电机并联运转，为了充分发挥每台发电机的容量，要求无功负荷均匀分派。由以上剖析可知，只有当两台发电机的电压调整曲线特征都是有差特征，且其调差系数Kc大小相等时，才能使两台发电机的无功功率的IQ分派关系是恒定的，并且均分。3．无功负荷自动分派装置在船舶电站中，两台相同容量的发电机并联运转时应依据要求均匀分派无功负荷，且便于操作管理。往常为了使两台发电机间无功负荷分派自动的保持必定的关系，比方一直均匀分派，则一定使两台发电机的调压特征曲线为有差调压特征曲线，且斜率一致。一般我们采纳无功负荷自动分派装置来达到我的要求。依据调压器种类的不一样，采纳不一样的举措来稳固无功分派。3.1均压线关于调压特征是有差特征的发电机系统来说，发电机并联运转时能够做到无功的合理分派及稳固分派。但实质的系统，因为励磁系统的非线性、调理的不可以控性，其调压特征不可以做到线性降落，并且因为不一样机组存在差别性等原由，使无功的分派问题遇到影响。一种常用的解决方法是联均压线。直流均压线图3-1是直流均压连结线路图。直流均压连结法又称转子均压连结法。它只合用于同容量同型号发电机的并联运转。它是将并联运转发电机的励磁绕组用两根均压线并联起来。均压线的接通和断开与发电机主开关互相连锁。图中KA1和图3-1直流均压线原理图KA2为均压线连结接触器，分别由主开关常开副触头控制。有了直流均压线后，就能使励磁电流随无功负载的变化而相应变化，以保证无功负载分派均匀。比如：当一台发电机励磁电流大于另一台的励磁电流时，均压线上产生均衡电流，均衡电流是从励磁电流较大的发电机流向励磁电流较小的发电机，使前者励磁电流减少，后者励磁电流增添，直至两台发电机励磁电流靠近相等时为止。图3-1中有的也加入电阻0R，其作用是减小并车时产生的冲击电流。沟通均压线对容量不一样的同步发电机并联运转，可采纳沟通均压线，如图3-2所示。图3-2沟通均压线原理图图中，两台发电机调压装置的移相电抗器经过均压线并联，该连结处在三相整流器以前的沟通侧。当两台发电机电势不相等时，

经过沟通均压线的联接可使发电机输出电压均衡，

以保持无功功率均匀分派。3.2电流稳固装置在按电压误差进行调压的励磁系统中，调差系数

KC一般是很小的，甚至几乎靠近是无差的。这样，在发电机并联运转时，就会使无功功率的分派不稳固。为了使调压特征曲线为拥有足够倾斜度的有差调整特征且KC相同，稳固均匀地分派无功功率，所以在调压器上加装了能够改变调差系数的装置，因其作用就是利用电流信号，经过调压器作用，以使无功电流的分派稳固，故称电流稳固装置。其原理图3-3以下所示。图3-3电流稳固装置原理图如上所述，用附带电流稳固装置的方法来使无功负荷稳固地分派，其弊端是使并联运转时的调压精度变低。所以，船上多数采纳无功负荷自动调整装置，以保证调理的精度。4．结束语因为发电机功率的额定值是依据视在功率确立的，无功功率不均衡，必然会惹起发电机视在功率的不均衡，相同会限制发电机组容量的发挥。所以，实质应用中船舶电网并联运