并联运行柴油发电机组的功率振荡解析(1)

所谓功率振荡，就是一定数量的功率或电流在并联发电机组之间不衰减地频繁转移，事实上是其静态稳定性的一个特例。从负载分配角度看，每台发电机组都相对其某一平均功率，时而处于重载，时而处于轻载。这种功率振荡的频率都比较低。从零点几赫到几赫之间，但其振幅却有可能很高，有时会达到发电机额定功率的50%～60%，甚至接近发电机的额定功率。
功率振荡的危害是非常明显的，静态功率分配不均的_二切害处在这里都依然存在。除此之外，在功率振荡时，柴油机同时发生转矩振荡，柴油机各零件和机座经受着激烈的振动，柴油机的调速系统都工作在大幅度的振荡状态，其寿命和可靠性显然会受到影响。与此同时，功率振荡往往伴随着频率和电压的脉动，因而直接影响供电质量。可见发电机组并联运行时的功率振荡是不允许的。
影响功率振荡的因素是多方面的，为了对以后深入讨论这一问题做准备，在此简要地描一下柴油机功率振荡的物理过程还是很有必要的。
仍从发电机的功角特性人手，根据式(9-1)，三相同步发电机的电磁功率为
前面对这一关系式的讨论都是针对稳定状态而言的，即每台柴油机的机械功率pm，发电机电势e和电压u以及负载功率pl都是不变的，或者是变化非常缓慢的数值，因此柴油机机械功率pm和发电机电磁功率pe相平衡，功角θ和转速也保持不变，至于功角θ如何由一个稳定值变化到另一个稳定值，这个过程这里并没有讨论。事实上，上述参数中的任何一个发生了突然变化，功率的平衡就遭到了破坏，要取得新的平衡，只能靠改变柴油机的机械功率pm，即改变柴油机的供油。燃油供给不是直接靠pm和pe间的差别来调节的，而是靠转速偏差进行调节。由于发电机转子的巨大机械惯性，θ角和柴油机转速都不可能突然改变，而要经过一定时间过程，也就是说，pm和pe间新的平衡关系必须经过转速变化和调速器调节燃油供给这一曲折间过程。现在看一下柴油机机械功率出现突然变化△pm=pm- pe>0时的情况。为了突出说明主要问题，暂不考虑调压器参与调节的影响，假设电压和电势的大小是不变的，同时还假定负载的总功率pl是不变的。

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