船舶发电机组间无功功率的分配

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1、上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题船舶发电机组间无功功率的分配摘要：船舶发电机之间无功功率的合理分配是船舶发电机稳定并联运行工作的必要条件之一。因此，为维持发电机组稳定运行需要进行合理的无功功率分配。关键词：并联运行；无功功率；励磁电流；调压器；调压特性众所周知，当两台并联运行发电机的电势不相等而频率、相位相等时，则在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，会引起

2、一台发电机电流过载而烧坏。因此，需要自动调整发电机的励磁来改变环流，使无功电流的分配不均度保持在允许的范围内。由此可见，当同步发电机并联运行时，需要对无功负荷进行合理的转移和分配。1.无功功率调节根据船舶同步发电机的电枢反应原理可知，同步发电机电压的变化主要是由于无功负荷的变化而引起的。因此，在发电机单机运行时，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行时，系统发出的总的无功功率ΣQF和总的无功负荷ΣQZ平衡时，即ΣQF=ΣQZ，则系统电压保持恒定。当ΣQF<ΣQZ时，电压下降；当ΣQF>ΣQZ时，电压

3、上升。因此当同步发电机并联运行时，通过改变发电机的励磁电流来调节其电势，即能调整无功输出，实现无功功率转移。也就是说，电势不等，无功分配不均；电势相等，无功分配就均匀。因此，要使无功功率均匀分配，必须调整电势。调整电势的方法就是调节励磁电流。清注意，此时调励磁电流不希望改变电网电压，因此在减少一台发电机励磁电流的同时，必须相应地增加另一台发电机的励磁电流。换言之，这种调整需要从两个方向上同时进行，单纯把电势大的发电机励磁电流调小，或单纯把电势小的发电机励磁电流调大都是不行的。所以分配两台并联运行发电机间的无功功率时，要同时向相反

4、方向调节两台发电机的励磁电流。假设两台同型号、同容量发电机组已并车运行，有功功率已均匀分配，其等值电路如图1-1所示。若E1>E2，其它参数相等。由图1-2可知由于有功功率相等I1cosφ1＝I2cosφ2，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。所以，我们需要同时

5、调节两台发电机的励磁电流，使之无功功率得以平衡分配。8上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题图1-2功率分配向量图图1-1两台同型号发电机组并车运行2.无功功率调节分配原理根据我国《钢质海船入级规范（2009）》规定：并联运行的交流发电机组均应能稳定运行，当负载在总额定功率的20%～100%范围内变化时，其负载分配应符合下列要求：各发电机实际承担的无功功率与按发电机额定功率分配比例的计算值之差，应不超过下列数值中的较小者：（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

6、线我们知道，并联运行发电机间无功功率分配的关系主要是由电压调整特性曲线所决定的。也就是说，同步发电机间无功功率的自动分配，实际是通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办法来实现的。因此自动电压调整器不仅担负着自动调整电压的任务，同时还担负8上海海事职业技术学院机电工程系毕业专题着自动调整分配无功功率的任务。图2-1为同步发电机的电压调整曲线图。图中，曲线1为无差特性曲线，曲线2为有差特性曲线。2.1无差特性无差特性是呈水平直线的调压特性，即当无功电流IQ变化时，端电压变化ΔU=0的特性。当IQ变化时，去磁的电枢反

7、应变化，必定引起端电压的变化(单机运行时)，但ΔU=0说明自动励磁调整装置AVR在起作用，调节属可控类型。2.2有差特性有差特性是指当IQ增大时ΔU也增大的调压特性。由于自动励磁调节装置的调节作用，ΔU的变化虽存在，但比发电机的外特性上ΔU的变化要小得多，可以认为有差特性是一根略向下倾斜的直线。2.3调差系数KcKc是指调压特性下倾角的正切值，定义值不小于0。 当把特性看作一根直线且U和IQ采用标么值(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，无差特性的KC=0，有差特性的KC>0。

8、实际上船上都是采用调压曲线下倾的一条曲线，即Kc>0，称下倾有差特性，通常Kc可整定在5%以内。2.3.1两台具有无差特性调压器的机组不能并联运行假定有两台具有无差特性调压器的发电机并联运行，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