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柴油發(fā)電機的環(huán)流產(chǎn)生的靜態(tài)分析
以模塊化并聯(lián)控制系統(tǒng)為例,發(fā)電機組的并聯(lián)調(diào)試一般先把并聯(lián)機組空載并聯(lián)時的環(huán)流調(diào)平衡、西藏山南同城足夠小且穩(wěn)定運行,再通過負(fù)荷分配器把有功功率調(diào)平衡,其中關(guān)鍵是解決空載并聯(lián)時的環(huán)流問題。以兩臺機組并聯(lián)為例,空載并聯(lián)常出現(xiàn)的問題:
(1)環(huán)流過大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過并聯(lián)機組額定電流的10%;
(2)并聯(lián)后,環(huán)流隨運行時間逐漸變大,直至逆功率報警;
(3)環(huán)流不穩(wěn)定,隨機性忽大忽小。
由以上分析可知:
(1)將兩臺機組并聯(lián),首先要將兩臺機組的空載電壓、西藏山南同城調(diào)壓特性調(diào)整到完全相同,這是保證兩臺機組無功功率完全平均分配的前提條件,也是后續(xù)調(diào)整兩臺機組功率平均分配的基礎(chǔ)。當(dāng)上述兩項調(diào)整平衡后,才能保證并聯(lián)運行的兩臺機組輸出端電壓在任意負(fù)荷下都相等,同時保證功率平均分配,才能保證環(huán)流為0(理想狀態(tài))。表明:環(huán)流產(chǎn)生的根本原因是兩臺機組空載電壓不是完全相等或調(diào)壓特性有差異,造成輸出端電壓不相等而產(chǎn)生了環(huán)流。
(2)兩臺機組的空載電壓、西藏山南同城調(diào)壓特性都相等,而兩臺機組的輸出電流不相等,也就是兩臺機組的功率分配不均勻,也會造成U1和U2不相等,而產(chǎn)生環(huán)流。
(3)影響無功功率分配的因素還有很多,像自動電壓調(diào)節(jié)器特性、西藏山南同城用均壓線環(huán)節(jié)的穩(wěn)定作用等,在此不再分析。
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柴油發(fā)電機中SVG與SVC的區(qū)別
柴油發(fā)電機中作為改善電能質(zhì)量的無功補償裝置已被用來有效地抑制電壓波動與閃變、西藏山南本地減小諧波和畸變、西藏山南本地三相不平衡,使電壓的幅值和波形符合要求、西藏山南本地提高功率因數(shù)等。靜止無功補償器(SVC)是目前相對先進實用的無功補償裝置,在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。而靜止無功發(fā)生器(SVG)是 型無功補償裝置,可以對負(fù)荷進行動態(tài)跟隨。
電抗器電流是由一個可控硅閥組控制,借助于對可控硅觸發(fā)相角的調(diào)整,就可以改變流過電抗器的電流有效值,從而保證SVC在電網(wǎng)接入點的無功量正好能將該點電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),起到電網(wǎng)無功補償?shù)淖饔谩?SVG以大功率電壓型逆變器為核心,通過調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制交流側(cè)電流的幅值和相位,迅速吸收或發(fā)出所需的無功功率,實現(xiàn)快速動態(tài)調(diào)節(jié)無功功率的目的。
發(fā)電機租賃響應(yīng)速度快一般SVC的響應(yīng)速速是2040ms。而SVG的響應(yīng)速度不大于5ms,能更好的抑制電壓波動和閃變,在相同的補償容量下,SVG對電壓波動和閃變的補償效果 。發(fā)電機租賃低電壓特性好SVG具有電流源的特性,輸出容量受母線電壓的影響很小。
這一優(yōu)點使SVG用于電壓控制時具有很大的優(yōu)勢,系統(tǒng)電壓越低,越需要動態(tài)無功調(diào)節(jié)電壓,SVG的低電壓特性好,輸出的無功電流與系統(tǒng)電壓沒有關(guān)系,可以看作是一個可控恒定的電流源,系統(tǒng)電壓降低時,仍能輸出額定無功電流,具備很強的過載能力。
而SVC是阻抗型特性,輸出容量受母線電壓的影響很大,系統(tǒng)電壓越低,輸出無功電流的能力成比例降低,不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統(tǒng)電壓無關(guān),而SVC的無功補償能力隨系統(tǒng)電壓的下降線性降低。
發(fā)電機租賃運行性能提高SVC以可控硅調(diào)節(jié)電抗加多組電容作為無功補償?shù)闹饕侄?,極容易發(fā)生諧振放大現(xiàn)象,導(dǎo)致事故,系統(tǒng)電壓波動大時,補償效果受很大影響,運行損耗大;SVG配套電容器不需要設(shè)置濾波器組,不存在諧振放大現(xiàn)象,SVG是有源型補償裝置,是采用可關(guān)斷器件IGBT構(gòu)成的電流源裝置,從而避免了諧振現(xiàn)象,運行性能大大提高。
發(fā)電機租賃諧波特性SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統(tǒng)諧波影響大,而且自身會產(chǎn)生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波含量。
SVG采用三電平單相橋技術(shù),單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調(diào)制方法,不僅受系統(tǒng)諧波影響小,還可以抑制系統(tǒng)的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、西藏山南本地多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)等措施后,大大減少了補償電流中的諧波含量。
發(fā)電機租賃占地面積小在相同的補償容量下,SVG的占地面積比SVC的減少1/2到2/3.由于SVG使用的電抗器和電容器比SVC少,因此大大縮小了裝置的體積和占地面積。
SVC中的電抗器不僅本身體積比較大,而且考慮到相互間的安裝間隔,整體占地面積較大。綜上所述,SVG無功補償裝置由于響應(yīng)速度快、西藏山南本地諧波含量少、西藏山南本地?zé)o功調(diào)節(jié)能力強等優(yōu)點,可以大大改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量,目前已成為無功補償技術(shù)的發(fā)展方向。
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柴油發(fā)電機電壓的允許變動范圍
電壓是柴油發(fā)電機穩(wěn)定運行的影響因素之一,電壓波動過大可能影響柴油發(fā)電機發(fā)電機的使用壽命,甚至直接損壞機器。電力系統(tǒng)符合的變動是正常的,因此,為了發(fā)電機穩(wěn)定運行,應(yīng)當(dāng)保證電壓的變動處于允許的范圍內(nèi)。
柴油發(fā)電機正常運行時,電壓的變動范圍是在額定電壓±5%以內(nèi),此時發(fā)電機的額定容量可保持不變。即當(dāng)電壓降低5%時,定子電流可升高5%;而當(dāng)電壓升高5%時,定子電流應(yīng)降低5%。
柴油發(fā)電機連續(xù)運行的 允許電壓應(yīng)遵循額定值的規(guī)定,但 電壓不得大于額定值的110%,因為當(dāng)電壓過高運行時可能產(chǎn)生以下危險:
?。?)轉(zhuǎn)子勵磁電流增加,可能使轉(zhuǎn)子繞組溫度超過允許值。若維持轉(zhuǎn)子電流不變升高電壓,則需降低出力。
?。?)定子鐵芯磁通密度增大,鐵損增加,可能使定子鐵芯和定子繞組溫度超過允許值。
?。?)由于定子鐵芯磁通密度增大,鐵芯飽和后發(fā)電機端部漏磁也會增加,會引起發(fā)電機的實體部分(如漏磁逸出軛部,繞穿機座某些結(jié)構(gòu)部件如支持筋、西藏山南附近機座,齒壓板等)和支持端部的金屬零件發(fā)生過熱,造成事故。
(4)過電壓運行對定子繞組絕緣(如存在絕緣薄弱點)有擊穿危險。
柴油發(fā)電機的 運行電壓應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定的要求來確定,一般不應(yīng)低于額定值的90%。電壓過低造成的危害是:
?。?)引起系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性問題和發(fā)電機本身勵磁調(diào)節(jié)穩(wěn)定性問題。當(dāng)發(fā)電機電壓低于95%以下運行時(一般到90%),會使系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定度大大降低,因為此時由于勵磁電流的減少使定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場拉力減少,很容易產(chǎn)生失步和振蕩。
?。?)定子繞組溫度可能升高。在電壓降低時若要保持出力不變,必需增加定子電流。當(dāng)電壓降低到額定值的95%時,定子電流長期允許值不得超過額定值的105%。
?。?)引起廠用電動機和用戶電動機運行情況惡化。因為電動機力矩與電壓平方成正比,電壓下降使電動機力矩大為下降,引起電動機電流增大而發(fā)熱。
對于不同場所中使用的柴油發(fā)電機,使用單位要根據(jù)發(fā)電機的運行狀況,制定柴油發(fā)電機具體的電壓控制規(guī)程,做好發(fā)電機電壓變動的控制工作,為柴油發(fā)電機的可靠運行提供一份安心的保障。
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