基礎(chǔ)知識

地下工程電站負(fù)載發(fā)生變化，如電動機(jī)起動、停車等，而發(fā)電機(jī)的原動機(jī)油門尚未來得及調(diào)整，原動機(jī)的驅(qū)動功率與負(fù)載功率的平衡關(guān)系被破壞，引起發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化 (f=p·n/60)，從而使電網(wǎng)頻率發(fā)生變化。當(dāng)電網(wǎng)頻率降低時(shí)，由于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，軸上輸出功率和效率降低。在電動機(jī)電壓不變的情況下，磁化電流增加會引起鐵芯和繞組發(fā)熱，當(dāng)頻率高于額定值時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高，其輸出功率增加，使電動機(jī)過載。

由于原動機(jī)是按額定轉(zhuǎn)速發(fā)出最大功率和最高效率設(shè)計(jì)的，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，就會使原動機(jī)效率降低并使其零件磨損加劇。幾臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，頻率波動會引起各機(jī)組有功負(fù)載分配不均勻，造成有的機(jī)組過載，嚴(yán)重時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行受到破壞。

為了保證地下工程電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，運(yùn)行中對原動機(jī)轉(zhuǎn)速即發(fā)電機(jī)頻率的調(diào)整是十分重要的。帶動發(fā)電機(jī)的原動機(jī)（包括柴油機(jī)和汽輪機(jī)）須裝有調(diào)速器，其調(diào)速特性應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)突然卸去額定負(fù)載時(shí)，其瞬時(shí)調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的10％，穩(wěn)定調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的5％，穩(wěn)定時(shí)間（即轉(zhuǎn)速恢復(fù)到波動率為±1％范圍的時(shí)間）不超過5s。這些對原動機(jī)調(diào)速性能的要求，其實(shí)質(zhì)在于保證電力系統(tǒng)的頻率波動也在上述的范圍之內(nèi)，如圖1所示。

圖1  動態(tài)調(diào)速特性

 發(fā)電機(jī)輸出的有功功率是由原動機(jī)的機(jī)械功率轉(zhuǎn)化來的。隨著負(fù)載的變化需要經(jīng)常調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保持電網(wǎng)頻率的恒定。對并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，改變發(fā)電機(jī)間的有功功率分配，是通過改變各臺發(fā)電機(jī)原動機(jī)的油門的大小，即單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入汽缸的燃油量來實(shí)現(xiàn)的。柴油機(jī)噴油量的大小，決定著柴油機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的輸出功率。換句話說，單機(jī)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的某一轉(zhuǎn)速（頻率）對應(yīng)輸出某一有功功率；對并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，某一頻率對應(yīng)著各發(fā)電機(jī)輸出的功率。所以，并聯(lián)機(jī)組有功功率分配與電力系統(tǒng)頻率調(diào)整密切相聯(lián)系。

為了增強(qiáng)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組功率的理想分配狀況是：對于同容量、同型號發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將系統(tǒng)的總負(fù)載平均分配給參與運(yùn)行的各臺機(jī)組；當(dāng)不同容量的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，則將系統(tǒng)的總負(fù)載按各臺發(fā)電機(jī)容量成比例地分配給運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。

并聯(lián)運(yùn)行的各交流發(fā)電機(jī)組均應(yīng)能穩(wěn)定運(yùn)行，且當(dāng)負(fù)載在總額定負(fù)載的20％～100％范圍內(nèi)變化時(shí)，各機(jī)組所承擔(dān)的有功負(fù)載與總負(fù)載按機(jī)組定額比例分配值之差，應(yīng)不超過下列數(shù)值中的較小者：

（1）最大機(jī)組額定有功功率的±15%。

（2）各個機(jī)組額定有功功率的±25％。

在地下工程電力系統(tǒng)中，頻率的調(diào)整及有功功率分配依賴于原動機(jī)的調(diào)速器的調(diào)節(jié)。為了減輕維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，提高供電質(zhì)量，通常設(shè)置自動調(diào)頻調(diào)載裝置，簡稱頻載調(diào)節(jié)器。 

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