洛陽柴油發電機  發電機組并聯運行的穩定性

所謂并聯運行的穩定性是指發電機組在經受擾動時，其繼續保持同步運行的能力。
像工業大電力系統一樣，并聯運行的柴油發電機組和其用電設備，通過配電裝置和電纜，同樣構成一個完整的電力系統。這個系統也存在靜態穩定性和動態穩定性問題。靜態穩定性是指系統受到小的擾動后（如發電機負載的微小變化、能量不大的柴油機干擾力矩等），發電機恢復到擾動前穩定運行狀況的能力；系統的動態穩定性則是指在受到劇烈、突然的擾動后，發電機組繼續保持同步運行的能力。例如，電網短路、大功率異步電動機啟動、某并聯發電機組突然跳閘、并車時高頻差或大誤差角投人機組等，都會對電站造成較大的擾動，在這種擾動出現后，發電機組經過一定的振蕩，應該繼續保持同步運行，這種能力稱為動態穩定性。
1. 靜態穩定性的概念
根據發電機功角特性關系式
可知，當同步電機處于發電機工作狀態的時候，對于某一固定的電勢和電壓，發電機可輸出的極限功率只有在小于這一極限功率的前提下，柴油機功率和發電機功率才有可能平衡，發電機組才能夠穩定持久地運行。
對于一般柴油發電機來說，在正常運行條件下，其功率角總是遠遠小于90°，加之發電機都有自動勵磁調節器，可迅速提高發電機電勢，故不需要對其靜態穩定性做特別的校驗。但是，當各發電機組及其調節系統（轉速調節和勵磁調節）參數配合不當的時候，以及發電機運行狀態不正常的時候，比如負載分配嚴重不平衡，也可能出現靜態穩定性問題。
對于柴油機電站來說，發電機功率和電站功率比較接近，在負載功率不變的情況下，一臺發電機功角的變化，必然使其他發電機的功角朝相反的方向改變，因此，影響并聯機組靜態穩定性的主要因素是發電機間的功角差12。例如，當發電機問的有功負載嚴重不平衡的時候，特別是一臺發電機轉入電動機工作狀態，發電機間大的功角差，就有可能使并聯運行失去靜態穩定性。此外，在周期性干擾因素的作用下，如柴油機發火不均、周期性的沖擊負載等，由于發電機間調速系統或調壓系統動作的不一致性，也會形成周期性的功角擺動，盡管這種擺動范圍不一定會超越功率角的極限值，但發電機間的功率振蕩卻是相當可觀的。

2.動態穩定性概念
靜態穩定只是發電機并聯運行的必要條件，還不能說明系統在遭受急劇擾動時保持同步運行的能力。以電網發生短路為例來說明這一問題。當電網發生短路的時候，各發電機的功角特性及其輸出功率都會發生突然變化。比如在母線附近發生短路，母線電壓接近于零，發電機問就完全失去聯系和影啊。由于柴油機調速器具有一定慣性，原動機功率并不會立即改變，各發電機轉子在柴油機剩余功率的作用下被加速（也可能破速），每臺機組的加速情況取決于該機組的機械慣性、電氣特性、短路前的運行參數以及短路阻抗和短路持續時間。因此，在短路被切除以后，不但各發電機轉子的相對位置發生了變化，而且轉速也不相一致，發電機轉子能否經過一定的相對擺動恢復同步運行，就要看各機組所具有的動能以及柴油機剩余力矩的大小和方向了。為了定性地說明問題，只相對地看某一臺發電機轉子的擺動過程，而不考慮其他機組動態過程的影響。
在系統經受其他較大擾動的時候，也會出現類似的情況和問題。例如，機組并車時如果投入的頻差過高或投人誤差角較大，發電機轉子在柴油機剩余功率作用下，也將出現上述加速、減速的搖擺過程，在減速面積不能和加速面積相抵消的情況下，并聯機組也會失去動態穩定性。當遇到大功率異步電動機啟動、并聯機組突然解列等情況，同樣會產生并聯發電機組動態穩定性問題。
對于柴油機電站來說，由于電站的容量較小，且單臺發電機功率和電站功率比較接近，在動態過程中，母線電壓也是要劇烈變化的，因此，動態穩定性分析，通常要計算每臺機組轉子的運動情況以及各轉子間的相對運動。此外，多數柴油機電站都具有可與電站容量相比擬的異步電動機負載，由于異步電動機的轉矩與電壓的平方成正比，當母線電壓降低時，轉矩急劇下降，異步電動機被迅速減速，甚至停轉，這又大大增加了電動機從電網吸取的功率，從而反過來影響發電機的穩定性。因此，在分析發電機動態穩定性的時候，還必須同時考慮電動機（即負載）的穩定性。可見動態穩定性的計算是比較復雜的，只有那些對供電要求特別高的柴油機電站，才要求對動態穩定性做出評價。由于大電力系統關于動態穩定性的計算方法已有很多文獻資料，其中很多計算方法甚至程序可以結合柴油機電站的特點加以引用。

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