柴油发电机组并联运行时出现功率因数表波动的原因是什么
信息来源：www.sgfdj.com 发布日期：2020-07-08 浏览次数：
现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自动化程度的提高，电站容量也日益增加。为了满足船舶供电的可靠性和经济型，一般的船舶电站均配置了两台以上的同步发电机组作为主电源，并且这两台以上的发电机可以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的发电机并联运行。
为什么要采用并联运行的方式呢？这是一位船舶发电机在设计时，就考虑到发电机在额定负载下运行就有最高的效率。而船舶工况变化较大，因而用电量的变化也很大，例如船舶在停氵白和装卸货两种不同的工况时，用电量可能相差3倍甚至更多，采用两台以上较小容量的发电机可以根据负荷的大小改变运行的方式，使发电机经常处于最佳的运行状态。如果电站只采用一台大容量的发电机，使它满足最大负荷的需要，那么在小负载时，发电机降处于轻载而是效率大为降低，并且选择备用机组容量时也必须考虑和这台大容量的发电机容量相同，从而使投资费用和运行费用都会增加；另外，为了维护检修的方便，也需要采用并联运行的方式，要检修运行中的发电机组而不允许电站停电时，就必须先将备用机组投入并联运行，然后再从电网上切除欲检修的机组。在自动化要求较高的船舶中，还需设置自动并车的装置使已经运行的发电机自动投入并联运行，以便提高船舶供电的可靠性。
为什么要采用并联运行的方式呢？这是一位船舶发电机在设计时，就考虑到发电机在额定负载下运行就有最高的效率。而船舶工况变化较大，因而用电量的变化也很大，例如船舶在停氵白和装卸货两种不同的工况时，用电量可能相差3倍甚至更多，采用两台以上较小容量的发电机可以根据负荷的大小改变运行的方式，使发电机经常处于最佳的运行状态。如果电站只采用一台大容量的发电机，使它满足最大负荷的需要，那么在小负载时，发电机降处于轻载而是效率大为降低，并且选择备用机组容量时也必须考虑和这台大容量的发电机容量相同，从而使投资费用和运行费用都会增加；另外，为了维护检修的方便，也需要采用并联运行的方式，要检修运行中的发电机组而不允许电站停电时，就必须先将备用机组投入并联运行，然后再从电网上切除欲检修的机组。在自动化要求较高的船舶中，还需设置自动并车的装置使已经运行的发电机自动投入并联运行，以便提高船舶供电的可靠性。
同步发电机并联运行的优点：1．电能的供应可以互相调剂，合理使用。2．增加供电的可靠性。3．提高供电质量，电网的电压和频率能保持在要求的恒定范围内。4．系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负载，互相起补偿作用。5．联成大电力系统，有可能使发电厂的布局更加合理。
故障描述：3台12V190型柴油发电机组，修后单机纯水负荷试验时任意2台机组并联运行无异常，带船上负荷进行并车时，发现柴油发电机组双机并联运行时，功率因数表显示幅度0.2范围内，周期0.5s左右的波动。带船上负荷试验期间观察发现任意2台机组或3台机组并联都会有不同程度的功率因数表抖动情况，功率表未发现抖动。
故障分析和故障：定位柴油发电机组输出的总功率为视在功率，包括有功功率和无功功率，有功功率用于保持用电设备正常运行所需的电功率，无功功率用于电路内电场和磁场的交换，在电气设备中建立和维持磁场的电功率。无功功率不对外做功，而是转变为其他形式的能量。功率因数是有功功率和视在功率的比值，是衡量电气设备性能的一项重要指标。水阻负荷试验中负荷的特性为纯阻性，发电机输出的功率基本上完全消耗在水阻负荷上，视在功率中主要为有功功率，功率因数接近1。3台柴油发电机组单机运行工况正常，负荷试验数据无异常，机组运行稳定，任意两机组并联运行平稳，未发现功率因数表抖动现象，可以判断有功功率分配正常。带船上负荷与水阻负荷的区别是船上负荷通常为感性负荷，此时发电机输出功率包括有功功率和无功功率，分析判定导致双机并联运行中功率因数表抖动的原因为无功分配不均震荡。无功功率在柴油发电机组当前输出功率中的比重不断变化，会引起功率因数表波动，与实际现象符合，该现象主要是由于并联运行的柴油发电机组调差特性曲线不一致导致。柴油发电机组的调差特性是指发电机端电压随该电机无功负荷变化而变化的曲线，当前3台发电机并联运行时调差为正调差特性，即当无功电流或无功功率增加时端电压随之下降，柴油发电机组中所配1FC5系列发电机并联运行时调差一般设定在2％～3.6％范围内。
故障描述：3台12V190型柴油发电机组，修后单机纯水负荷试验时任意2台机组并联运行无异常，带船上负荷进行并车时，发现柴油发电机组双机并联运行时，功率因数表显示幅度0.2范围内，周期0.5s左右的波动。带船上负荷试验期间观察发现任意2台机组或3台机组并联都会有不同程度的功率因数表抖动情况，功率表未发现抖动。
故障分析和故障：定位柴油发电机组输出的总功率为视在功率，包括有功功率和无功功率，有功功率用于保持用电设备正常运行所需的电功率，无功功率用于电路内电场和磁场的交换，在电气设备中建立和维持磁场的电功率。无功功率不对外做功，而是转变为其他形式的能量。功率因数是有功功率和视在功率的比值，是衡量电气设备性能的一项重要指标。水阻负荷试验中负荷的特性为纯阻性，发电机输出的功率基本上完全消耗在水阻负荷上，视在功率中主要为有功功率，功率因数接近1。3台柴油发电机组单机运行工况正常，负荷试验数据无异常，机组运行稳定，任意两机组并联运行平稳，未发现功率因数表抖动现象，可以判断有功功率分配正常。带船上负荷与水阻负荷的区别是船上负荷通常为感性负荷，此时发电机输出功率包括有功功率和无功功率，分析判定导致双机并联运行中功率因数表抖动的原因为无功分配不均震荡。无功功率在柴油发电机组当前输出功率中的比重不断变化，会引起功率因数表波动，与实际现象符合，该现象主要是由于并联运行的柴油发电机组调差特性曲线不一致导致。柴油发电机组的调差特性是指发电机端电压随该电机无功负荷变化而变化的曲线，当前3台发电机并联运行时调差为正调差特性，即当无功电流或无功功率增加时端电压随之下降，柴油发电机组中所配1FC5系列发电机并联运行时调差一般设定在2％～3.6％范围内。
故障处理和效果验证：柴油发电机负荷工况下(双机共200kW，单机100kW)对发电机AVR调压板、调差装置分别进行了调整，两机组并联运行时功率因数表抖动现象有明显改善，幅度在±0.03范围内，周期在1s左右。重新用负荷桶加电抗器模拟船上感性负荷，分别对3台发电机组调节调差装置电位器调整，统一各台发电机组调差特性曲线。调试后两机组并联运行时功率因数表在水阻及电抗器负荷工况下，低工况下幅度在±0.01范围内、周期在0.1s左右。实船负荷工况下两机组并车100kW负荷时功率因数表幅度在±0.01范围内，周期在2s左右抖动，200kW后无波动，试验数据见表5所示。
最后，康明斯厂家给出了对策和建议：1.转速传感器安装和线路检查检查转速传感器的安装，安装中要注意转速传感器对准飞轮的齿顶，安装完成后手动盘车，检查间隙正常后电动盘车。防止由于安装距离太远无法起动，或运行过程中转速信号丢失导致游车。检查电子调速器齿条连杆无松动，执行器接线牢靠，接触良好，避免偶发性转速跳变。
2.初始值设定和参数调整遥控调速的电动电位器应设定在中间位置后通过电子调速器转速设定电位器设定柴油发电机转速为额定转速，确保额定转速上下可调范围大致相同。空车电压按照要求调整为统一值，单机负荷试验时将电压调整率和稳态调速率调整为统一值， 稳态调速率推荐调整值为3％，确保并车后电压调整率推荐调整值为4％。
发电机并联运行中影响有功功率分配稳定、均衡的还有调速器线性、执行器和高压油泵齿条连杆安装、执行期油门反馈电位器精度、机械零位等因素；影响无功功率分配的还有AVR调压线性，旋转整流器等因素。但只要是合格的调速器和调压系统，关键因素还是稳态调速率和静态电压调整率这两个特性的调整，这是决定机组并联运行稳定，负荷均衡的关键因素。
最后，康明斯厂家给出了对策和建议：1.转速传感器安装和线路检查检查转速传感器的安装，安装中要注意转速传感器对准飞轮的齿顶，安装完成后手动盘车，检查间隙正常后电动盘车。防止由于安装距离太远无法起动，或运行过程中转速信号丢失导致游车。检查电子调速器齿条连杆无松动，执行器接线牢靠，接触良好，避免偶发性转速跳变。
2.初始值设定和参数调整遥控调速的电动电位器应设定在中间位置后通过电子调速器转速设定电位器设定柴油发电机转速为额定转速，确保额定转速上下可调范围大致相同。空车电压按照要求调整为统一值，单机负荷试验时将电压调整率和稳态调速率调整为统一值， 稳态调速率推荐调整值为3％，确保并车后电压调整率推荐调整值为4％。
发电机并联运行中影响有功功率分配稳定、均衡的还有调速器线性、执行器和高压油泵齿条连杆安装、执行期油门反馈电位器精度、机械零位等因素；影响无功功率分配的还有AVR调压线性，旋转整流器等因素。但只要是合格的调速器和调压系统，关键因素还是稳态调速率和静态电压调整率这两个特性的调整，这是决定机组并联运行稳定，负荷均衡的关键因素。
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展望未来
■ 三款大马力柴油机平台将导入中国本地化生产
■ 计划新建大马力制造基地和研发中心
■ 大力进军柴油发电机组租赁领域
■ 引进先进的50-72升排量全电控柴油机平台
■ 进一步提升康明斯在中国的产能与实力
质量方针
■ 以最低的成本及时向用户提供产品和服务
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