柴油发电机并列供电负载均衡分配的条件

摘要：康明斯发电机组并联后每台柴油发电机组的负载分配器，同时投入作业，各自调整自已的转速，使其两台康明斯发电机组的容量平均分配，其作业机理，就是根据本柴油发电机组的输出容量的大小（即电流的大小），自动调节机组的速度，使其负荷平衡。

      发电机并联供电的原理电路如图1所示，由图1可得如下两个方程式：

I——是负荷总电流。      由此可得I1和I2的表达式： 

      两台发电机负载分配的均衡程度，可用两台发电机的电流差表示： 

      （公式3），（公式4），（公式5）三式是发电机负荷分配的基础表达式，从这三个公式可以看出，只有在U1=U2和R

和I2始终相等，各为总负载电流的一半，即： .....................（公式6) 

       或者说两台发电机的电流差DI总等于0。      如果把调压器对负载分配的危害考虑进去，那么发电机电压随负荷变化的状况，将由调压器调节下的发电机外特征决定。因为调压器的坡率性不可能完全相同，于是在调压器调节下，两台发电机的外特性也不相同。

     并列机构构造如图2所示，要使两台发电机负荷分配均衡，必须同时备下面三个条件才能实现：

      如果负载分配不均衡，设I1I2

，则A，B两点电位不相等，所以就有电流自B点经过Weq2和Weq1流向A点，产生相应的磁势。在输出电流大的发电机调压器中，均衡线圈磁势与作业线圈磁势方向相同，使调压器铁芯合成磁势提升，调节点电压U1降低；输出电流小的发电机调压器，均衡线圈磁势与工作线圈磁势方向相反，使铁芯合成磁势减弱，调整点电压U2升高。结果原来输出电流大的发电机输出电流I1减少，原输出电流小的发电机输出电流I2增大，使负荷分配趋于均衡。

      可见，均衡线圈减轻电流差的实质是将与电流差有关的信号反馈到调压器的检测电路，借以改变调整点的电压，从而提升负载分配的均衡性。

2、晶体管调压器采用均衡电阻提高负载分配的均衡性      以JTY-12型晶体管调压器为例，调压器电路中，R24为均衡电阻，阻值较小为10W。两个均衡电阻的一端接于发电机负端A，B两点，为了取出电流差信号，发电机负端是通过负极电阻接地的。

      设由于某种原因造成发电机负载不平衡且I1

2，此时jAjB，若均衡电路接通，均衡电阻上的压降IeqR24使第一台发电机的调压器敏感点的电压Ua升高，励磁控制电路晶体管的导通比减少，平均励磁电流降低，发电机电压U1减少，输出电流I1降低；第二台发电机的调压器敏感点的电压Ua2减少，励磁控制电路晶体管的导通比增大，平均励磁电流增大，发电机电压U2升高，输出电流I2增大，较终使得电流差DI=I1-I2

      可见均衡电阻均衡负载的基本原理是：将敏感到的电流差信号，反馈到调压器的检测电路，借以改变检比电路输出的偏差信号，使功率管的导通比改变，发电机调整点电压改变，从而使电流差减轻，达到均衡负荷的目的。这与炭片调压器中均衡线圈均衡负荷的机理是相似的。

      上述发电机的空载电压Uo，正线电阻R+和调压器的坡率系数K直接影响着负载的分配，此外，还有一些条件则是通过以上几种数据间接影响负荷分配的，如激磁电路电阻，发电机正极至反流割断器“F”之间的线路电阻等，这里不再浅聊。 

       并联柜(俗称并列柜)是专门用于康明斯发电机组并车运行监控的电子设备。在早期提出柴油发电机组并机运行的需求时，就是采用专门的并列柜，实时测试机组的相关参数并反馈调控各并车工作中的机组的运行状态，来达到并机运行要求的。

随着电子技术、动态控制理论及机械制造技术的进步，现代并机柜已经是高度自动化的性能优良的电子装置。它不仅能监控同类型、同输出功率的柴油发电机组的并联，而且还能实现不一样规格、不同输出功率的机组的并列运转，还可以将康明斯发电机组并入大电网上运行。

       并列装置的作业机理如图3、图4所示。1号、2号康明斯发电机组起动后，分别通过各自的信号线将本机的相序、频率、瞬时电压、瞬时相位、波形等参数送入同步监控及显示单元。在这里第一条流程就是鉴别参与并联运行的各机组输出的三相线电压是否相序对应一致。这也是整个系统的开关，只有一致了，下面的过程才可运行，否则就会报警开指示错误。其它的参数经过该单元的调理、运算并与设定的标定参数相比较;对于还未达到并车因素的数据，则同步监控及显示单元会给出相应的误差调节信号，通过B1、B2两条信号线送至相连接的*监控系统及自动负荷分配单元。该单元综合整个系统的运转参数得出调控参量，再通过各机组的自动同步单元去调控柴油发电机组的相应机构，使其相关运行数据解决误差。一切符合并列条件后，同步监控及显示单元即通过C1、C2两条信号线向自动空气开关发出闭合指令。各发电机组的三相电在母排上汇合，共同向负载供电。同步监控及显示单元实时显示已并车运行机组的一致的数据;如电压、电流(均以有效值表示)相位、相序(常以指示灯表示)、有功功率等。

      并机运转的机组在实载运转的过程中，各机组电力输出线上的容量取样单元将电压、电流、有功容量和容量因数实时送入中央控制器及自动负荷分配单元。这些信息经过解析、运算后，求出即时的有功容量和无功功率，以及与其它机组的申央控制屏及自动负载分配单元的相关数据进行比较后的差别量，一起送入各自的自动同步单元。核单元将这些差别量变成控制柴油发电机速度和同步发电机励磁电流的等值信号，从而使康明斯发电机组的运转数据得以相应的改变，达到各并联运转机组对有功功率和无功功率平均分配的目的。

      现代柴油发电机组的用户大多强调供电的可靠性，于是在采用备用电源并联冗余运行模式下，对康明斯发电机组的运行也普遍运用了N十l的冗余运行模式，以便与备用电源共同组成双保险的高可靠供电装置。在这种需求情势下，以并机板为核心的机组并联控制程序成为主流。并列板作为康明斯发电机组控制柜的一个选件，不仅体积小使用方便，更重要的是各制造代理商生产的并联板普遍采用了16位或32位的高级微清除器，集成了新的流程语言和动态控制算法，其性能比体积庞大的并机柜更为优越。同规格、规格的康明斯发电机组如果需要两台或多台并机运行，只要在各机组控制柜的后备插槽插入并车板，并连接好信号线，就可以实现自动并机运行。

      并车板的控制逻辑和并车柜基本上是一样的。只是因为它的核心是高性能的微消除器，故而参数运算精度更高，调节转速更快。并列板监控并列运行的柴油发电机组的主要目标仍然是有功功率和无功功率在各机组之间的平均分配。而决定这两项关键参数的就是柴油发电机的转速和同步发电机的励磁电流。为此，并车板的参数分析，运算、控制逻辑也主要是求解出对本机的发电机速度调节和对同步发电机励磁电流调整的变化量。

      综上所述，因为多种参数和因素直接或间接地危害着负载分配，所以很难使并列供电的发电机负荷均衡，但在采取均衡手段后，电流差值常可限制在规定范围内。

因为除发电机空载电压不等产生的电流差不随负荷变化外，其他诸参数不等发生的电流差都随负载增大而增大，于是对负荷均衡性的要求详细着眼点是在接近额定负载时，两台发电机输出的电流无法相差太大，以免使输出电流大的发电机因过载烧毁。