如何实现孤网并联运行发电机的母线电压恒定

如何实现孤网并联运行发电机的母线电压恒定？（Zjs，Gemeter）Zjs：几台发电机并联孤网运行母线电压恒定-如何实现？如果几台发电机组并联，孤网运行，母线电压恒定（化工生产工艺要求母线电压不能有大的变动，调差运行不能满足要求），请大侠考虑如何自动保证所有机组之间无功按照比例分配？我们是完全自动化的机组，2台GEPG9171E型燃机，单机额定功率300MW，2台100MW余热汽轮发电机组，联合循环。我们如果并入大电网，肯定是用调差方式运行，但是如果孤网运行，又要保证母线电压恒定，仅这4台机组如何保证无功功率均衡分配？我们的机组要求较高，不可能让运行人员盯着监控系统来手动调整励磁、保证母线电压等级、均衡无功，必须是全自动的，要考虑什么技术手段来保证这个？Gemeter：这个问题的着眼点应该是：1)孤立运行的电网中，发电机发出的无功功率和有功功率是根据负荷的需求决定的，也就是说负荷决定整个小电网的无功功率和有功功率，而不是发电机。因此，发电机如果投入恒VAR或恒PF控制的话，只会导致小电网的电压异常不稳（先进的AVR的VAR/PF控制都会设有电压范围限制，比如+/-10%，超出这个范围，自动退出VAR/PF调节，转为AVR调节）。因此，孤立的小电网中绝对不能投VAR/PF调节。2)发电机之间负荷均衡分配，还是需要从CT回路着手，因为CT可以提供每台发电机的无功负荷信息，这个需要纳入AVR的控制环节中。3)母线电压要求恒定，那么调差模式就很定不能再用。但是发电机之间的无功均衡分配方式有很多种，调差只是最简单、最常用、最容易理解的一种。作为AVR制造商，有必要深入地研究这些问题，因为市场需求是复杂的，只知一二，只能圄于一个相对窄小的目标市场。发电厂是专门搞发电的，他们可以安排运行人员按照规程来值班、监控、操作，但是对于一些自动化程度要求更高的场合，例如船舶、战舰、海上平台，都有一个完整的中压电网的，而且不可能有人去操作，所有的都需要自动完成，而且性能指标要求更高。4)因为还有其它事情，我先发个原理图供参考，先看看，详细的解释周末再发。我不是搞励磁的，主要做计量和监测，希望和大家讨论一起提高。Gemeter：环流或者无功负荷不平衡都是由于并联运行的发电机之间的电压不“匹配”造成的，因此解决问题的思路还是求助于AVR。AVR可以通过“调差补偿”或“横流补偿”的方式实现这个功能。调差方式的工作原理是最简单的，也是最常用的，发电机CT副边电流在AVR内部负载电阻上产生一个感应压降，与发电机的电压信号矢量叠加，形成AVR的偏差信号。负载电阻上的压降大小与流过发电机CT原边的线电流幅值成正比，相位相同，当发电机的功率因数是1时，它和系统电压的相位差时90º电角度，这样可以形成适当的偏差信号。负载电阻上的电压取决于流过CT的发电机线电流，负荷所导致功率因数的任何变化都会反映在负载电阻电压上。因此，当滞后功率因数的无功负荷增加时，母线电压将会下降，如果超前功率因数的无功负荷增加时，母线电压将会增加，变化的幅值取决于负载的大小和功率因数。为了避免电压随着负荷的功率因数增大或减小，可以考虑增加一个电路，把并联运行的所有发电机的AVR的CT互相连接起来。这就是横流补偿方式，用IEEE术语称作“无功差动补偿”，见上图。1号发电机的电流互感器（CT1）的同名端与2号发电机的CT2的非同名端相连。2号发电机的电流互感器（CT2）的同名端与1号发电机的CT1的非同名端相接。流出CT1同名端的电流分成两路，一路流入AVR1的负载电阻，另外一路流入横流回路。流入横流回路的电流将会进入AVR2的负载电阻，与AVR2自身的电流互感器流入负载电阻的电流方向相反，结果是流入每个AVR的负载电阻的电流将为零，因为方向相反的电流相互抵消。这样，负载电阻上就没有压降，发电机和母线的电压也不会下降。如果发电机1比发电机2开始承担更多的无功负荷，线电流将会增大，CT1副边的电流也会增大。结果将会导致AVR1的负载电阻电压增大，这将导致AVR降低这发电机1的励磁，从而减少线电流。发电机1的不平衡导致流入横流回路的电流将会增大，这在AVR2的负载电阻上产生一个压降，这个压降与CT2产生的正常的电压的极性相反，相反的极性将会使发电机2的线电压上升，而不是下降。发电机1电压上升而发电机2电压下降，结果是并联的发电机系统的重新自动达到平衡。对于更多的发电机并联运行的情况，CT的接线依此类推。在CT副边并联一个接点，可以短路CT和AVR的负载电阻，这样可以取消输入到发电机的任何电流信号。接点闭合时，可以使发电机脱离并联系统独立运行，而不受任何调差/横流电路的影响。这个接点一般取自发电机出口断路器的常闭辅接点。这对保证其它发电机并联运行的稳定性也是非常重要的，如果一台的发电机从母线上断开，而其AVR的CT没有短路，并联系统的电压将会发生波动，独立运行的发电机的转速和频率与并联的发电机相比将会有差别，流过独立运行的发电机的AVR的电流与流过并联发电机的AVR的电流相比，相位角将会不断地变化。这个不断变化相位角的电流，会使单独运行的发电机的AVR交替增减励磁，导致励磁出现小的周期性的波动，从而增减发电机的输出电压。电压波动的速率等于单独运行的发电机和并联发电机的频率差。为了使横流回路正常工作，接到母线上的所有发电机的全部CT都必须接到横流回路中。接入回路中的所有的CT的变比必须相同，这样每个CT提供相等的电流，才能正确地抵消负载电阻上的压降。如果不同容量的发电机并联，CT变比必须保证其副边电流和其它的CT大致相等。否则，横流回路中的电流就不能相互抵消。不平衡的电流会使发电机之间负荷分配不平衡。除了CT要有相同的变比之外，所有的发电机的AVR的负载电阻也必须相等，如果不等，例如不同制造商的产品，需要增设一个阻值很小的可调的外部电阻，使之相等。负载电阻相等可以保证在发电机出现不平衡时，横流回路中的电流会在每个负载负载上产生相应正比的压降，平衡发电机系统的无功负荷。为了保证正常运行，所有的发电机都必须接入横流回路中，那么就无法和无穷大母线（电网）并联。如果横流连接的发电机系统需要和横流回路之外的电网并联，可以在回路中任一点安装一个开关接点并打开（一般取自母线和系统之间断路器的常闭辅接点），这样所有的发电机将会运行在调差模式下。为了满足安全的要求，CT的副边应有且只能有一个接地点。说了这么多，其实这还是上个世纪四五十年代的理论，现在已经进入数字时代，实现这个功能其实只是在AVR中增加一个简单的软件模块，但是，所有的原理还都是不便的，只不过实现的手段更简单方便了。例如UNITROL就设有一个通讯口，并联运行的UNITROL只需通过通讯的方式，即可实现无功均衡和母线电压恒定。但是这样的前提是所有的AVR都必须是UNITROL。也有很多AVR除设有通讯方式之外，还留有横流补偿CT的输入电路，例如卡特汉莫的ECS2100，这样即使不同制造商的AVR、不同类型的AVR、甚至数字式AVR和模拟式AVR之间都能够以横流补偿方式运行。（中国励磁专业网于2006年1月1日开通，得到了广大读者和网友的大力支持，其知名度和影响力日渐扩大，为我国励磁技术的学习交流开辟了一个新的阵地，为我国励磁技术的进步作出了一点贡献。回首网站运行一周年，最让我们感到自豪的是技术论坛上的畅所欲言。这里的讨论，充满了自由、快乐、智慧、经验，是这个网站最宝贵的财富。这个财富属于我们，属于大家。在纪念网站一周年的日子里，本人整理了部分励磁论坛的技术讨论，供大家进一步学习和交流。）（首席编辑：陈小明）