东莞市雅通机电设备有限公司
ACTON ELECTRICAL EQUIPMENT
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1并联运行的作用
大型的网络监控中心、银行结算中心、空中管制中心等，根据自身的工作性质和特点都对供电系统的性能和可靠性提出了很高的要求；采用两路市电供电、配置两组并联冗余运行的大功率UPS构成双总线系统、同时安装几台“N+1”模式并联冗余运行的柴油发电机组与UPS构成一个高可靠、高质量、智能化的不间断供电体系，已是普遍采用的技术方案。
柴油发电机组为增加原有机组的输出功率而采用并联运行的方式要~EUPS多一些。它们常被用于市电电力供应保障性不强，一年总有几次停电或拉闸限电地区的工矿企业。由于现代机械制造技术的进步、机电一体化的广泛应用、智能控制技术的普及，现代柴油发电机组不仅制造精良，各项性能指标大为提高，运行的可靠性也大大增强。
通常情况下，只要按规范做好维护保养工作，作为备用发电机，在起动运行后柴油发电机组因故障停机的几率极其微小。在各类工厂新增设备后，原有柴油发电机组已不能满足后备供电需要时，考虑再增加一台同样的机组与其并联使输出功率增加一倍，不失为一种经济实用的选择。
作为扩容应用的并联柴油发电机组一般不考虑冗余而只强调均分负载，它们都是接近满负荷地直接驱动用电设备。
2并联运行的技术条件
从同步发电机的机械构造可以知道；三个一模一样的绕组按照空IN360。三等分并且对称的安装在定子的机座上。这三个绕组——称为定子绕组或因为供给负载的电力由这里输出而被称为电枢绕组，它们在空间机械位置上已被确定为彼此之间120。电角的间隔。当同步发电机转子磁场(称为主磁场)的磁力线依次扫过并切割三个电枢绕组时，就会按照扫过的顺序在三个绕组上分别产生彼此之间相位差为120。波形为正弦形的感应电动势。
这五个条件是两台或多台柴油发电机组并联运行的前提。综合上述可以看出：它们是相互关联相互依存的。在并联运行中的各机组必须实时调控自己的相关参数，使其与其它机组以及予先设定的相关标定参数一致，才能使整个并机系统处于对外提供电能的可靠运行中。
两台或多台柴油发电机组的并联运行后，要共同向负载供给电能，因此就出现了平均分担负载的问题，否则就会因各机组所承担的负载不一样而在它们之间形成环流。流动于各机组之间的环流，不仅使机组的损耗增加甚至会使整个并机系统宕机。由于负载经常地接入和撤出，更由于负载并非都是纯电阻性的，而更多地是电阻性伴有电容性和电感性的阻抗性负载。这就给并联运行的各柴油发电机组在均分负载上提出了较高的要求；不仅要对纯电阻性负载(电能在电阻性负载上面的消耗称为有功功率)进行均分，而且要对电抗性——容抗或感抗或兼而有之的负载(电能在电抗性负载上面只进行储存和释放的相互转换并不被消耗，所以称无功功率)进行均分。哪一项得不到均分，它就会在并联机组之问形成环流；不是有功环流就是无功环流或兼而有之。
通过理论分析、实验和实际工作证明，例如并联运行的柴油发电机组只有两台并联。它们各相对应的三相线电压之间只是瞬时相位有差别，而其它的参数都一致，则就会在这两台机组之问产生有功功率的不均分，从而形成以有功环流为主的环流。瞬时相位的差别产生有功环流，如何消除呢?从前面的分析可知：微调柴油发动机的转速——也就是调控发动机的油门。使同步发电机转子磁场磁力线切割电枢绕组的频率，在单位时间内产生一个增量或减量，即为瞬时相位的增量或减量，并以此填补瞬时相位的差别，达到使两台机组各相对应的三相线电压的瞬时相位一致，就可以实现平分负载有功功率，达到消除有功环流的目的。在并联柴油发电机组的调试中经常可以发现：当增大一台机组的油门时有功功率就较多地转到该台机组，当减小它的油门时，则有功功率就较多地转向另一台机组。所以微调频率可以消除有功环流。
如果这两台并联机组输出的三相线电压中，相对应的其它参数都一样，而只有瞬时电压的大小不一样。此时在两机之间就会有无功功率的不均分，从而形成较大的无功环流。消除无功环流的办法是，实时调控同步发电机转子绕组的励磁电流，励磁电流越大则转子磁场越强，其磁力线切割电枢绕组所产生的感应电压就高。反之，感应电压就小。
通过这样的调节，就可以使两台机组各相对应线电压的瞬时值相等并与标定值(例如380V)一样。其实，转子绕组的励磁电流是由同步发电机内的励磁发电机发出的并经过同步整流器而产生的。励磁发电机的定子绕组内的电流又是受自动电压调整器(AVR)控制的。也就是说：给AVR控制信号使定子绕组的电流发生变化，从而引起定子磁场磁力线的变化和励磁发电机转子绕组的感应电压变化。此变化的感应电压经同步整流器后，成为同步发电机转子变化的励磁电流。这必然会引起同步发电机输出的三个线电压的瞬时值的改变。所以在并联机组的实际调试中可以遇见：给某一台机组的AVR输入升压信号时，无功功率就较多地转到该机组。而输人降压信号时，无功功率就较多地转向另一台机组。可见，适时地给AVR输入平衡信号就可以使并联运行的两台机组平均分配无功功率，消除无功环流。所以调节瞬时电压可以消除无功环流。这些就是技术术语中常说的“有功调频，无功调幅”。
其实，柴油发电机组并联运行的过程，就是不断地实时调控各机组的相关参数，使有功环流和无功环流减少到最小甚至为零的动态过程。
可见要使两台或多台柴油发电机组处于良好的并联运行状态，除了各机组满足以上并联的五个条件外，还要彼此平均分担负载。实际上，并机的五个条件和均分负载是相互关联、相辅相成的。通过以上的分析表明：根据各机组并联运行中的情况，只要实时调节柴油发动机的转速——也就是调控发动机的油门。实时调节同步发电机的励磁电流——也就是调控AVR。使并联运行的各机组的相关参数达到动态的一致和同步，就可以实现并联机组的平稳运行。
3并联运行机组的监控
并机柜(俗称并车柜)是专门用于柴油发电机组并联运行监控的电子装备。在早期提出柴油发电机组并联运行的需求时，就是采用专门的并机柜，实时测试机组的相关参数并反馈调控各并联工作中的机组的运行状态，来达到并联运行要求的。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智能化的性能优良的电子设备。它不仅能监控同型号、同输出功率的柴油发电机组的并联，而且还能实现不同型号、不同输出功率的机组的并联运行，还可以将柴油发电机组并人市电网上运行。
并联运行的机组在带载运行的过程中，各机组电力输出线上的功率取样单元将电压、电流、有功功率和功率因数实时送入中央控制器及自动负载分配单元。这些信息经过分析、运算后，求出即时的有功功率和无功功率，以及与其它机组的中央控制器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。该单元将这些差别量变成控制柴油发动机转速和同步发电机励磁电流的等值信号，从而使柴油发电机组的运行参数得以相应的改变，达到各并联运行机组对有功功率和无功功率平均分配的目的。
总结：现代柴油发电机组的用户大多强调供电的可靠性，所以在采用UPS并联冗余运行模式下，对柴油发电机组的运行也普遍应用了“N+1”的冗余运行模式，以便与UPS共同构成“双保险”的高可靠供电系统。在这种需求情势下，以并机板为核心的机组并联控制方式成为主流。并机板作为柴油发电机组控制柜的一个选件，不仅体积小使用方便，更重要的是各制造厂家生产的并机板普遍采用了l6位或32位的高级微处理器，集成了新的程序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。同型号、规格的柴油发电机组如果需要两台或多台并联运行，只要在各机组控制柜的备用插槽插入并机板，并连接好信号线，就可以实现自动并联运行。
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