控制棒驅動機構電源系統（RAM）發電機并列運行分析

許皓程+王斌+劉政超

摘 要：控制棒驅動機構電源（RAM）系統要求兩臺發電機組并列帶載控制棒驅動機構（RGL）負荷，并且要求兩臺發電機組要平分下游負荷，所以需要對兩臺發電機組的無功與有功分配情況進行研究，以達到現場調試與運維需求。本文介紹了控制棒驅動機構電源（RAM）系統的功能和作用，分析了控制棒驅動機構電源系統的特點，兩機并列過程中，有功和無功功率調節的方法。

關鍵詞：并網；并列；負載

中圖分類號：TL362.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0145-02

1 簡述容量相同的同步發電機并列運行原理

以原動機轉速可調的發電機組為例（RAM系統的原動機轉速不可調），單臺發電機獨立運行時，發電機產生的無功功率與有功功率受負載容量的約束，固定等于負載容量所需的功率，并且頻率和端電壓隨著調速器的設定點和勵磁電流的改變而改變。而發電機與電網并聯運行時，發電機的頻率和電壓與電網系統的頻率和電壓相同。調速器的設定值與勵磁電流的改變會直接影響發電機的有功功率與無功功率。當兩臺容量相同的同步發電機并列運行時，帶載下游固定的負荷，如圖1，RAM系統帶載控制棒驅動機構RGL簡圖。

上圖中要求兩臺發電機提供的總的有功功率和無功功率，必須等于負載（RGL）所需的有功功率P和無功功率Q。

以發電機SET2剛并入SET1帶載運行的系統后為例，總的有功為兩臺發電機的有功之和，由于發電機的機械特性有差異，所以SET1帶的有功與STE2帶的有功會有差異，如果此時通過調速器增加轉速，會對系統有何影響呢？見下圖2，增加SET2轉速對系統的影響。

SET2轉速增加以后，SET2的頻率特性會上移，由于系統向負載提供的總的有功功率不能改變。如果還在50Hz的頻率下運行，SET1與SET2提供的功率將會大于負載的需求，所以系統不會繼續在50Hz的頻率運行。由于總的有功功率不變，系統頻率會在高于50Hz的某個點繼續運行，使發電機輸出的總的有功功率PG等于負載的有功功率Pload。由于系統的頻率上升，使SET1由原來帶載的PG1變為PG1，SET2由原來帶載的PG2變為PG2，從上圖中可以看出，SET1帶的負載減少，SET2帶的負載增加，兩臺發電機所帶的負載趨于平均分配。

同理，見圖3，增加發電機SET2的勵磁電流對系統運行的影響。

當兩臺發電機并列帶載時，如果增大其中一臺的勵磁電流，則相應的系統的端電壓會升高；升高勵磁電流的發電機組的無功功率會增加，另一臺產生的無功功率會減小。

2 控制棒驅動機構電源系統（RAM）發電機并列運行分析

RAM系統是由兩臺電動發電機組組成，電動機為三相鼠籠式異步電動機，發電機為凸極式同步發電機，輸出穩定的260VAC為控制棒驅動機構RGL供電，并在發電機與電動機之間增加了一個較大的飛輪，當電動機上游電源短時失電在1.2S內，可為下游RGL負荷提供1.2S的穩定電源而不跳機。

兩臺電動機的穩定運行電壓由上游電源幅值400V，頻率50Hz的LKA、LKB配電盤提供，電動機額定轉速為1485rpm，為滿足同步發電機的50Hz頻率的要求，剩余轉速由飛輪轉動慣量提供。

由于RAM系統的原動機為電動機，沒有調速機構，啟動并列運行以后，有功功率是無法調節的，由于飛輪的影響，轉速會有微小變化，所以有功功率分配會在兩臺發電機上產生變化。原因在于電動機的頻率特性曲線非常硬，接近一條直線，當轉速有微小的變化，都會引起有功的不確定變化，見圖4，并列運行的RAM系統的頻率-有功特性。

如圖4所示運行工況，當SET1由于上游電源頻率波動（可能性較?。┗蛴捎赗AM電動機與發電機之間飛輪的影響，導致頻率波動，會使控制棒驅動機構RGL的負荷在兩臺發電機中重新進行分配，由開始的總的有功功率變成，觀察發現，SET1帶的負載有所增加，SET2帶的負載有所減小。

關于無功的分配，在RAM控制盤柜內RAM001TB與RAM003TB內有相應的勵磁控制卡件，可以完成對輸出電壓的調節，已達到對兩臺發電機的無功功率的分配。

只改變發電機組無功分配而不改變系統電壓的調節。要實現改變系統無功功率分配，而不改變系統電壓的調節，就要增加一臺發電機的勵磁電流的同時降低另一臺發電機的勵磁電流。見圖5只改變無功分配而不改變系統電壓圖。

由圖5可知，初始狀態SET1與SET2發電機運行在系統電壓為1的特性曲線（虛線），兩臺發電機組總共提供的無功為，SET1的無功較小，SET2的無功較大，為了不改變系統運行電壓，而改變系統無功功率分配，使SET1與SET2平分系統所需無功，需要將SET1的勵磁電流增大，使輸出電壓向上移動到2的曲線電壓，而降低SET2的勵磁電流，使輸出電壓下降至2曲線的電壓，即可實現，不改變系統電壓而實現無功功功率的分配，使發電機所發無功分配均勻，調節后的總的無功功率為。

3 結語

控制棒驅動機構電源RAM系統的有功特性，完全取決于電動機自身的機械特性與飛輪對頻率的影響，而無功功率特性可以通過調整發電機勵磁系統的勵磁電流來實現無功功率的分配情況。

參考文獻

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