600千瓦珀金斯發電機組并聯后發生功率振蕩

    所謂功率振蕩，就是一定數量的功率或電流在并聯發電機組之間不衰減地頻繁轉移，事實上是其靜態穩定性的一個特例。從負載分配角度看，每臺發電機組都相對其某一平均功率，時而處于重載，時而處于輕載。這種功率振蕩的頻率都比較低。從零點幾赫到幾赫之間，但其振幅卻有可能很高，有時會達到發電機額定功率的50%～60%，甚至接近發電機的額定功率。

      功率振蕩的危害是非常明顯的，靜態功率分配不均的_二切害處在這里都依然存在。除此之外，在功率振蕩時，柴油機同時發生轉矩振蕩，柴油機各零件和機座經受著激烈的振動，柴油機的調速系統都工作在大幅度的振蕩狀態，其壽命和可靠性顯然會受到影響。與此同時，功率振蕩往往伴隨著頻率和電壓的脈動，因而直接影響供電質量。可見發電機組并聯運行時的功率振蕩是不允許的。

     影響功率振蕩的因素是多方面的，為了對以后深入討論這一問題做準備，在此簡要地描一下柴油機功率振蕩的物理過程還是很有必要的。600千瓦珀金斯發電機組并聯后發生功率振蕩

        仍從發電機的功角特性人手，根據式(9-1)，三相同步發電機的電磁功率為 

前面對這一關系式的討論都是針對穩定狀態而言的，即每臺柴油機的機械功率PM，發電機電勢E和電壓U以及負載功率PL都是不變的，或者是變化非常緩慢的數值，因此柴油機機械功率PM和發電機電磁功率PE相平衡，功角θ和轉速也保持不變，至于功角θ如何由一個穩定值變化到另一個穩定值，這個過程這里并沒有討論。事實上，上述參數中的任何一個發生了突然變化，功率的平衡就遭到了破壞，要取得新的平衡，只能靠改變柴油機的機械功率PM，即改變柴油機的供油。燃油供給不是直接靠PM和PE間的差別來調節的，而是靠轉速偏差進行調節。由于發電機轉子的巨大機械慣性，θ角和柴油機轉速都不可能突然改變，而要經過一定時間過程，也就是說，PM和PE間新的平衡關系必須經過轉速變化和調速器調節燃油供給這一曲折間過程。現在看一下柴油機機械功率出現突然變化△PM=PM- PE>0時的情況。為了突出說明主要問題，暫不考慮調壓器參與調節的影響，假設電壓和電勢的大小是不變的，同時還假定負載的總功率PL是不變的。

   當某臺柴油機的功率突然增大△PM的時候，發電機轉子就被加速（若△PM<0，則轉子被減速），在θ<90 ?/span>的范圍內，轉子加速的趨勢總是力圖使θ變化到PE=PM的位置，在本例中為逐步增大θ角。由于總的負載功率是不變的，在*臺發電機的電磁功率增加的同時，臺發電機的電磁功率便相應減小，轉子也被加速，實際上是兩臺發電機轉子同時被加速的過程。當轉子的速度變化到一定程度的時候，兩臺柴油機的調速器開始動作，以減少它們的燃油供給，從而減小了每臺柴油機的功率PM和轉速偏差，直到和發電機功率取得新的平衡為止，由此可以看出調速器通過改變供油量具有抑制轉速偏差的作用。

     粗略地講，柴油機供油量的變化和轉速偏差的大小成正比，其符號和轉速偏差的符號相反，即轉速偏高時供油量要減少，轉速偏低時供油量要增大。供油量變化和轉速變化的比例稱為調差度，在一般條件下，轉速偏低5%左右，調速器就可以把柴油機供油量由空載功率增加到額定功率。可見，單純從靜態角度分析，柴油機功率或負載功率的變化，對發電機的轉速和功率波動并不會有很大影響。調速器和柴油機的燃燒系統都有一定的慣性，因此，柴油機轉矩的變化總比轉速的變化滯后一定時間，這在干擾力矩△PM為固定值的時候（如果調速器本身是穩定的）顯然也不會帶來什么嚴重后果。

   如果△PM是周期性干擾的話．當然，速度偏差、調速器的動作以及燃油供給也同樣基于周期性的規律，只是由于慣性的影響，柴油機供油和轉矩的變化在時間上（或相位上）要滯后于轉速的變化，這就意味著在每一個周期內，有一段時間供油及轉矩的變化與速度偏差的要求是相*，即調速器起到了抑制速度偏差的作用；而在另一段時間內，柴油機轉矩的變化和轉速偏差的要求不相符合，也即當柴油機轉速偏高的時候，燃油供給和柴油機轉矩反而增加，而當轉速偏低的時候，燃油供給反而減低。

    在這段時間里，不但沒有起到抑制轉速偏差的作用，反而成為加劇干擾力矩的激振因素？因而使發電機轉子周期性地加速和減速，產生振動。振動的幅度首先取決于這兩段時間在整個振動周期中所占的比例，也即取決于轉矩滯后相位的大小，而滯后相位不但與振動頻率有關，還取決于柴油機和調速器本身的性能特點以及運行狀況。盡管在功率振蕩過程中柴油機的轉速變化很有限，一般不超過5%，前面說過，燃油量的變化取決于調速器的調差度，因此，振蕩幅度還取決于調速器在振蕩過程中的調差度，一般來說，振蕩過程中供油量的變化是相當可觀的，柴油發電機組的功率波動也是很巨大的。特別是當兩臺機組及調速器的特性差別較大時，這種功率波動現象會更嚴重、更容易發生。

    從發電機的角度來看，這種功率振蕩就是并聯機組間的功角差（功率差）的符號和大小周期性地發生變化，因此說明振蕩還和發電機的功角特性及其工作點有關系。當然，在調速器和發電機的各種阻尼因素作用下（這些因素將在以后詳加分析），這種振蕩會穩定在某個數值上。這里需要建立的概念是，所謂功率振蕩就是在某種周期性干擾的作用下，柴油發電機組進行反復功率調節的動態過程。影響振蕩的因素，除了調速系統的各種特性（如柴油機和調速器的慣性、調差度等）外，還有干擾功率的頻率和幅度以及柴油發電機組各種阻尼環節的作用。其中很多因素的影響在單機組運行時是不會顯露的，而只對并聯運行產生影響，比如，單機運行時調速精度很高的調速器，往往在并聯時會產生功率振蕩；阻尼繞組的特性在單機運行是無關緊要的，但對功率振蕩卻有很強的阻尼抑制作用。