控制棒驱动机构电源系统（RAM）发电机并列运行分析

许皓程+王斌+刘政超

摘 要：控制棒驱动机构电源（RAM）系统要求两台发电机组并列带载控制棒驱动机构（RGL）负荷，并且要求两台发电机组要平分下游负荷，所以需要对两台发电机组的无功与有功分配情况进行研究，以达到现场调试与运维需求。本文介绍了控制棒驱动机构电源（RAM）系统的功能和作用，分析了控制棒驱动机构电源系统的特点，两机并列过程中，有功和无功功率调节的方法。

关键词：并网；并列；负载

中图分类号：TL362.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0145-02

1 简述容量相同的同步发电机并列运行原理

以原动机转速可调的发电机组为例（RAM系统的原动机转速不可调），单台发电机独立运行时，发电机产生的无功功率与有功功率受负载容量的约束，固定等于负载容量所需的功率，并且频率和端电压随着调速器的设定点和励磁电流的改变而改变。而发电机与电网并联运行时，发电机的频率和电压与电网系统的频率和电压相同。调速器的设定值与励磁电流的改变会直接影响发电机的有功功率与无功功率。当两台容量相同的同步发电机并列运行时，带载下游固定的负荷，如图1，RAM系统带载控制棒驱动机构RGL简图。

上图中要求两台发电机提供的总的有功功率和无功功率，必须等于负载（RGL）所需的有功功率P和无功功率Q。

以发电机SET2刚并入SET1带载运行的系统后为例，总的有功为两台发电机的有功之和，由于发电机的机械特性有差异，所以SET1带的有功与STE2带的有功会有差异，如果此时通过调速器增加转速，会对系统有何影响呢？见下图2，增加SET2转速对系统的影响。

SET2转速增加以后，SET2的频率特性会上移，由于系统向负载提供的总的有功功率不能改变。如果还在50Hz的频率下运行，SET1与SET2提供的功率将会大于负载的需求，所以系统不会继续在50Hz的频率运行。由于总的有功功率不变，系统频率会在高于50Hz的某个点继续运行，使发电机输出的总的有功功率PG等于负载的有功功率Pload。由于系统的频率上升，使SET1由原来带载的PG1变为PG1，SET2由原来带载的PG2变为PG2，从上图中可以看出，SET1带的负载减少，SET2带的负载增加，两台发电机所带的负载趋于平均分配。

同理，见图3，增加发电機SET2的励磁电流对系统运行的影响。

当两台发电机并列带载时，如果增大其中一台的励磁电流，则相应的系统的端电压会升高；升高励磁电流的发电机组的无功功率会增加，另一台产生的无功功率会减小。

2 控制棒驱动机构电源系统（RAM）发电机并列运行分析

RAM系统是由两台电动发电机组组成，电动机为三相鼠笼式异步电动机，发电机为凸极式同步发电机，输出稳定的260VAC为控制棒驱动机构RGL供电，并在发电机与电动机之间增加了一个较大的飞轮，当电动机上游电源短时失电在1.2S内，可为下游RGL负荷提供1.2S的稳定电源而不跳机。

两台电动机的稳定运行电压由上游电源幅值400V，频率50Hz的LKA、LKB配电盘提供，电动机额定转速为1485rpm，为满足同步发电机的50Hz频率的要求，剩余转速由飞轮转动惯量提供。

由于RAM系统的原动机为电动机，没有调速机构，启动并列运行以后，有功功率是无法调节的，由于飞轮的影响，转速会有微小变化，所以有功功率分配会在两台发电机上产生变化。原因在于电动机的频率特性曲线非常硬，接近一条直线，当转速有微小的变化，都会引起有功的不确定变化，见图4，并列运行的RAM系统的频率-有功特性。

如图4所示运行工况，当SET1由于上游电源频率波动（可能性较小）或由于RAM电动机与发电机之间飞轮的影响，导致频率波动，会使控制棒驱动机构RGL的负荷在两台发电机中重新进行分配，由开始的总的有功功率变成，观察发现，SET1带的负载有所增加，SET2带的负载有所减小。

关于无功的分配，在RAM控制盘柜内RAM001TB与RAM003TB内有相应的励磁控制卡件，可以完成对输出电压的调节，已达到对两台发电机的无功功率的分配。

只改变发电机组无功分配而不改变系统电压的调节。要实现改变系统无功功率分配，而不改变系统电压的调节，就要增加一台发电机的励磁电流的同时降低另一台发电机的励磁电流。见图5只改变无功分配而不改变系统电压图。

由图5可知，初始状态SET1与SET2发电机运行在系统电压为1的特性曲线（虚线），两台发电机组总共提供的无功为，SET1的无功较小，SET2的无功较大，为了不改变系统运行电压，而改变系统无功功率分配，使SET1与SET2平分系统所需无功，需要将SET1的励磁电流增大，使输出电压向上移动到2的曲线电压，而降低SET2的励磁电流，使输出电压下降至2曲线的电压，即可实现，不改变系统电压而实现无功功功率的分配，使发电机所发无功分配均匀，调节后的总的无功功率为。

3 结语

控制棒驱动机构电源RAM系统的有功特性，完全取决于电动机自身的机械特性与飞轮对频率的影响，而无功功率特性可以通过调整发电机励磁系统的励磁电流来实现无功功率的分配情况。

参考文献

[1]EOMM，SARELEM，2011.

[2]EOMM，上海电机厂有限公司，2013.

[3]藤万庆.柴油机调速新技术[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000.