第5章船舶电力系统频率及有功功率自动调整.pptVIP

船舶电气设备及系统 * 课 件 轮机学院电气及自动化教研室 第15章 船舶电力系统频率及有功功率自动调整 电力系统有功功率自动调整基础知识 自动调频调载原理 §15.1 电力系统有功功率自动调整基础知识 电力系统频率波动的原因及其影响 (1)当 ， 时,静止或恒转速运行，即稳态。 (2)当 ， 时,系统处于加速运行，即动态。 (3)当 ， 时,系统处于减速运行，即动态。 船级社规定：船用电器设备在电源频率波动稳态值达±5％额定频率时应能正常运用。因此要求船舶电网频率的变化最好保持在±0.2Hz以内。 15.1.1 调速器及其调速特性 发电机转速的调整是由原动机的调速器来实现的，因此发电机组的功率频率特性取决于调速器的特性。 由于电力系统要求频率能维持在一定范围之内，因此调速器应是一种“定速调速器”。即通过调速器调节维持原动机转速不变。调速器种类有机械式、液压式和电子式等。但无论哪种型式，其工作原理都是测出偏差后，根据偏差的大小和极性去调节原动机，使原动机在负载从零到额定值范围内变化时，维持转速在允许的范围内。 1) 调速器的结构和动作原理 1 ：传动轴 2 ：轴 3： 飞铁 4 ：拨爪 5 ：滑套筒 6 ：弹簧 7 ：杠杆 8 ：拉杆 9 ：涡轮涡杆 10：调速器电机 11：柴油机油门 柴油机运行时， 通过齿轮传动机构带动调速器的传动轴1将转速传到轴2，使飞铁3绕轴2旋转，飞铁在离心力作用下，力图张开，并将滑套5向上顶， 压缩弹簧6， 直到与弹簧6产生的反作用力相平衡， 这时滑套5将处于某一平衡位置，通过杠杆7、拉杆8， 将油门拉到一定的开度，使柴油机有一定大小的喷油量，机组在一定转速下运行，此时的调速器处于一种平衡状态。 平衡状态 若由于某种原因破坏了调速器的平衡，譬如负载减少、机组转速升高，则飞铁的离心力增大、张开的角度将更大，引起滑套5上移。在滑套上移的过程中，通过杠杆、拉杆、使油门减小，转速就被阻止进一步增加。同时，因为滑套的上移压缩了弹簧6，其反作用力也将增加，直到与离心力的作用平衡，滑套5就停止上移。到此，调速器达到了一个新的平衡状态，机组在另一个转速下稳定运行。 负载减少 相反若由于某种原因使转速降低，则飞铁的离心力变小、平衡又被打破， 此时弹簧6的压力大于离心力的作用，滑套下移，于是油门加大，阻止了转速进一步下降，又达到了一个新的平衡。这种自动调整作用，使柴油机能稳定运行于一定的转速范围内。 负载增加 通过伺服电动机，经蜗轮蜗杆传动，可以将弹簧6事先压紧到一定的程度；弹簧“预紧”是通过配电盘上的手动调速开关接通伺服电动机进行的操作。预紧力越大，滑套越被压向下移，对应的油门开度越大， 反之油门开度越小。 2) 调速器的特性 倾斜度可用调差系数K来表示 稳态特性 (1)瞬时调速率J 船舶要求: J＜±10％ (2)转速恢复到稳定值所需时间T要求 ；转速恢复过程， 应当没有振荡。 T＜5秒 动态特性 n1 n2 (3)调速特性的失灵区(灵敏度)：由于调速机构的间隙，对微小转速变化不能反映。即调速期存在一定的失灵区。失灵区太大功率分配产生误差，太小频繁调节。 3）单机运行时频率的调整——调速特性的平移 在同一负载下欲使频率升高，则应加大弹簧预紧力，将油门加大，整个曲线1将向上平移到曲线2。若减小弹簧预紧力，则特性向下平移，如图中的曲线3 。 1.两台发电机具有有差特性,斜率不一致。 15.1.2 发电机并联运行的有功功率分配 在两台机组均功后，当负荷变化时，功率分配不均匀 2.两台发电机具有无差特性。 两台机组间，有功功率随机分配，可导致逆功率跳闸或过载跳闸。在无功率分配控制系统作用下无法并联运行。 3.一台发电机具有有差特性，另一台具有无差特性。 当负荷增加：增加的功率全部由无误差特性机承担，若负荷超过该机额定值可引起过载跳闸。 当负荷减小：无误差特性机将减小输出功率，有可能导致另一机过载跳闸。也无法并联运行。 负荷增加 负荷减小 要使两机之间的功率能够按容量成比例分配，只有两特性曲线的斜率—致。由于调速器特性总是存在一定的差别，为了使电网频率不致随负载变化过大，又要使功率稳定的分配，特性曲线的下降率应在3％左右，不超过5％，以保证有功分配偏差在10％以内。 设一号发电机运行于A点，输出的有功功率为P，二号发电机为并入发电机，浮接在电网上，处于空载状态，运行于B点。 C B A f f0 P/2 P P 1 2 (1) (2) 在转移负载时，为保持电网的频率不变，必须同时向相反方向调节两机组的调速控制开关 操作步骤： 15.1.3 有功功率的转移操作 B A