柴发机组瞬时和稳态频率（转速）调整率

柴发机组是一种多发的发电装备，可提供稳定的电力供应。在发电过程中，频率的稳定性是至关重要的，而瞬间频率调整率则是评估发电机组频率稳定性的重要指标之一。瞬态频率调节率是指发电机组在负荷变化时，频率从新负荷状态向稳定状态过渡的速度。它反映了发电机组在负荷变化时的频率调整能力，也直接影响到大电的稳定性和用户的用电品质。

      频率调整，又称速度控制，是柴油发电机组中维持有功容量供需平衡的具体方案，其根本目的是保证柴油发电机组的速度稳定。柴发机组频率调整的详细程序是调整发电功率和进行负荷干预。按照调整范围和调整能力的不同，频率调节可分为一次调频（装置如图1所示）、二次调频和三次调频，其特征如图2所示。调速控制也是柴油发电机组控制系统的重要构造部分。

      瞬态频率调节率，也叫瞬时调速率（δfs），是指柴发机组在突加或突减负荷时，瞬间变化频率与负载变化前频率的差值与额定频率的比值。其数学表达式为

      自负载突变瞬间开始到频率开始稳定（稳定的定义在被试运行组的技术要素中有规定）为止所经过的时间即为瞬态频率恢复时间，取三次试验中较长的一次作为试验较终结果。

      稳态频率调节率，也可称为稳态调速率，通常I、II、Ⅲ类电站要求δf=0.5%～3%，Ⅳ类电站δf≤5%。

      稳态频率调节率能够比较长时间以某一速率稳定变化之数值。如调整柴油发电机的转速能够以10转/分增加，则其稳态调速率为10转/分。它是相对于瞬间调速率而言的。由此可知道调速的性能。

      可用发电机控制界面上的频率表或F41B表测试频率，测得交流电频率经计算得稳态频率调整率（δf）应符合要求。其数学表达式为

      当测量中所加负载为满载时，f1用空载时频率值代替，f=f2为满载时频率值代替。

      速度波动率也称为频率波动率，是指发电机组在负荷不变时的频率波动程度，其用数学公式表达为：

      交流柴发机组并联运行及并入市电运行时，各发电机组的总负荷不变，但因为各发电机组的制造工艺和供油的不均，会导致一台发电机组的功率增加和另一台发电机组的容量减小。一般把这种情形称为功率交互振荡，俗称“转速不正常”。功率的变化会引起系统输出频率的波动，频率能否快速恢复稳定，对电气设备的安全运转至关重要。柴油发电机的应用环境通常功率小，频率波动大。对并联运转的发电机，改变发电机间的有功功率分配，是通过改变各台柴油发电机的油门大小，即单位时间内进入气缸的燃油量来实现的。发电机输出的有功容量是由柴油发电机的机械功率转化来的，随着负荷的变化需要经常调节柴油发电机的速度，以保持大电频率的恒定，其频率与柴油发电机调速控制系统密切相关。

（1）发电机组的机械质量和转子惯量会危害频率调节的转速。质量越大、转子惯量越大的发电机组，在负载变化时，其频率调节的速度会相对较慢。

（2）发电机组的调速系统对瞬间频率调节率也有重要危害。调速装置负责控制发电机组的输出功率，通过调节燃油供给量来实现频率的调整。调速系统的响应速度越快，发电机组的瞬态频率调整率就越高柴油机故障灯图解大全大图。

（3）柴油发电机组的负荷特性也会对瞬间频率调整率出现危害。负载特征指的是发电机组在负荷变化时，输出电压和频率的变化情况。如果发电机组的负荷特点不稳定，频率的调整转速就会受到限制。

      假设某一区域内可控容量一定，柴油发电机在供电时刻频率达到60HZ，控制中心和用户之间的通信链接存在τ延长和ζ丢包率，那么可控负荷实际的响应阈值和响应量为

      图3模拟了在实际负荷控制中，通信增长与丢包对发电机频率响应的影响。图4模拟了不一样控制情形下频率恢复情况。

      柴发机组的负荷来源可以采用两种模式，其一为假性负载机来代替真适用电负荷，对柴发机组进行测试，试验电路图如图5所示；其二为客户真实的用电负荷，当全厂对应的用电设备全部开启后对柴油发电机组进行测试惠州发电机维修，试验电路如图6所示。

（3）待逐级加载25％、50％、75％、100％，待稳定后测得各次的频率和三相平均电压，计算稳态调节率，稳态频率调节率应符合要求≤-0.5％康明斯柴油机故障大全。

（4）待逐级减载75％、50％、25％至空载，待稳定后测得各次的频率和三相平均电压，计算稳态调节率，稳态频率调节率应符合要求≤0.5％。

       为了提高柴油发电机组的瞬间频率调整率，可以采取以下举措。首先，购买品质较好、转子惯量较大的发电机组。这样可以增加发电机组的惯性，提高频率调整的转速。其次，对调速系统进行优化，提升其响应速度。可以采用领先的调速装置和控制算法，使调速系统的控制更加精确、灵敏。此外，还可以通过增加调速系统的增益和降低调速环节的延迟，来提升整个系统的频率响应转速。

      频率稳定期间是指柴油发电机组从负载突变到频率开始稳定所需时间。I、II、III类电站性能等级为2~5s；IV类电站性能等级为≤7s。如果频率频率稳定时间超时，应当进行频率调节或装设自动调频调载设备。自动调频调载装置功能是维持电力系统频率恒定和有功功率按比例分配，实际是通过步进电机对柴油发动机电子调速板的预紧弹簧压力作微调。程序有以下5种：

      这种步骤是在并联运行的发电机组中选择一台作为“主调机”，当大电负荷变化而出现频差时，由主调机组进行频率的二次调整，改变油门的开度，使电网频率维持稳定，该主调机还承担大电负载的变化量。而参与并车的其他机组则总是带固定的负荷，称为“基载机”。主调发电机法原理大概，但缺陷是使主调机和基载机的容量因数不一致，且随负荷的变化而变化，这样当负荷变化较大时，调频流程就会很慢，由于只有主调机组在起调整用途。

      利用具有有差调速特点且调差系数相近的发电机组并车运转来实现频率稳定及负荷分配的频载调节方式。这种方法无自动调频调载装备，无法进行二次调节，各机组只由具有有差特性的调速器来控制，因此无法很好地维持频率恒定，负荷分配一般也不均匀。此外，它不能自动转移负载。

      主从控制法是在并列运转的发电机组中选用一台作为主控机，主控机的主要功能维持大电频率的稳定。它不断地把装置频率与给定频率相比较，当系统频率高于给定频率时，其调整器输出减速信号，通过主控机的调速伺服马达调小柴油发动机的油门；反之，则加大油门，力图维持系统频率的稳定，有时也称其为Master，相应地其余的机组称为slaver，专门负责负载分配，对频率的变化则不过问。

      积差调节法是按频差△f对时间的积分△F=K ?Afdt来进行调频的，同时引入与各机组实际功率成正比的容量信号进行比较来调校负荷分配。它的特点是调节结束时总是保持恒频和按比例分配负载。

      虚有差法是在参与并列的每一台发电机上都装设按频差和容量分配差进行调整的控制装置。在它们的控制下能经常地保持电网的频率为额定值，电力装置的负载则按给定比例进行分配。虽然每台发电机所装备的调速板仍为有差特性，且调差系数都不为零，也不会影响调整结果。这就是“虚有差”这一名称的含义。目前它在自动调频调载领域应用较为广泛。

      除了以上调频措施外，合理设计发电机组的负载特点也是提高瞬态频率调整率的重要办法。可以通过控制发电机组的电压和频率反馈环节，使其负荷特点更加稳定。此外，还可以采用领先的负载调节装置，实时监测和调节发电机组的负载，以保持频率的稳定性。柴油发电机组的瞬间频率调节率是评估发电机组频率稳定性的重要指标。通过优化发电机组的机械质量、调速系统和负载特征，可以提升瞬态频率调节率，保证市电的稳定性和用户的用电质量。在未来的发电机组规划和运行中，瞬态频率调节率应被更加重视，以满足不断延长的电力需求。