1 柴油发电机的特点
（1）柴油发电机与其他发电机的不同之处在于：柴油发电机有300～600转/min的怠速和1500～1600转/min的转速相匹配的额定转速。
（2）柴油发电机可以减小消耗排气马力。因为柴油发电机大部分是在野外作业，所以无须考虑排噪声的问题，使用方便，设计简单。
（3）柴油发电机具有高运转稳定性的特点，从发电机出来的电压更加稳定，易使电压功率达到平衡状态。
（4）柴油发电机具有硬特性好的特点。即使载荷发生了变化，柴油发电机的转速仍可以保持较好的稳定性。
2 发电机组并列运行的条件
首先，发电机组并列是指整个发电机组运用并列运行的过程，即先运行一台发电机组，再启动另外一台，将这一台与之前的一台发电机组并列运行。要想使合闸后的转子转速与额定转速相等，需要发电机组并列具有一定的条件：第一个条件是发电机组的电压有效值要与发电机组的波形相同；第二个条件是2台发动机的电压相位、频率、相序需要一致。只有满足这些条件，才能保证发电机组并列正常运行。
3 发电机保护回路
3.1 逆功
发电机保护回路的第一个方法是使发电机组的转速频率和电压不相同，即使其产生逆功现象。在运行时，使2台发电机组各带着正功率和负功率，而带负功率的机组就相当于变成了负载。这样电压高机组和低机组就相当于在供电系统之内添加了一个调相机组，使其机组的电流表指示反向，低电压机组可以承受很大的无功率的电流，以此来保持两机组电压的平衡。在检测时，可以人为地将机组产生逆功电流，比如采用把一台机组电压调高另一台相反的方法。而逆功电流一般为额定电流的20%左右，在实际操作中，逆功继电器可能产生跳闸或者报警的现象，但不会停机。采用逆功现象可以使发电机对回路进行保护。
3.2 过电流
发电机保护回路的第二个方法是采用过电流的方法。目前发电机组的超载能力是其额定功率的5%，而发电机组的带载时间也需≤60min，如果超过就会降低发电机组的导线绝缘，进而降低其使用寿命。因此，设定电流保护时，只需要设定到额定电流的110%就可以达到标准。在测试时，继电器也可能产生跳闸或报警现象，但不会停机。
3.3 过电压
采用过电压的方式也可以保护发电机的回路。并列使用时若发生供电系统振荡而使系统的电压升高，就会发生供电系统瘫痪的现象。因此，在使用并列的发电机组时，要装额定电压为105%的电压保护。当短接电压继电器时，会出现跳闸报警甚至停机的现象。
4 柴油机稳态调速率和静态调压率
若想使2台或多台发电机机组并列正常且可靠运行，需要保证所有发电机机组的频率、电压以及相序要相同。相序是在电机制造时和电缆布置时就已经确定的，频率和电压的运行参数需要依照运行特性进行设置。而保证机组是否能正常并列运行的两大重要因素就是稳态调速率和静态调压率。
4.1 柴油机稳态调速率与机组并联运行的关系
首先是稳态调速率，其与机组并列运行是密不可分的。为保证供电频率的使用满足其条件要求，对机组转速的设定应为恒转速。但在现实应用中，当机组负载发生变化，柴油机的转速就会发生改变。这种随着负载的变化而使转速与设定值不符的关系叫做稳态调速率。但稳态调速率只能在一定的范围内波动，如图1所示。
图1 柴油机稳态调速率
图1所示的转速变化就是发动机频率的变化，对于单台机组来说，交流电正弦波波长和交流电周期的变化就是发动机组频率的变化，而大部分电器对此种频率都是可以接受的。发动机发出点的品质与发动机频率变化的大小有关，变化越小，发动机发电品质就越高。稳态调速率也可以通过调整调速器的调速率改变。图1可反映出柴油机的转速与负载的关系成反比。因此，负载越高，转速越低。转速就好比弹性承载体，转速越低，弹性承载体的高度就越低，因此可以更好地分配柴油发电机组的负载。而转速高于运行机组并列运行的转速时，高转速可以承接高负载，并随着负载的增大转速符合稳态调速率曲线规律而下降，一直下降到转速完全一致，才可以保证承担的负载均衡。转速的一致性就是发电机组并列运行的频率相同的原则。
4.2 发电机静态调压率与机组并联运行的关系
三相交流发电机组的电压值是在设计时规定出来的，所以是一般的船用发电机组所使用的。发电机输出的电压会根据机组负载功率发生的变化而变化，并且这种变化可以与规定的电压不符。电压随着负载的变化而变化的关系就是发电机的静态调压率。同样，静态调压率也有一定的波动范围。
与转速与负载的关系一致，电压与其负载的关系也是成反比，负载越低，发电机组输出的电压也就越低。图2为电压与负载的特性曲线。
图2 电压与负载的特性曲线图
静态调压与稳态调速有些特征是类似的，电压的高低也与负载有关，因此也有着弹性的特征。在待并机组高于运行机组的电压运行时，其高电压可以承载负载、输送电量。在负载增加的过程中，电压会随之下降，一直下降到并入机组与运行机组的电压相同。因此，运行机组的负载就会发生转移，随着负载的减少，电压就会慢慢上升。而发电机组的另一条规则就是电压相同规则，即两种电压具有一致性。而静态调压率可以通过AVR即电压调整器进行调整，进而达到较好的静态调压率的目的。
5 柴油发电机组并联运行的均衡性要求
在柴油发电机组并列运行的均衡性要求中，承受负载的功率除了有功功率的作用外，还有无功功率的作用。图3所示为有功功率与无功功率的矢量和。
图3 有功功率与无功功率的矢量和
在运行过程中，可以采用功率差度指标来对柴油发电机机组负载分配是否均衡进行考核，同时也可以采用有功功率差度指标和无功功率差度指标进行考核。但我国的标准和船用的规范都是采用无功功率差度指标考核的。考核的要求是，当多台发电机机组并联之后，额定功率因素要为
，并且在75%额定负载的地方进行一致分配的机组功率，要求有功功率和无功功率相等，并且功率因素皆为0.8的条件下，当功率均衡后就不能再调整机组的各项指标了，在机组功率达到稳定时就需要对其分配差度进行相对应的考核。当出现在试验过程中功率分配没有达到均衡的情况时，就要考虑是不是由于机组的稳态调速率和静态调速率的两个曲线指标相差太大。有功功率和无功功率都会发生超差的现象，有功功率的超差有可能使各个机组的稳态调速率达到0.4%的误差，而无功功率的超差一般有可能使各个机组的静态调压率达到0.5%以上的误差。若存在这种超差的现象，一定要及时调整误差率，否则会出现功率分配不能均衡的问题，进而影响整个发电机机组并联的正常使用。
6 结语
综上所述，文章通过柴油稳态调速率和静态调压率两个方面介绍了柴油发电机组的并联应用，解决了非电阻性功率负载大而使得其稳定性差的问题，进而解决在供电系统中负载大以及供电不可靠的问题，以推动我国供电系统的发展。
参考文献
[1]汪欣勇．柴油发电机自动并联机组的设计[D]．大庆：东北石油大学，2015.
[2]肖志慧，刘政，尤凌祎．某核电厂#2机组柴油发电机振动故障原因分析与处理[J]．电工技术，2017，（10）.
（作者王涌系中交二航局第六工程分公司工程师）
