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摘 要：船舶主发电机是海洋船舶的生命之源，是船舶电力系统的心脏，是其他设备正常运转的前提保障。在船舶航行、作业、靠泊等状态下主发电机的正常工作对船舶的安全至关重要，因此对船舶发电机的维护保养非常重要。
关键词：并网运行；无功功率；压降特性；电压降调节
船舶通常都配有一台或多台发电机组，船舶在不同工况状态下的用电量相差很大，当负荷大时需2台或多台并车运行。当发电机组并车时出现无功功率分配不均的现象，即一机组显容性，一机组显感性，负荷超过一定时，机组承受负载电流过大，严重时造成电流剧增，导致并车解列，危及船舶安全并造成严重后果。因此并网发电机之间无功功率分配非常重要。
一、发电机无功功率
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就会下降，从而影响用电设备的正常运行。发电机能否送出无功以及送出无功的多少与电压降ΔU有关，这个电压降ΔU是指发电机的电动势E0和端电压UN的同相部分的电压差，根据同步发电机迟相运行时的相量图，相量图是以发电机端电压UN为一个参考相量，即UN为一个垂直向上的箭头，其保持固定不动。电动势E0在UN箭头的逆时针侧，且为一个长度大于UN的箭头，两者之间形成一个夹角δ即发电机功角。所谓同相部分的电压差，就是指把E0箭头向参考量UN或者说是垂直轴上的一个投影，这个投影的长度比UN箭头要长，E0箭头在垂直轴上的投影长度减去UN箭头的长度即为两者同相部分的电压差ΔU，只有这个电压差才会产生无功电流，并且是电压差ΔU越大，发电机输出的无功功率就越大，如果电压差ΔU变小，则发电机输出的无功功率就减小。
我们都知道为避免产生巨大的冲击电流，以防同步发电机受到损坏、电网遭受干扰，发电机并联至电网必须满足三个条件：电压相同；频率相同；相位角相同。
二、南海救“131”轮发电机电压自动调节电路
在图1中，发电机调压版型号是VR6，调压板通过控制励磁电流定子线圈产生的磁场，从而控制励磁转子在这个磁场下切削磁感线并产生电动势，励磁对电球转子输出电流，从而达到控制电球转子的磁场电流、稳定电球主定子输出电压的要求，发电机输出电压调整通过调压板可以设定。在南海救“131”轮上，其外接的电阻器R2为主配电板电压微调电位器，通过它可以小范围调节励磁电流从而调节发电机端电压。
VR6调节功能如下：
1.电压降调节：调节发电机的压降特性。2.电压调节范围的出厂标称（封住的） 。3.电压调节：调节发电机输出电压。4.截止频率调节 。5.稳定性调节：调节动态响应。
VR6上电压降调节旋钮可以调节发电机压降特性，并网运行的发电机组必需确保压降特性一致， 以便均衡地分配外电路无功负载。电压调节旋钮可以设定发电机输出电压。
三、南海救“131”轮无功功率分配不均现象与分析
南海救“131”轮电站具有3台发电机，发电机原动机为卡特柴油机，型号是3412；发电机型号是SR。当发电机并网运行时，随着负载的变化，有功功率分配基本一致，而无功功率差异却很大，通过调节主配电板上调压板外接励磁调节电位计R2可以改变并网发电机无功分配情况，但随着电网无功负载的变化，并网发电机无功分配又出现不均匀现象，有时甚至出现一台无功功率不断增大，另外一台无功功率不断减小甚至为负数，出现逆功率现象。发电机随着无功增大会出现电流激增，导致电站出现优先脱扣甚至跳闸，造成船舶停电，危及船舶安全，特别是作业期间容易产生安全事故。
根据上面对无功功率的分析得知，”131”轮并网发电机无功分配不均主要是由于并网发电机电压降ΔU不一致导致分配电网需求的无功功率不一致，即发电机压降特性不一致造成的。当电网无功功率需求增加或者外部机组启动时，电网对无功的需求会增加，并网发电机分配电网无功会增加，发电机电压会下降，这时自动调压板会自动增加输出励磁电流以稳定发电机端电压，由于励磁电流升高，发电机电动势E0升高，但发电机端电压稳定，所以发电机电压降ΔU也升高，由于并网发电机压降特性不一致，导致电压降ΔU不一致，致使发电机分配的无功不平衡，因而电压降ΔU高的发电机带上更多的无功负载，而电压降低的发电机带上比较少的无功负载，这样就会出现一台发电机过载，一台却是正常，当负载超出发电机承载能力时，发电机会出现跳闸现象。
在南海救”131”轮上，当并网发电机无功分配不均时，通过调节图1的外部微调电位计R2调节励磁电流使发电机电动势E0变化，从而使ΔU变化以使发电机在某一时刻并网无功负载分配平衡，但由于船舶电网无功负载需求不断变化及泵组的不断启停，微调电位器需要随着无功负载的变化而调节，是一种治标不治本的方法，所以当无功功率负载增加过大时就会出现发电机跳闸现象。但通过调节图2压降特性调节旋钮即可以使发电机压降特性一致，不论无功负载如何变化，并网运行的发电机电压降ΔU相同，从而无功分配均匀，是一种治本的方法。
四、南海救“131”轮发电机压降特性的调节方法
通过以上分析，解决”131”轮无功分配不均问题，可以通过调节压降特性旋钮使并网运行的发电机压降特性一直，从而均匀地分配无功功率。
调节方法是让两台发电机并网运行，使并网负载达到额定负载为宜，看两台发电机无功分配情况，如果发电机无功功率大的话说明发电机特性“过硬”，即电压降则ΔU偏大；或者说另外一台发电机“过软”，电压降ΔU偏小。要调节发电机调压版上的压降调节按钮（图2的第一个旋钮），顺时针减小电压降ΔU，降低无功功率；逆时针增大电压降ΔU，增大无功功率。可以降低无功分配多的发电机的电压降或者升高无功分配少的发电机点压降，调节直至两台发电机无功功率分配均匀为止。
通过以上调节方法调节南海救“131”轮发电机压降特性后，发电机无功功率在无功负载波动时基本分配平衡，不在会出现无功功率分配不均而导致跳闸现象。
五、总结
现代化的船舶主发电机运行管理高度的自动化，但为了设备的安全运行，应加大监视及巡检力度，及时发现异常，并在第一时间采取有效措施把故障消除在最初階段。通过以上分析及调节，南海救“131”轮发电机并网运行趋于稳定，无功功率分配基本一致。对于船舶并网运行的发电机来说，如果运行中有类似情况是可以依照上述方法进行调节。
参考文献；
[1]汤蕴璆《电机学》
关键词：并网运行；无功功率；压降特性；电压降调节
船舶通常都配有一台或多台发电机组，船舶在不同工况状态下的用电量相差很大，当负荷大时需2台或多台并车运行。当发电机组并车时出现无功功率分配不均的现象，即一机组显容性，一机组显感性，负荷超过一定时，机组承受负载电流过大，严重时造成电流剧增，导致并车解列，危及船舶安全并造成严重后果。因此并网发电机之间无功功率分配非常重要。
一、发电机无功功率
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就会下降，从而影响用电设备的正常运行。发电机能否送出无功以及送出无功的多少与电压降ΔU有关，这个电压降ΔU是指发电机的电动势E0和端电压UN的同相部分的电压差，根据同步发电机迟相运行时的相量图，相量图是以发电机端电压UN为一个参考相量，即UN为一个垂直向上的箭头，其保持固定不动。电动势E0在UN箭头的逆时针侧，且为一个长度大于UN的箭头，两者之间形成一个夹角δ即发电机功角。所谓同相部分的电压差，就是指把E0箭头向参考量UN或者说是垂直轴上的一个投影，这个投影的长度比UN箭头要长，E0箭头在垂直轴上的投影长度减去UN箭头的长度即为两者同相部分的电压差ΔU，只有这个电压差才会产生无功电流，并且是电压差ΔU越大，发电机输出的无功功率就越大，如果电压差ΔU变小，则发电机输出的无功功率就减小。
我们都知道为避免产生巨大的冲击电流，以防同步发电机受到损坏、电网遭受干扰，发电机并联至电网必须满足三个条件：电压相同；频率相同；相位角相同。
二、南海救“131”轮发电机电压自动调节电路
在图1中，发电机调压版型号是VR6，调压板通过控制励磁电流定子线圈产生的磁场，从而控制励磁转子在这个磁场下切削磁感线并产生电动势，励磁对电球转子输出电流，从而达到控制电球转子的磁场电流、稳定电球主定子输出电压的要求，发电机输出电压调整通过调压板可以设定。在南海救“131”轮上，其外接的电阻器R2为主配电板电压微调电位器，通过它可以小范围调节励磁电流从而调节发电机端电压。
VR6调节功能如下：
1.电压降调节：调节发电机的压降特性。2.电压调节范围的出厂标称（封住的） 。3.电压调节：调节发电机输出电压。4.截止频率调节 。5.稳定性调节：调节动态响应。
VR6上电压降调节旋钮可以调节发电机压降特性，并网运行的发电机组必需确保压降特性一致， 以便均衡地分配外电路无功负载。电压调节旋钮可以设定发电机输出电压。
三、南海救“131”轮无功功率分配不均现象与分析
南海救“131”轮电站具有3台发电机，发电机原动机为卡特柴油机，型号是3412；发电机型号是SR。当发电机并网运行时，随着负载的变化，有功功率分配基本一致，而无功功率差异却很大，通过调节主配电板上调压板外接励磁调节电位计R2可以改变并网发电机无功分配情况，但随着电网无功负载的变化，并网发电机无功分配又出现不均匀现象，有时甚至出现一台无功功率不断增大，另外一台无功功率不断减小甚至为负数，出现逆功率现象。发电机随着无功增大会出现电流激增，导致电站出现优先脱扣甚至跳闸，造成船舶停电，危及船舶安全，特别是作业期间容易产生安全事故。
根据上面对无功功率的分析得知，”131”轮并网发电机无功分配不均主要是由于并网发电机电压降ΔU不一致导致分配电网需求的无功功率不一致，即发电机压降特性不一致造成的。当电网无功功率需求增加或者外部机组启动时，电网对无功的需求会增加，并网发电机分配电网无功会增加，发电机电压会下降，这时自动调压板会自动增加输出励磁电流以稳定发电机端电压，由于励磁电流升高，发电机电动势E0升高，但发电机端电压稳定，所以发电机电压降ΔU也升高，由于并网发电机压降特性不一致，导致电压降ΔU不一致，致使发电机分配的无功不平衡，因而电压降ΔU高的发电机带上更多的无功负载，而电压降低的发电机带上比较少的无功负载，这样就会出现一台发电机过载，一台却是正常，当负载超出发电机承载能力时，发电机会出现跳闸现象。
在南海救”131”轮上，当并网发电机无功分配不均时，通过调节图1的外部微调电位计R2调节励磁电流使发电机电动势E0变化，从而使ΔU变化以使发电机在某一时刻并网无功负载分配平衡，但由于船舶电网无功负载需求不断变化及泵组的不断启停，微调电位器需要随着无功负载的变化而调节，是一种治标不治本的方法，所以当无功功率负载增加过大时就会出现发电机跳闸现象。但通过调节图2压降特性调节旋钮即可以使发电机压降特性一致，不论无功负载如何变化，并网运行的发电机电压降ΔU相同，从而无功分配均匀，是一种治本的方法。
四、南海救“131”轮发电机压降特性的调节方法
通过以上分析，解决”131”轮无功分配不均问题，可以通过调节压降特性旋钮使并网运行的发电机压降特性一直，从而均匀地分配无功功率。
调节方法是让两台发电机并网运行，使并网负载达到额定负载为宜，看两台发电机无功分配情况，如果发电机无功功率大的话说明发电机特性“过硬”，即电压降则ΔU偏大；或者说另外一台发电机“过软”，电压降ΔU偏小。要调节发电机调压版上的压降调节按钮（图2的第一个旋钮），顺时针减小电压降ΔU，降低无功功率；逆时针增大电压降ΔU，增大无功功率。可以降低无功分配多的发电机的电压降或者升高无功分配少的发电机点压降，调节直至两台发电机无功功率分配均匀为止。
通过以上调节方法调节南海救“131”轮发电机压降特性后，发电机无功功率在无功负载波动时基本分配平衡，不在会出现无功功率分配不均而导致跳闸现象。
五、总结
现代化的船舶主发电机运行管理高度的自动化，但为了设备的安全运行，应加大监视及巡检力度，及时发现异常，并在第一时间采取有效措施把故障消除在最初階段。通过以上分析及调节，南海救“131”轮发电机并网运行趋于稳定，无功功率分配基本一致。对于船舶并网运行的发电机来说，如果运行中有类似情况是可以依照上述方法进行调节。
参考文献；
[1]汤蕴璆《电机学》