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　　由式1）可見，調(diào)差系數(shù)！表示無功電流從零增加到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓的相對(duì)變化量。調(diào)差系數(shù)越小，無功電流變化時(shí)發(fā)電機(jī)電壓變化也越小。所以，調(diào)差系數(shù)！表征了勵(lì)磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力。

　　為三種類型的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性曲線。由式1）可知，具有正調(diào)差系數(shù)6>0）的特性曲線向下傾，即發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流的增大而降低。具有負(fù)調(diào)差系數(shù)！<0）的特性曲線上翹，發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流的增大而上升。具有無差特性！=0）的發(fā)電機(jī)電壓為恒定值。

　　發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性曲線！g發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；發(fā)電機(jī)無功電流；/qs發(fā)電機(jī)額定無功電流上述調(diào)節(jié)特性是相對(duì)一臺(tái)發(fā)電機(jī)作為獨(dú)立電源而言，然而，在電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)實(shí)際上是并列運(yùn)行的，若把電力系統(tǒng)視為一個(gè)無窮大電源，那么當(dāng)兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)直接接入電網(wǎng)并列運(yùn)行時(shí)，改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流輸出，并不顯著影響機(jī)端電壓，而只是改變發(fā)電機(jī)之間無功功率的分配。

　　2多臺(tái)發(fā)電機(jī)直接并聯(lián)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)之間無功功率的分配bookmark3其標(biāo)幺值表示為2.1不能穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行的調(diào)差特性兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)是不允許在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的。因?yàn)榧词箖膳_(tái)發(fā)電機(jī)的電壓整定值完全相等，母線電壓維持不變，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)間無功功率的分配也是任意的，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)和一臺(tái)正調(diào)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行，但系統(tǒng)的無功負(fù)荷改變將全部反應(yīng)在無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)上，故實(shí)際上也很少采用。

　　假如在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的某一臺(tái)發(fā)電機(jī)采用負(fù)調(diào)差調(diào)節(jié)特性，根據(jù)負(fù)調(diào)差的原理，其它某一臺(tái)發(fā)電機(jī)將失磁，系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.2正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行假定兩臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行，其調(diào)節(jié)特性如所示。由于兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的端電壓相同，等于母線電壓Uei，因此，每臺(tái)發(fā)電機(jī)承擔(dān)的無功電流是確定的，分別為IQ1和1"2.當(dāng)無功負(fù)荷增加時(shí)，母線電壓下降，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將通過增加勵(lì)磁電流，達(dá)到新的穩(wěn)定電壓U2，這時(shí)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)承擔(dān)的無功電流分別為I"1（和I"2'.兩臺(tái)發(fā)電機(jī)分別承擔(dān)一部分增加的無功負(fù)荷，大小取決于各自的調(diào)差系數(shù)。

　　又由式1）簡化得代入式。）得當(dāng)母線電壓從"G1變到"G2時(shí)，由式2）得-1由式6）減去式2），得式4）表明，當(dāng)母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，而與電壓值無關(guān)。負(fù)號(hào)表示在正調(diào)差情況下5>0），當(dāng)母線電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)無功電流將增加。兩臺(tái)正調(diào)差的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)無功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，其電壓偏差相同。由式4）可知，若希望各臺(tái)發(fā)電機(jī)無功電流波動(dòng)量的標(biāo)幺值A(chǔ)I"-相等，則要求公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)具有相同的正調(diào)差系數(shù)。

　　3發(fā)電機(jī)一變壓器組并聯(lián)運(yùn)行下發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性bookmark5如所示無功電流為零時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓為Ugo；無功電流為額定值I"*時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓為U，母線電壓為Ui時(shí)曲線1發(fā)電機(jī)的無功電流可由式2）表示。

　　如所示為典型的發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線方式。由于變壓器固有的短路阻抗影響，主變高壓側(cè)的并聯(lián)運(yùn)行母線電壓偏低。為了補(bǔ)償變壓器由于無功電流造成的壓降，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁宜采用負(fù)調(diào)差調(diào)節(jié)特性，但其實(shí)際反應(yīng)在主變高壓側(cè)的調(diào)節(jié)特性為正調(diào)差。根據(jù)發(fā)電機(jī)負(fù)調(diào)差特性，發(fā)電機(jī)隨著系統(tǒng)無功負(fù)荷的增大，將增大勵(lì)磁電流，維持主變高壓側(cè)的系統(tǒng)電壓處正常水平。這樣在高壓側(cè)的正調(diào)差系數(shù)也不會(huì)太大，對(duì)系統(tǒng)的無功負(fù)荷波動(dòng)反應(yīng)敏感，電壓調(diào)節(jié)特性好，有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。若適當(dāng)選擇發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的負(fù)調(diào)差系數(shù)整定值，使之接近補(bǔ)償無功電流在變壓器短路阻抗上的壓降，可維持系統(tǒng)電壓恒定。因此這種負(fù)調(diào)差環(huán)節(jié)實(shí)際上是無功電流補(bǔ)償裝置，它可維持系統(tǒng)中該節(jié)點(diǎn)電壓基本恒定，對(duì)提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定是極有好處的。

　　4擴(kuò)大單元接線方式下兩臺(tái)發(fā)電機(jī)調(diào)差特性的分析4.1分析擴(kuò)大單元接線方式下兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行，其穩(wěn)定及無功功率的分配問題較為復(fù)雜。為單機(jī)對(duì)無窮大系統(tǒng)的等值阻抗圖，若以主變的低壓側(cè)作為公共母線，對(duì)并列的發(fā)電機(jī)而言，所接入的就不是無窮大系統(tǒng)，系統(tǒng)的內(nèi)抗約等于主變的短路阻抗XT.兩臺(tái)發(fā)電機(jī)送出的無功電流，都將在主變的短路阻抗上產(chǎn)生壓降。而對(duì)主變高壓側(cè)的系統(tǒng)電壓節(jié)點(diǎn)來說則可以視為接入無窮大系統(tǒng)，即主變高壓側(cè)的系統(tǒng)電壓基本不變。筆者在這個(gè)前提下討論擴(kuò)大單元兩臺(tái)發(fā)電機(jī)調(diào)差特性的問題。

　　首先，為了保持穩(wěn)定運(yùn)行，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都必須在正調(diào)差特性下運(yùn)行，主變高壓側(cè)的系統(tǒng)電壓視為基本不變，但當(dāng)其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)增加勵(lì)磁時(shí)，主變低壓側(cè)電壓將上升，此時(shí)另一臺(tái)發(fā)電機(jī)感受到端電壓上升，將減少勵(lì)磁，以保持端電壓。其結(jié)果是，一臺(tái)發(fā)電機(jī)送出無功功率的同時(shí)，另一臺(tái)機(jī)組吸收無功功率，極難獲得良好的無功調(diào)節(jié)性能。其次，當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)在主變低壓側(cè)并網(wǎng)運(yùn)行，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)并列時(shí)，由于兩勵(lì)磁系統(tǒng)特性不可能完全相等，允許同期電壓相位差等因素，系統(tǒng)將仍然存在無功擾動(dòng)，使兩臺(tái)機(jī)組在并列時(shí)刻產(chǎn)生無功大擾動(dòng)。若正調(diào)差系數(shù)整定過小，將有可能導(dǎo)致其中一臺(tái)機(jī)組無功過載，另一臺(tái)機(jī)組失磁解列。因此，正調(diào)差系數(shù)需整定為接近主變短路阻抗X的一半，這樣雖然可以解決兩臺(tái)發(fā)電機(jī)間可靠并列和較穩(wěn)定的運(yùn)行，但由于較大的正調(diào)差系數(shù)，擴(kuò)大單元對(duì)系統(tǒng)的調(diào)壓性能差軟），對(duì)系統(tǒng)無功擾動(dòng)的響應(yīng)弱，維持主變高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)電壓恒定的能力差，對(duì)系統(tǒng)電壓質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性都十分不利。下面以棉花灘水電站啟動(dòng)運(yùn)行中發(fā)生的情況為例做深入分析。

　　4.2棉花灘水電站發(fā)電機(jī)擴(kuò)大單元接線方式所示為棉花灘水電站％2主變單元的主接線示意圖，3機(jī)和％4機(jī)通過603、604開關(guān)在15.75kV公共母線上接于％2主變低壓側(cè)，再通過％2主變高壓側(cè)的開關(guān)21B接入220kV系統(tǒng)。

　　4.3由于負(fù)調(diào)差特性引起3發(fā)電機(jī)跳機(jī)的事故經(jīng)過后，單機(jī)分別帶2主變?cè)囘\(yùn)行正常，于2001年6月29日，棉花灘水電站3機(jī)正常運(yùn)行P'=150MW，Q'=0），4機(jī)由運(yùn)行人員操作從啟動(dòng)到準(zhǔn)同期并列，在4機(jī)出口604開關(guān)合上的短短400ms內(nèi)，3機(jī)出口603開關(guān)跳閘，3發(fā)電機(jī)解列事故停機(jī)。事后，查SOE、事件記錄和保護(hù)動(dòng)作情況如下：4機(jī)機(jī)端電壓瞬時(shí)最高升至U4=16.01kV，無功突變達(dá)Q4=239Mvar發(fā)出無功），有功P4=0；3機(jī)有功不變33=150MW）無功突變至Q3=-249.5M>a吸收無功），3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)低勵(lì)限制雖動(dòng)作，但未及時(shí)限位原因后述），機(jī)組由失磁保護(hù)和低壓過流保護(hù)動(dòng)作解列停機(jī)。

　　4.4負(fù)調(diào)差引起事故跳機(jī)的原因分析在棉花灘水電站3機(jī)正常運(yùn)行，4機(jī)并網(wǎng)的瞬間，其無功電流增加，根據(jù)負(fù)調(diào)差特性，4機(jī)感受到機(jī)端電壓U"降低，增加勵(lì)磁電流試圖維持機(jī)端電壓，從而導(dǎo)致4發(fā)電機(jī)送出的無功功率進(jìn)一步增加；/4增加導(dǎo)致U"增加；此時(shí)3機(jī)感覺到機(jī)端電壓偏高，3機(jī)努力維持機(jī)端電壓，減少勵(lì)磁電流，3發(fā)電機(jī)送出的無功功率/減少。這樣4機(jī)發(fā)出的無功完全被3機(jī)所吸收，在3機(jī)、4機(jī)之間形成了無功電流環(huán)流，從而失去穩(wěn)定，最終導(dǎo)致3機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)失磁，3發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)和低壓過流保護(hù)動(dòng)作出口跳機(jī)。

　　5微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器本身存在的缺陷目前微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)模擬量的處理，是將定子三相二次電壓及電流經(jīng)隔離變換后送至A/D采樣，通常在一個(gè)周波20ms）內(nèi)每相電壓及電流等間隔采樣32點(diǎn)。當(dāng)將一個(gè)周期內(nèi)的電壓、電流采集完畢，數(shù)字信號(hào)處理器DSP）通過快速傅立葉變換FFT）分別計(jì)算出三相電壓和電流的有效值、有功功率及無功功率。

　　在發(fā)電機(jī)進(jìn)相時(shí)，微機(jī)型低勵(lì)限制單元根據(jù)實(shí)際的有功功率，算出P-/特性曲線對(duì)應(yīng)的最大允許進(jìn)相無功功率/，如果實(shí)際無功功率！b>！bc，即達(dá)到低勵(lì)限制動(dòng)作值，則在極短的時(shí)間內(nèi)延時(shí)60ms或更長）發(fā)低勵(lì)限制信號(hào)，從而啟動(dòng)低勵(lì)限制程序，把進(jìn)相無功功率限制在允許值/bc.這是為了避免控制動(dòng)作過于頻繁引起振蕩，微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的軟件中均采用了帶死區(qū)的PID控制，所以在正常發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，緩慢調(diào)節(jié)減少勵(lì)磁，低勵(lì)限制可以發(fā)揮其限制作用；而當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生失磁時(shí)，勵(lì)磁電流減少的速度很快，低勵(lì)限制單元的判斷和限制，由于微機(jī)勵(lì)磁本身缺陷，跟不上發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)失磁時(shí)勵(lì)磁電流減少的速度，導(dǎo)致低勵(lì)限制不住勵(lì)磁電流的減少，進(jìn)而導(dǎo)致更深一步的發(fā)電機(jī)進(jìn)相失磁，直至失去穩(wěn)定運(yùn)行。

　　6擴(kuò)大單元接線方式下兩機(jī)正調(diào)差特性運(yùn)行存在的問題表1兩機(jī)并網(wǎng)在線無功分配試驗(yàn)數(shù)據(jù)改變ff3機(jī)棉花灘水電站擴(kuò)大單元中的兩臺(tái)機(jī)組均已使用正調(diào)差特性，雖然在系統(tǒng)無功負(fù)荷擾動(dòng)不大的情況下能穩(wěn)定運(yùn)行，但實(shí)際運(yùn)行操作中仍存在問題。6.1兩臺(tái)機(jī)組并列時(shí)在運(yùn)行操作中易形成無功環(huán)流筆者在棉花灘水電站3、4機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器按‘電壓閉環(huán)“方式運(yùn)行，調(diào)差系數(shù)整定為+3.0%的條件下進(jìn)行兩機(jī)并網(wǎng)在線無功分配試驗(yàn)，在不同的有功功率負(fù)荷點(diǎn)P總，調(diào)節(jié)3機(jī)勵(lì)磁電流，分別改變3、4機(jī)的無功功率，在不同的3或4機(jī)無功功率點(diǎn)記錄220kV升壓站電壓U！2kV、2主變高壓側(cè)無功功率/總、3機(jī)有功功率P3及無功功率/3、4機(jī)有功功率P4及無功功率/4，數(shù)據(jù)見表1.上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行，調(diào)整一臺(tái)機(jī)組的無功功率完全反應(yīng)在另一臺(tái)機(jī)組的無功功率上，在兩臺(tái)機(jī)組之間形成無功電流環(huán)流。而且，如果僅調(diào)整一臺(tái)機(jī)組的無功是無法對(duì)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行調(diào)整的，只有當(dāng)兩臺(tái)機(jī)同時(shí)增加勵(lì)磁或同時(shí)減少勵(lì)磁時(shí)才可以調(diào)整系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)無功功率。原因是對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，當(dāng)只調(diào)整一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流輸出時(shí)，僅僅是整定單元的整定值增加，調(diào)節(jié)器輸出特性曲線平行上移，發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性也隨之上移，而調(diào)差特性保持不變即！不變。

　　6.2兩臺(tái)機(jī)并列瞬間無功功率波動(dòng)較大筆者在棉花灘水電站3、4機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器置進(jìn)行兩機(jī)并網(wǎng)在線無功動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)見表2.表2兩機(jī)并網(wǎng)無功動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)兩臺(tái)機(jī)的調(diào)差系數(shù)整定值參數(shù)兩機(jī)并列前兩機(jī)并列后（3機(jī)低勵(lì)限制動(dòng)作）可見，在兩臺(tái)機(jī)并列運(yùn)行之前，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓不完全相等，不可避免存在暫態(tài)沖擊，而日本企業(yè)開發(fā)球狀太陽能電池日本京都半導(dǎo)體公司日前宣布試制成功球狀太陽能電池，并將于明年年底開始大批量生產(chǎn)。這家公司已在東京舉行的*001年國際新技術(shù)展覽會(huì)“上展出了這一類新產(chǎn)品，并受到參觀者關(guān)注。這種球狀微型太陽能電池組件模塊”是由直徑僅1.5mm的球狀單晶硅制作的。這些小球按縱16個(gè)、橫30個(gè)的直線排列，使用導(dǎo)電性的粘劑銀膠）硬化，并用透明玻璃覆蓋起來。它的光電轉(zhuǎn)換效率為16%，電流輸出功率為16%，電流輸出功率為0.380~0.400mV.這種太陽能電池使用的球狀單晶硅是在無重力狀態(tài)制作的。且無功功率擾動(dòng)較大，不利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。建議通過減小發(fā)電機(jī)同期裝置中允許合閘的壓差來減小合閘后差壓引起的無功擾動(dòng)。

　　6.3系統(tǒng)側(cè)調(diào)差系數(shù)太大發(fā)電機(jī)采用正調(diào)差系數(shù)，再加上主變的短路阻抗，反應(yīng)在220kV系統(tǒng)側(cè)的調(diào)差系數(shù)太大，對(duì)系統(tǒng)的無功擾動(dòng)反應(yīng)不夠敏感，電壓調(diào)節(jié)特性太軟，這樣各臺(tái)發(fā)電機(jī)對(duì)系統(tǒng)的無功負(fù)荷波動(dòng)反應(yīng)不敏感，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行不利。

　　6.4―臺(tái)發(fā)電機(jī)失磁導(dǎo)致另一臺(tái)發(fā)電機(jī)過電流在一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)生失磁的情況下，另一臺(tái)發(fā)電機(jī)為了維持并聯(lián)運(yùn)行母線上的電壓，其勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將增加勵(lì)磁電流，導(dǎo)致該臺(tái)發(fā)電機(jī)過電流。

　　7建設(shè)性構(gòu)想通過上述對(duì)調(diào)差特性的原理闡述，以及對(duì)擴(kuò)大單元主接線方式的調(diào)差特性和棉花灘水電站的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，筆者認(rèn)為，對(duì)于擴(kuò)大單元接線方式的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，應(yīng)監(jiān)測兩臺(tái)發(fā)電機(jī)送出的無功功率，監(jiān)測信號(hào)經(jīng)處理后，去控制各自的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)無功電流補(bǔ)償和調(diào)差，達(dá)到調(diào)整發(fā)電機(jī)之間的無功功率合理分配，緩解發(fā)電機(jī)并列瞬間無功功率暫態(tài)沖擊，提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定的目的。具體的改進(jìn)辦法和方案另文詳述。

　　把顆粒狀硅裝在加熱熔融裝置里做瞬間高溫加熱熔化，隨即在無重力狀態(tài)下作垂直降落，在1.51下降14m的過程中，由于表面張力的作用，硅就凝固成為單晶硅球。球狀太陽能電池是美國得克薩斯儀器公司的創(chuàng)意。與現(xiàn)有的平面型太陽能電池相比，它的優(yōu)點(diǎn)是受光面積大，對(duì)太陽能的利用效率高，在制作過程中硅材料使用量和廢料都少，制作成本低廉。因此，它將有助于太陽能普及。它除作移動(dòng)通信設(shè)備和家庭電源外，還能置于電解槽中，在太陽光下把水電解，生成氫和氧，用作燃料電池的燃料，以構(gòu)筑太陽能電池一燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。

　　追求一流勇于創(chuàng)新把生命融入服務(wù)bookmark10