發(fā)電機調(diào)差系數(shù)與功率分配間的關(guān)系
并聯(lián)運行發(fā)電機組之間有功功率能否自動、穩(wěn)定地按容量比例合理分配，與并聯(lián)機組的調(diào)速器的調(diào)速特性（或發(fā)電機的頻率-功率特性）有關(guān)。要保證并聯(lián)運行的穩(wěn)定必須功率分配穩(wěn)定。要使功率分配穩(wěn)定，兩并聯(lián)機組的調(diào)速特性必須是有差特性。要使并聯(lián)機組在任意負(fù)載下都能穩(wěn)定地按容量比例自動分配功率，則不僅是有差特性，而且特性曲線的下降斜率（調(diào)差系數(shù)Kn）要一致。
當(dāng)n臺發(fā)電機組并聯(lián)運行時，各機組具有相同的頻率。有功功率的分配取決于各機組的調(diào)速特性。如圖1所示，假設(shè)兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的頻率為f1,11號機和2號機分別承擔(dān)的功率為 P1和P2，當(dāng)系統(tǒng)總功率增加時，系統(tǒng)頻率下降至f2，1號機和2號機分別承擔(dān)的功率為 P'1和P'2。依有斜線的兩三角形可以得到
(1-1)
式中，Kn1、Kn2分別為1號發(fā)電機和2號發(fā)電機調(diào)速特性的調(diào)差系數(shù)；Δf為頻率的變化量。
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圖1 有差調(diào)速特性與并聯(lián)機組的功率分配關(guān)系 |
由式（1-1）得1號、2號機組的功率增量為
(1-2)
將式（1-2）的左邊和右邊分別相加后得總功率增量為
或
(1-3)
將式（1-3）代入式（1-2）后，得
(1-4)
根據(jù)上述分析，可得出以下結(jié)論：發(fā)電機之間的有功負(fù)載分配與調(diào)速特性的斜率 Kn呈反比關(guān)系。同時，原動機的轉(zhuǎn)速或發(fā)電機的頻率隨系統(tǒng)負(fù)載的變化而變化。
由于地下工程多采用同型號、同容量的機組并聯(lián)運行，希望調(diào)速器的型號亦相同，即調(diào)速特性的斜率相同，Kn1=Kn2=Kn，則由式（1-4）可得
(1-5)
可見，同型號、同容量的機組并聯(lián)運行，在相同斜率的調(diào)速特性下，兩機組能均分系統(tǒng)的負(fù)載增量。
實際上，當(dāng)調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)不可調(diào)時，很難滿足Kn完全一致。另外，由于調(diào)速器結(jié)構(gòu)中的間隙，使調(diào)速器存在失靈區(qū)，其調(diào)速特性并不是一條理想的直線，而是一條寬帶，此時功率分配仍可能不均勻。所以，兩臺具有相同調(diào)速特性的發(fā)電機組并聯(lián)運行，功率分配不可能做到完全均勻，因此功率分配也就存在一定的偏差。例如，圖2為調(diào)差率不同的并聯(lián)機組，并聯(lián)轉(zhuǎn)移負(fù)載后兩機組的功率分配相等，P1=P2，頻率為額定fN。但當(dāng)電網(wǎng)功率增加后，電網(wǎng)頻率下降為f1，這時兩機組的功率分配不再相等。由頻率f1與兩特性曲線的交點可以看出，特性曲線斜率小的比斜率大的增加的功率大，即ΔP1>ΔP2。如果是電網(wǎng)功率減少，頻率上升，則斜率小的比斜率大的減少的功率更多。如果兩曲線的斜率都稍大些，這種分配偏差就小一些。
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圖2 調(diào)速特性對有功功率分配的影響 |
從功率分配的角度來看，調(diào)速特性的斜率（調(diào)差系數(shù)）Kn越大，其分配的誤差越小，但當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載波動時，頻率的波動越大。而從頻率穩(wěn)定的角度來看，要求調(diào)速特性的斜率Kn，越小越好，兩者存在著矛盾。一般調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)為3％～5％為宜。而采用自動調(diào)頻調(diào)載裝置能比較理想地解決這一矛盾，既能使系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在給定的范圍內(nèi)，又能使功率分配誤差盡量縮小。
一般來說，若調(diào)速器選配恰當(dāng)，在調(diào)速器自動調(diào)節(jié)（一次調(diào)節(jié)）下，功率分配的靜態(tài)誤差和頻率的靜態(tài)誤差不會太大，否則就應(yīng)加裝自動調(diào)頻調(diào)載裝置進(jìn)行二次調(diào)節(jié)。即使加裝自動調(diào)頻調(diào)載裝置后，一般只要求功率分配之差在各發(fā)電機額定容量的10％～15％以內(nèi)，頻差在±0.5Hz之內(nèi)。否則，靜態(tài)指標(biāo)要求過高，調(diào)節(jié)變得過分頻繁，對伺服機構(gòu)不利。
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