柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷是否正常？柴油發(fā)電機(jī)組能承載多少負(fù)荷？這種問(wèn)題一直困擾著運(yùn)維和測(cè)試人員。對(duì)于從事IT行業(yè)的人員來(lái)說(shuō)，從測(cè)試到運(yùn)行維護(hù)階段，油機(jī)在加載過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到電壓升高和振蕩波動(dòng)，可能導(dǎo)致油機(jī)停止運(yùn)行，或燒毀設(shè)備，造成停機(jī)。
論述了柴油機(jī)常見的負(fù)荷形式，了解了柴油發(fā)電機(jī)組在使用中的典型痛苦，避免了柴油發(fā)電機(jī)組在實(shí)際工作中的故障運(yùn)行。
隨著非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)線路中的節(jié)點(diǎn)電壓或線電流波形發(fā)生畸變。這些畸變的電壓或電流波形是周期性的，其周期與工頻交流電的周期完全相同，其幅值是可測(cè)量的，并且是連續(xù)變化的有限值，即畸變的波形是有界的。這種 不斷變化的非正弦周期性電壓和電流施加到系統(tǒng)中，會(huì)引起電壓波動(dòng)、潮流周期性變化、易引起諧振、穩(wěn)定裕度降低，從而導(dǎo)致電能質(zhì)量、傳輸效率和設(shè)備壽命的降低，嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1、 電容性負(fù)載
由于柴油發(fā)電機(jī)行業(yè)ISO8528標(biāo)準(zhǔn)對(duì)容性負(fù)載的容量沒有要求，大多數(shù)廠家沒有容性負(fù)載設(shè)備對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試。一般用交流發(fā)電機(jī)的P-Q曲線來(lái)確定其承載能力，而P-Q曲線的電容區(qū)域是從理論上計(jì)算的，沒有實(shí)際的試驗(yàn)來(lái)修正其實(shí)際承載范圍。
為了彌補(bǔ)電容負(fù)載容量的空白，制造商對(duì)電容性負(fù)載進(jìn)行負(fù)載測(cè)試。試驗(yàn)分為兩種方式：試驗(yàn)一：完全關(guān)閉發(fā)電機(jī)所有保護(hù)功能，測(cè)試最大容性負(fù)載容量，試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算偏差較大，如圖4所示。
測(cè)試2：保護(hù)限值將裝置限制為50%電容性負(fù)載。如果超過(guò)上限，機(jī)組將報(bào)警并停機(jī)。某廠家對(duì)某型機(jī)組進(jìn)行容性負(fù)荷試驗(yàn)，負(fù)荷為1250kvar，即50%容性負(fù)荷。
眾所周知，電容負(fù)載上的電流先于電壓。這些先進(jìn)的電流（流經(jīng)主定子）將在主轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流正好與正向勵(lì)磁電流疊加，從而增強(qiáng)主轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)。因此，必須減小勵(lì)磁電流，以保持發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定。
容性負(fù)載越大，勵(lì)磁機(jī)的輸出必須越??；當(dāng)容性負(fù)載足夠大時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的輸出必須減小到0。當(dāng)勵(lì)磁機(jī)輸出為0時(shí)，為發(fā)電機(jī)極限，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸出電壓不自穩(wěn)，這種電源不合格。這種限制又稱為“欠勵(lì)磁限制”。不要讓發(fā)電機(jī)組在“欠勵(lì)磁極限”附近工作。
在實(shí)際應(yīng)用中，認(rèn)為當(dāng)功率因數(shù)低于-0.7時(shí)，電壓上升過(guò)大，過(guò)電壓報(bào)警停機(jī)，失磁報(bào)警停機(jī)，是典型的容性過(guò)載表現(xiàn)。柴油發(fā)電機(jī)組控制器可以讀出大部分功率因數(shù)。
2、 感性負(fù)載
低壓柴油發(fā)電機(jī)組為我們所熟知。近年來(lái)，隨著it負(fù)荷的增加，高壓發(fā)電機(jī)組以其高電壓、小電流等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了新的問(wèn)題。工廠負(fù)荷試驗(yàn)方式單一，負(fù)荷形式固定，與實(shí)際工況有較大差異。許多非線 性負(fù)載設(shè)備，如UPS、HVDC、各種變頻裝置，甚至是普通的電力變壓器，都能使柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)載過(guò)程經(jīng)受住一個(gè)又一個(gè)波浪。由于與電容性負(fù)載的電樞反應(yīng)是磁化效應(yīng)，電壓升高，而與感性負(fù)載和電容性負(fù)載的電樞反應(yīng)相反，與感性負(fù)載的電樞反應(yīng)是退磁效應(yīng)，電壓降低。
交流發(fā)電機(jī)的額定功率在0.8和1（滯后）之間的任何功率因數(shù)下提供滿載電流。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由感性過(guò)載引起的柴油發(fā)電機(jī)組過(guò)載是非常罕見的，而柴油發(fā)電機(jī)組帶感性負(fù)載的容量是有限的。
高壓發(fā)電機(jī)后端由變壓器降壓電源供電，部分用戶出現(xiàn)發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)因涌流沖擊停機(jī)的情況。變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的。它是一種非常重要的變電站設(shè)備。它在交流配電系統(tǒng)中占有非常重要的地位。在空載變壓器的合閘和起動(dòng)過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生比變壓器額定電流大6～8倍的暫態(tài)浪涌電流。這種過(guò)流已經(jīng)大大超過(guò)了發(fā)電機(jī)的額定容量，電壓會(huì)嚴(yán)重下降，一些負(fù)荷會(huì)因失壓而被切斷。同時(shí)，勵(lì)磁涌流中含有高次諧波，對(duì)某些柴油發(fā)電機(jī)組控制 系統(tǒng)的計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)造成干擾。因此，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，由于檢測(cè)整定值的不同，會(huì)出現(xiàn)不同的報(bào)警內(nèi)容，如過(guò)流、低壓、低頻、三相負(fù)載不平衡、負(fù)相序等。
在設(shè)備安裝后的聯(lián)調(diào)過(guò)程中，應(yīng)合理設(shè)置各種參數(shù)，如反功率保護(hù)、過(guò)流上限、三相不平衡等，使柴油發(fā)電機(jī)組避免浪涌電流的影響，避免多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組中部分機(jī)組斷線停機(jī)，造成不必要的事故擴(kuò)大。
但有一種特殊情況，我們必須注意：不要在柴油發(fā)電機(jī)組重負(fù)荷下投入空載變壓器。還必須限制使用空載變壓器運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)量，以避免過(guò)電壓。過(guò)電壓見圖10-13。Pt二次電壓由80V提高到97v左右。
3、 復(fù)合載荷
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于特定的項(xiàng)目，不會(huì)只有容性負(fù)載或感性負(fù)載。變配電系統(tǒng)中同時(shí)存在著線性負(fù)載和非線性負(fù)載，如UPS、HVDC、變頻調(diào)速等非線性負(fù)載。由于這些負(fù)荷的高次諧波含量，柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速和電壓出現(xiàn)異常，柴油機(jī)出現(xiàn)有節(jié)奏的擺動(dòng)和聲音變化。由于高壓直流模塊啟動(dòng)時(shí)電流較大，機(jī)組電壓降較大，導(dǎo)致斷路器跳閘動(dòng)作。
無(wú)論系統(tǒng)有多復(fù)雜，容性負(fù)載都會(huì)導(dǎo)致單向電壓升高，而感性負(fù)載則會(huì)導(dǎo)致單向電壓降低。另一方面，當(dāng)滿足現(xiàn)場(chǎng)條件和LC諧振啟動(dòng)條件時(shí)，復(fù)合負(fù)載將產(chǎn)生具有破壞性瞬態(tài)振蕩的高壓，形成LC諧振負(fù)載。一旦發(fā)生這種情況，實(shí)際上就形成了“系統(tǒng)振蕩”或“系統(tǒng)共振”的現(xiàn)象。
目前，高壓發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)一般通過(guò)小電阻接地，這與低壓發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)直接接地不同。有的工程用實(shí)際負(fù)載，還掛假電容負(fù)載電容補(bǔ)償柜試驗(yàn)，做有功和無(wú)功滿負(fù)荷試驗(yàn)。它增加了系統(tǒng)中LC共振的風(fēng)險(xiǎn)，如圖14所示。
由于系統(tǒng)諧振，變壓器和配電系統(tǒng)通常會(huì)出現(xiàn)異常聲音。在振蕩過(guò)程中，配電系統(tǒng)也在釋放非常規(guī)能量。如果細(xì)心勇敢的朋友能到現(xiàn)場(chǎng)，他們就能看到痕跡，聽到它一直在這里。在實(shí)際運(yùn)行維護(hù)或試驗(yàn)項(xiàng)目中，應(yīng)盡可能做到以下幾點(diǎn)，以保證油機(jī)所載的所有設(shè)備的安全運(yùn)行。
① 例如，如果將10臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)為并聯(lián)運(yùn)行，實(shí)際只有少數(shù)機(jī)組有負(fù)荷，這就大大降低了系統(tǒng)的容量，降低了系統(tǒng)帶容性和感性負(fù)荷的容量；
② 對(duì)于低壓柴油發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，良好的接地是非常必要的。如果可能，接地點(diǎn)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置；
③ 破壞LC振蕩條件，按設(shè)計(jì)操作規(guī)程正確操作設(shè)備；
④ 如果諧波幅值非常大，超過(guò)基波幅值的1/5，就可能危及電力系統(tǒng)的安全，甚至造成電力系統(tǒng)的電壓崩潰。同時(shí)，幅值電壓接近“欠勵(lì)磁極限”附近區(qū)域。
事實(shí)上，電力系統(tǒng)中的“諧振”或“振蕩”反映了電量變化的客觀物理規(guī)律。它是系統(tǒng)固有共振頻率的體現(xiàn)，也是引起系統(tǒng)振蕩的重要原因之一
