柴油發(fā)電機組負荷是否正常？柴油發(fā)電機組能承載多少負荷？這種問題一直困擾著運維和測試人員。對于從事IT行業(yè)的人員來說，從測試到運行維護階段，油機在加載過程中，經(jīng)常會遇到電壓升高和振蕩波動，可能導致油機停止運行，或燒毀設備，造成停機。
論述了柴油機常見的負荷形式，了解了柴油發(fā)電機組在使用中的典型痛苦，避免了柴油發(fā)電機組在實際工作中的故障運行。
隨著非線性負載的廣泛應用，系統(tǒng)線路中的節(jié)點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，會引起電壓波動、潮流周期性變化、易引起諧振、穩(wěn)定裕度降低，從而導致電能質量、傳輸效率和設備壽命的降低，嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
1、 電容性負載
由于柴油發(fā)電機行業(yè)ISO8528標準對容性負載的容量沒有要求，大多數(shù)廠家沒有容性負載設備對柴油發(fā)電機進行測試。一般用交流發(fā)電機的P-Q曲線來確定其承載能力，而P-Q曲線的電容區(qū)域是從理論上計算的，沒有實際的試驗來修正其實際承載范圍。
為了彌補電容負載容量的空白，制造商對電容性負載進行負載測試。試驗分為兩種方式：試驗一：完全關閉發(fā)電機所有保護功能，測試最大容性負載容量，試驗結果與計算偏差較大，如圖4所示。
測試2：保護限值將裝置限制為50%電容性負載。如果超過上限，機組將報警并停機。某廠家對某型機組進行容性負荷試驗，負荷為1250kvar，即50%容性負荷。
眾所周知，電容負載上的電流先于電壓。這些先進的電流（流經(jīng)主定子）將在主轉子上產(chǎn)生感應電流，感應電流正好與正向勵磁電流疊加，從而增強主轉子的磁場。因此，必須減小勵磁電流，以保持發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定。
容性負載越大，勵磁機的輸出必須越??；當容性負載足夠大時，勵磁機的輸出必須減小到0。當勵磁機輸出為0時，為發(fā)電機極限，此時發(fā)電機輸出電壓不自穩(wěn)，這種電源不合格。這種限制又稱為“欠勵磁限制”。不要讓發(fā)電機組在“欠勵磁極限”附近工作。
在實際應用中，認為當功率因數(shù)低于-0.7時，電壓上升過大，過電壓報警停機，失磁報警停機，是典型的容性過載表現(xiàn)。柴油發(fā)電機組控制器可以讀出大部分功率因數(shù)。
2、 感性負載
低壓柴油發(fā)電機組為我們所熟知。近年來，隨著it負荷的增加，高壓發(fā)電機組以其高電壓、小電流等優(yōu)點得到了廣泛的應用，給實際應用帶來了新的問題。工廠負荷試驗方式單一，負荷形式固定，與實際工況有較大差異。許多非線 性負載設備，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)電機組的負載過程經(jīng)受住一個又一個波浪。由于與電容性負載的電樞反應是磁化效應，電壓升高，而與感性負載和電容性負載的電樞反應相反，與感性負載的電樞反應是退磁效應，電壓降低。
交流發(fā)電機的額定功率在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，在實際應用過程中，由感性過載引起的柴油發(fā)電機組過載是非常罕見的，而柴油發(fā)電機組帶感性負載的容量是有限的。
高壓發(fā)電機后端由變壓器降壓電源供電，部分用戶出現(xiàn)發(fā)電機過負荷保護因涌流沖擊停機的情況。變壓器是根據(jù)電磁感應原理制造的。它是一種非常重要的變電站設備。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過程中，不可避免地會產(chǎn)生比變壓器額定電流大6～8倍的暫態(tài)浪涌電流。這種過流已經(jīng)大大超過了發(fā)電機的額定容量，電壓會嚴重下降，一些負荷會因失壓而被切斷。同時，勵磁涌流中含有高次諧波，對某些柴油發(fā)電機組控制 系統(tǒng)的計量監(jiān)控系統(tǒng)造成干擾。因此，對于柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，由于檢測整定值的不同，會出現(xiàn)不同的報警內(nèi)容，如過流、低壓、低頻、三相負載不平衡、負相序等。
在設備安裝后的聯(lián)調過程中，應合理設置各種參數(shù)，如反功率保護、過流上限、三相不平衡等，使柴油發(fā)電機組避免浪涌電流的影響，避免多臺并聯(lián)運行機組中部分機組斷線停機，造成不必要的事故擴大。
但有一種特殊情況，我們必須注意：不要在柴油發(fā)電機組重負荷下投入空載變壓器。還必須限制使用空載變壓器運行的柴油發(fā)電機組的數(shù)量，以避免過電壓。過電壓見圖10-13。Pt二次電壓由80V提高到97v左右。
3、 復合載荷
一般來說，對于特定的項目，不會只有容性負載或感性負載。變配電系統(tǒng)中同時存在著線性負載和非線性負載，如UPS、HVDC、變頻調速等非線性負載。由于這些負荷的高次諧波含量，柴油發(fā)電機組轉速和電壓出現(xiàn)異常，柴油機出現(xiàn)有節(jié)奏的擺動和聲音變化。由于高壓直流模塊啟動時電流較大，機組電壓降較大，導致斷路器跳閘動作。
無論系統(tǒng)有多復雜，容性負載都會導致單向電壓升高，而感性負載則會導致單向電壓降低。另一方面，當滿足現(xiàn)場條件和LC諧振啟動條件時，復合負載將產(chǎn)生具有破壞性瞬態(tài)振蕩的高壓，形成LC諧振負載。一旦發(fā)生這種情況，實際上就形成了“系統(tǒng)振蕩”或“系統(tǒng)共振”的現(xiàn)象。
目前，高壓發(fā)電機組中性點一般通過小電阻接地，這與低壓發(fā)電機組中性點直接接地不同。有的工程用實際負載，還掛假電容負載電容補償柜試驗，做有功和無功滿負荷試驗。它增加了系統(tǒng)中LC共振的風險，如圖14所示。
由于系統(tǒng)諧振，變壓器和配電系統(tǒng)通常會出現(xiàn)異常聲音。在振蕩過程中，配電系統(tǒng)也在釋放非常規(guī)能量。如果細心勇敢的朋友能到現(xiàn)場，他們就能看到痕跡，聽到它一直在這里。在實際運行維護或試驗項目中，應盡可能做到以下幾點，以保證油機所載的所有設備的安全運行。
① 例如，如果將10臺機組設計為并聯(lián)運行，實際只有少數(shù)機組有負荷，這就大大降低了系統(tǒng)的容量，降低了系統(tǒng)帶容性和感性負荷的容量；
② 對于低壓柴油發(fā)電機組來說，良好的接地是非常必要的。如果可能，接地點應單獨設置；
③ 破壞LC振蕩條件，按設計操作規(guī)程正確操作設備；
④ 如果諧波幅值非常大，超過基波幅值的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，幅值電壓接近“欠勵磁極限”附近區(qū)域。
事實上，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
