并联运行发电机组之间有功功率能否自动、稳定地按容量比例合理分配，与并联机组的调速器的调速特性（或发电机的频率-功率特性）有关。要保证并联运行的稳定必须功率分配稳定。要使功率分配稳定，两并联机组的调速特性必须是有差特性。要使并联机组在任意负载下都能稳定地按容量比例自动分配功率，则不仅是有差特性，而且特性曲线的下降斜率（调差系数K_n）要一致。

当n台发电机组并联运行时，各机组具有相同的频率。有功功率的分配取决于各机组的调速特性。如图1所示，假设两台发电机并联运行的频率为f₁,11号机和2号机分别承担的功率为 P₁和P₂，当系统总功率增加时，系统频率下降至f₂，1号机和2号机分别承担的功率为 P'₁和P'₂。依有斜线的两三角形可以得到

                             (1-1)

式中，K_n1、K_n2分别为1号发电机和2号发电机调速特性的调差系数；Δf为频率的变化量。

图1  有差调速特性与并联机组的功率分配关系

 

由式（1-1）得1号、2号机组的功率增量为

                                     (1-2)

将式（1-2）的左边和右边分别相加后得总功率增量为

 

或

                           (1-3)

将式（1-3）代入式（1-2）后，得

                             (1-4)

根据上述分析，可得出以下结论：发电机之间的有功负载分配与调速特性的斜率 Kn呈反比关系。同时，原动机的转速或发电机的频率随系统负载的变化而变化。

由于地下工程多采用同型号、同容量的机组并联运行，希望调速器的型号亦相同，即调速特性的斜率相同，K_n1=K_n2=K_n，则由式（1-4）可得

                           (1-5)

可见，同型号、同容量的机组并联运行，在相同斜率的调速特性下，两机组能均分系统的负载增量。

实际上，当调速器的调差系数不可调时，很难满足K_n完全一致。另外，由于调速器结构中的间隙，使调速器存在失灵区，其调速特性并不是一条理想的直线，而是一条宽带，此时功率分配仍可能不均匀。所以，两台具有相同调速特性的发电机组并联运行，功率分配不可能做到完全均匀，因此功率分配也就存在一定的偏差。例如，图2为调差率不同的并联机组，并联转移负载后两机组的功率分配相等，P₁=P₂，频率为额定f_N。但当电网功率增加后，电网频率下降为f₁，这时两机组的功率分配不再相等。由频率f₁与两特性曲线的交点可以看出，特性曲线斜率小的比斜率大的增加的功率大，即ΔP₁>ΔP₂。如果是电网功率减少，频率上升，则斜率小的比斜率大的减少的功率更多。如果两曲线的斜率都稍大些，这种分配偏差就小一些。

图2 调速特性对有功功率分配的影响

 

从功率分配的角度来看，调速特性的斜率（调差系数）K_n越大，其分配的误差越小，但当系统负载波动时，频率的波动越大。而从频率稳定的角度来看，要求调速特性的斜率K_n，越小越好，两者存在着矛盾。一般调速器的调差系数为3％～5％为宜。而采用自动调频调载装置能比较理想地解决这一矛盾，既能使系统频率稳定在给定的范围内，又能使功率分配误差尽量缩小。

一般来说，若调速器选配恰当，在调速器自动调节（一次调节）下，功率分配的静态误差和频率的静态误差不会太大，否则就应加装自动调频调载装置进行二次调节。即使加装自动调频调载装置后，一般只要求功率分配之差在各发电机额定容量的10％～15％以内，频差在±0.5Hz之内。否则，静态指标要求过高，调节变得过分频繁，对伺服机构不利。  

 

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