修理措施_柴油发电机并车控制原理和系统结构图解

摘要：为了保证柴油发电机组供电的可靠性，提升供电品质（电压和频率），增加运转的灵活性，做到经济运转，往往需要将柴发机组并联运行。然而多台发电机组并列运行也不是一件大概的事，因此，康明斯公司在本文中针对性的介绍了柴油发电机组并列系统的结构、引用标准和工作条件及实现的各种详细举措；并叙谈了柴油发电机组稳定运行时有功功率及无功功率的调整与分配。

      为了满足大负荷或不间断供电要求，需要启动两台或多台发电机组同时供电。柴油发电机组并车控制系统是可根据发电机组和交流发电机的优点及不一样用户的特殊需求而度身定制。与各种类柴油发电机组的配合能使其优越性能得到更好的发挥，并同时满足不一样客户的需求。

      在并车运转时必须避免出现巨大的冲击电流，以防止同步柴发机组受到损坏、市电遭受干扰。此时，柴油发电机组在电气上要满足4个基本条件：

      待并柴油发电机组输出电压的相序必须和已运转柴发机组的相序一致。

      待并柴发机组输出电压的频率和已运行柴发机组的频率相等。

      待并柴油发电机组的电压和已运转柴发机组的电压相等。

      待并柴发机组输出电压的相位和已运行柴油发电机组电压的相位相同。

      上述条件不满足任何一条，都会因瞬时值不等而发生环流。其中相序相同必须严格遵守，其它三个条件允许稍有出入。通常说来，相序可由规划制造及安装自动满足，对于没有标明转向和相序的电机，可以利用相序指示器来确定，并机时将详细检验频率及电压的大小和相位。

      并联控制系统由1套集中式“并机主控制柜”和8个带有“并机控制器”的随机安装的并联分控柜构成，发电机组并车控制系统和控制系统采用原产进口数字化模块。

（1）并联主控制柜（康明斯原装产品）是以微解决器为中心的集成控制系统，作用分布如图1所示。并联控制装置应采用双机热备系统，具有冗余备份用途。当1套装置宕机后，不危害发电机的并列。

（2）控制柜有较新版本的操作系统主控制柜柜体为落地直立式，采用PLC及触摸屏对发电机系统那个逻辑控制和外部接口通信。过一个高分辨率可编程图形界面板，使用者可以完成对现场整个电力系统进行监测和控制。

（3）PLC可以控制各个电网回路及发电机装置内各开关柜分合闸及事故监控，在触摸屏中可清晰显示及操作各断路器。通过分层菜单为系统实现各种控制用途，并且为使用者以中文显示信息，使使用者很容易理解，并且可以迅速了解装置的功用和操作措施。

      每台发电机组分控柜都具备集成调速和调压功用弗列加过滤器，可以综合发电机组调速和发电机调压作用，即有并车检验、并列合闸、负荷分配等用途，功用分布如图2所示。并有足够的控制功能和独立的使用能力，即使其它发电机组产生损坏，装置仍然可以自主安全运行。避免个别发电机组的损坏造成整个装置控制失灵的弊端。每台发电机组控制屏具有自动、手动同步和负荷分配功能.以便在主控制装置发生问题时，每台发电机组可以分别与母排实现手动并机.发电机组通过手动并车后，所有在线并联发电机组可按比例进行负载分配。在发电机组正常测试周期带测试负载（低压模拟负载）测试时，控制试验负荷（高压电阻箱）断路器的闭合和断开，不影响整个电力装置的正常运转。并机系统可实现双画面并联使用，具有较新版本的控制面板，监控系统显示菜单必须为中英文（可选）液晶显示状态和数据。

      在电力系统中，为了投入并联所进行的调节和操作步骤，称为同步程序。同步又可分为自同步和准同步两种方式。

      自同步并列运行的操作是将未加励磁电流的柴发机组的转速升到接近额定速度；然后，把柴发机组投入并机，再立即加上直流励磁，此时，依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，即可把转子自动牵入同步。自同步法的特征是，投入迅速，不需要增添复杂的系统，短处是投入时定子电流冲击稍大。

      准同步方法是将待并柴发机组在投入系统前通过调速板调整柴油发动机转速，使柴发机组转速接近同步转速；通过励磁调节装置调节柴发机组励磁电流，使柴油发电机组端电压接近装置电压；在同步要素中的频差及压差满足给定值时，选取在零相角差到来前的合适时刻合上开关，柴发机组迅速被拉入同步运转。准同步并联运转的优点是，投入瞬态大电和电机基本没有冲击。

     根据自动化程度的高低，准同步方法又可分为手动并联运转和自动并车运转。其中，手动并机运转包括灯光熄灭法（直接接法）、灯光旋转法（交叉接法）、粗同步法等；自动并机运转有晶体管自动并联运行、继电器自动并列运转和单片机控制自动并列运行等。

      随着微机控制技术的发展，单片机自动控制的并联运行技术得到了很大的运用。由单片机控制的自动并列运转系统具有体积小、成本低、控制灵活等显着的优越性，因此，自动并车运行实现单片机控制已是一种趋势。其原理是，根据前面柴发机组并网的因素，利用单片机检查柴发机组的电压差、频率差和相位差，并根据该差率的大小自动对柴发机组进行调节，当差值非常小，认为已满足因素时，发出合闸脉冲，实现同步运转。

      从上述解惑可看出，只要掌握了柴发机组并车运行的要素，充分通晓各种并联的手段，就可根据工程的主要情况，适当地选购某种并联方式。既可做到使用简便、迅速，可靠性高，又可防范并机瞬间发生的冲击电流和电压波动。但是，柴发机组同步运行后，还有一个重要的环节，就是对柴发机组进行功率分配。

      在多台柴发机组并联运转的系统中，负载的任何变化都会致使频率和电压的波动，导致并车运转的柴油发电机组间出现容量交互振荡。三相四线制中在中线形成的以三次谐波为载波的调幅电流，又加剧了容量振荡。可见要使并列发电机组稳定运行，柴油发电机组均分负荷是必要的。所谓均分负荷，则力求把并机发电机组的运转状态调的一致，即有功功率按容量大小成比例分配，无功容量的分配则力求把所有柴发机组的容量因数调的一致。

      柴发机组输出的有功容量是由柴油发动机的机械功率转化而来的，这样，改变并机运转同步柴油发电机组有功容量的分配必须通过调节调速器来实现的。而柴发机组要求柴油发动机能保持恒定的速度，使得频率稳定，因此，调频与调载间有着内在的联系。

      目前，在我国因为地区经济差距比较大，各地安装的柴油发电机组种类繁多，容量的调节与分配步骤也各种各样，既存在手动控制，又存在自动控制等。下面将对自动控制做简单的介绍。对市电频率的自动调节和功率的自动分配，有许多不一样的举措可供采用，有模拟式控制系统和数字式控制系统两种。在控制系统的控制下能经常地保持市电的频率为额定值，电力系统的负载则按给定比例进行分配。

      模拟式控制装置机理如图3所示。负荷分配器中的容量测量电路在并行电缆（平衡链）中出现一个正比于柴发机组有功功率的直流信号。由于所有的并行电缆都连接在一起，当有功功率分配不均衡时，并行电缆之间将发生电流信号，负荷分配器侦测到该信号时，自动对该柴油发电机组进行调节，实现有功功率的调整与分配。

      数字式控制装置则详细是用单片机来进行控制容量的调整与分配，控制面板外观示意图如图4所示。首先，利用单片机测出各发电机组的容量以及功差（指各发电机组的容量与平均功率的差值），再根据功差的大小对调速器发出调节信号，以达到排查功差的目的，从而实现有功容量的调节与分配。

      改变并机运转的同步柴发机组无功功率的分配是通过改变各台柴发机组的励磁电流来实现的，又因为励磁电流与同步柴发机组的电势直接相关，因此，无功容量的分配与电压的调整是密不可分的。柴发机组的自动电压调整器能改变励磁电流，以自动维持柴发机组端电压的恒定，同时其附加系统也调整了无功功率，使并联运转的柴发机组间的无功容量得到合理的分配。柴油发电机组间的无功功率的分配，又取决于电压调节器的电压调节特性。较主用的是采用均具有有差电压调整特性的柴发机组并列运转，为了达到这一要求，通常在柴发机组间增设调差系统和均压连线）调差装置

      在按电压偏差AU，调压的励磁装置中，调差系数足，通常是很小的，甚至几乎接近是无差的。这样，在柴发机组并车运转时，就会使无功容量的分配不稳定。为了使调压特征曲线具有足够倾斜度的有差调节特征，且Ke相同，以稳定而平均的分配无功容量，于是，在调压器上加装可以改变调差系数的装置。

      均压线根据连接在励磁硅整流器的直流侧还是交流侧可以分为直流均压线和交流均压线。

对相同功率柴油发电机组的并车运行，可采用直流均压线来使各柴油发电机组的励磁电流在任何时候都相等，以保证各柴发机组的无功负荷在任何时候都平均分配，如图2所示。当两台柴油发电机组的励磁电流不同时，均压线上将发生平衡电流，使两台柴油发电机组的励磁电流保持相等。② 交流均压线

对不同功率的柴发机组的并列运转，可采用交流均压线所示，其功能原理与直流均压联接基础相同。由图可见，将两台柴油发电机组调压装置的移相电抗器通过均压线并车。当两台柴油发电机组发生电压差时，通过均压线使柴发机组输出电压均衡，以保持无功负荷分配均衡，交流均压线对无功负载分配好、均压电流小，但并列运转时冲击电流较大。 

      贯穿于柴油发电机发电站并机运转的两个重要环节是并车运行和调频调载。目前，易损的情形是，并车运行用同步控制屏，调频调载用负载分配器。深圳发电机维修厂家可以通过先进的单片机与自动控制技术将这两个作用集成在一个模块上，很显然，这比传统的控制装置要优良的多，不仅节省了装配空间，还有控制灵活、精确、可靠性高、便于改进等显着的优越性。在此基本上，深圳发电机维修厂家还可以对该模块的功能进行扩展，最后可实现柴发机组自动启动、自动并列运行、自动调频调载、自动解列、自动停机、各种保护与报警等作用，结构一个完备的柴油发电机电站控制系统。