新聞主題	康明斯發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行試驗(yàn)的方法和結(jié)果

 

摘要：由于康明斯并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)涉及到柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電板、功率管理（PMS）、并機(jī)開關(guān)等多個(gè)品牌的組成，一般需要在柴油發(fā)電機(jī)組安裝完畢后進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)。特別針對(duì)擁有2臺(tái)以上柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備的用戶，當(dāng)發(fā)電機(jī)組要實(shí)現(xiàn)并車進(jìn)入恒頻模式時(shí)，必須要先達(dá)到并聯(lián)的基本條件。因此，柴油發(fā)電機(jī)要先運(yùn)行在下垂模式，把準(zhǔn)備并聯(lián)的發(fā)電機(jī)調(diào)整到合適的電壓、頻率、相位上，完成并聯(lián)入網(wǎng)；PMS再轉(zhuǎn)換成恒頻模式，放權(quán)給柴油機(jī)的就地負(fù)載分配控制。

 

一、發(fā)電機(jī)并聯(lián)投入條件和方法

 

      并聯(lián)柴油發(fā)電機(jī)組的電能供應(yīng)可以相互調(diào)劑，合理使用，從而更合理地利用發(fā)電設(shè)備。 其目的是增加供電的可靠性。一臺(tái)發(fā)電機(jī)的故障，不致于造成停電事故，同時(shí)，也減少了備用容量。 由于電力系統(tǒng)容量很大，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、加載、停機(jī)，對(duì)系統(tǒng)來說，幾乎就沒有影響，因此，電網(wǎng)的電壓和頻率能保持在要求的恒定范圍內(nèi)。 

1、并聯(lián)投入條件

      為了避免并聯(lián)合閘時(shí)引起電流、功率以及由此引起的發(fā)電機(jī)內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力的沖擊，將要投入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)應(yīng)滿足下列條件：

（1）發(fā)電機(jī)的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值，而且波形一致。

（2）投入時(shí)，發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位一致，即U_G=U_S。

（3）發(fā)電機(jī)的頻率等于電網(wǎng)的頻率，即f_G=f_S。

（4）發(fā)電機(jī)的相序必須與電網(wǎng)相序一致。

2、不滿足并聯(lián)投入條件的后果

（1）頻率相等，相序一致，但發(fā)電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓不相等。電路等效圖和相量圖如圖1所示。

（2）電壓相等，相序一致，但發(fā)電機(jī)頻率和電網(wǎng)頻率不相等。電路等效圖和相量圖如圖2所示。

（3）電壓相等，頻率相等，但發(fā)電機(jī)相位和電網(wǎng)相位不相等。

      相序不同是絕對(duì)不允許投入的。因?yàn)榧词鼓诚酀M足了前面三個(gè)條件，但其它兩相由于相序不同而使電壓相位相差120° ，它將引起很大的沖擊環(huán)流，危害電機(jī)的安全運(yùn)行。由于柴油機(jī)有一定的轉(zhuǎn)向，而且發(fā)電機(jī)出線都用顏色黃、綠、紅標(biāo)明，在裝置開關(guān)時(shí)，首先就要布置好相序，所以在發(fā)電廠一般不會(huì)出現(xiàn)相序錯(cuò)誤。

3、并聯(lián)投入方法

      把發(fā)電機(jī)投入到電網(wǎng)所進(jìn)行的操作過程稱為整步過程（或稱并車)，整步方法分為準(zhǔn)整步和自整步。

（1）準(zhǔn)整步：把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎并聯(lián)投入，然后投入電網(wǎng)，這種方法叫準(zhǔn)整步。

（2）自整步：首先校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向(和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步速旋轉(zhuǎn)，把勵(lì)磁繞組通過一限流電阻短路(不加勵(lì)磁)，然后把發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，并立即加上勵(lì)磁，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動(dòng)地拉入同步。   

      進(jìn)行自整步操作時(shí)要注意，發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)時(shí)，勵(lì)磁繞 組不 應(yīng)開路，否則勵(lì)磁繞組中將感生危險(xiǎn)高壓；勵(lì)磁繞組也不直接 短路，否則合閘時(shí)定子電流會(huì)有很大沖擊。通常的做法是把滅磁電阻接入閉合的勵(lì)磁回路作為限流電阻。 自整步法主要缺點(diǎn)是投網(wǎng)時(shí)沖擊電流稍大。 

 

圖1  發(fā)電機(jī)電壓不相等時(shí)的并聯(lián)合閘

圖2  發(fā)電機(jī)頻率不相等時(shí)的并聯(lián)合閘

 

二、并聯(lián)發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)方案

 

1、試驗(yàn)?zāi)康?/span>

      檢查兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的正確性。經(jīng)過修理后兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)正確，使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)按比例合理承擔(dān)公共負(fù)載，充分發(fā)揮每臺(tái)發(fā)電機(jī)的能力。兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的并聯(lián)系統(tǒng)如圖3、圖4所示。

2、初步并聯(lián)運(yùn)行方案

（1）當(dāng)大、小柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)均載運(yùn)行時(shí)，大、小機(jī)的負(fù)載是按比例分配的;在突加或者突卸負(fù)載時(shí)，柴油機(jī)自身的調(diào)速特性能保證瞬時(shí)加在兩臺(tái)機(jī)上的比例是相近的，在此基礎(chǔ)上PMS再做負(fù)載分配和頻率調(diào)整。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，PMS調(diào)速脈沖寬度與頻率與柴油機(jī)的調(diào)速曲線匹配，使大小機(jī)負(fù)載分配更加完美;

（2）當(dāng)小機(jī)運(yùn)行在固定負(fù)載模式下，操作人員手動(dòng)設(shè)定小機(jī)負(fù)載功率，大機(jī)功率隨負(fù)載波動(dòng)。此時(shí)突加或突卸負(fù)載，柴油機(jī)自身的調(diào)速特性能保證在瞬時(shí)加在兩臺(tái)機(jī)上的比例是相近的，在此基礎(chǔ)上PMS再做負(fù)載分配和頻率調(diào)整;。當(dāng)大機(jī)負(fù)載超（例如90%）或低于（例如10%）設(shè)定值時(shí)，PMS自動(dòng)退出固定負(fù)載模式;

（3）當(dāng)小機(jī)在網(wǎng)大機(jī)并車時(shí)，或大機(jī)在網(wǎng)小機(jī)并車時(shí)，柴油機(jī)自身的調(diào)速特性能保證在瞬時(shí)小機(jī)不能過載或者逆功，在此基礎(chǔ)上PMS再做負(fù)載分配和頻率調(diào)整;

（4）大、小機(jī)都在網(wǎng)小機(jī)卸載時(shí)，PMS會(huì)慢慢卸載小機(jī)功率，當(dāng)小機(jī)功率低于PMS設(shè)定值時(shí)斷開開關(guān);

（5）大、小機(jī)都在網(wǎng)大機(jī)卸載時(shí)，PMS會(huì)慢慢卸載大機(jī)功率，當(dāng)大機(jī)功率低于PMS設(shè)定值時(shí)斷開開關(guān)。此設(shè)定值要與柴油機(jī)廠家確認(rèn)，以保證在設(shè)定值足夠低的情況下大機(jī)負(fù)載能慢慢轉(zhuǎn)移到小機(jī)上。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行效果圖

圖4  多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組功率管理方案圖示

 

3、試驗(yàn)方法

① 首先調(diào)節(jié)各臺(tái)柴油機(jī)的調(diào)速器，使其調(diào)速特性趨向一致，其特性曲線斜率接近。

② 調(diào)節(jié)每臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，使各臺(tái)發(fā)電機(jī)在額定電壓下的電壓調(diào)節(jié)特性單向下降，其斜率也接近。

③ 用同步指示器（或燈光熄滅法和燈光旋轉(zhuǎn)法）判斷各發(fā)電機(jī)是否滿足并聯(lián)條件，如滿足，可將兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)，并空載運(yùn)行。

④ 空載運(yùn)行后，先加有功功率為總有功功率70％的負(fù)載，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使有功功率按比例分配，然后再加無功功率，為總額定負(fù)載的75%。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，使每臺(tái)發(fā)電機(jī)無功功率按比例分配。

⑤ 最后，按兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組總額定功率的75、100‰、75％、50‰、20％、50和75％的順序進(jìn)行試驗(yàn)。同時(shí)記錄各種不同負(fù)載下的數(shù)據(jù)：發(fā)電機(jī)電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)網(wǎng)絡(luò)電壓、總有功功率、無功功率和網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)等。每種負(fù)載運(yùn)行的時(shí)間不少于5min。

⑥ 做總負(fù)載的轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。

      將負(fù)載降至兩臺(tái)機(jī)組總負(fù)載的50％。若兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率相同，先調(diào)節(jié)1號(hào)發(fā)電機(jī)使其有功功率接近額定，然后轉(zhuǎn)移無功功率使其額定，再使1號(hào)機(jī)承擔(dān)的負(fù)載達(dá)到穩(wěn)定，使2號(hào)機(jī)接近空載，歷時(shí)5min。最后將負(fù)載轉(zhuǎn)移到2號(hào)機(jī)上，使1號(hào)機(jī)接近空載，歷時(shí)5min，即可解列。如果兩臺(tái)電機(jī)功率不伺，在轉(zhuǎn)移負(fù)載時(shí)，應(yīng)使小功率電機(jī)的負(fù)載不超過額定。

⑦ 如果不用柴油機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)，用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)方法同上述。

4、試驗(yàn)結(jié)果分析

      兩臺(tái)規(guī)格相同的發(fā)電機(jī)并列時(shí)，有功與無功功率分配計(jì)算差度不超過±10％。兩臺(tái)規(guī)格不同的發(fā)電機(jī)并列時(shí)，容量大的發(fā)電機(jī)不應(yīng)大于額定有功或無功功率的±10，容量較小的發(fā)電機(jī)不應(yīng)大于額定有功或無功功率的±25％，以兩者中較小的數(shù)值進(jìn)行考核。

 

 總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行中影響有功功率分配穩(wěn)定、均衡的還有調(diào)速器線性、執(zhí)行器和高壓油泵齒條連桿安裝、執(zhí)行期油門反饋電位器精度、機(jī)械零位等因素；影響無功功率分配的還有AVR調(diào)壓線性，旋轉(zhuǎn)整流器等因素。但只要是合格的調(diào)速器和調(diào)壓系統(tǒng)，關(guān)鍵因素還是穩(wěn)態(tài)調(diào)速率和靜態(tài)電壓調(diào)整率這兩個(gè)特性的調(diào)整，這是決定柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)荷均衡的關(guān)鍵因素。

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