新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)柜功能、類型及負(fù)載分配方法

 

摘要：康明斯公司生產(chǎn)的并機(jī)柜專為柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)、制造的專用裝置。適用于 2 臺(tái)及以上帶電子調(diào)速器的柴油發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行。具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、自動(dòng)并機(jī)、自動(dòng)按比率分配有功功率、自動(dòng)增機(jī)解列待機(jī)停機(jī)及發(fā)電機(jī)故障顯示、保護(hù)等多種功能。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的頻率、并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的有功功率分配進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使之在給定的允許范圍之內(nèi)；并通過操作來實(shí)現(xiàn)電站并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的有功功率的轉(zhuǎn)移，以便切換發(fā)電機(jī)組或卸載停機(jī)。

 

一、并機(jī)柜的種類

 

    柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)不但能減少值班人員的操作強(qiáng)度，并且能保持電網(wǎng)頻率為額定值、提高供電質(zhì)量且發(fā)電機(jī)組間負(fù)荷分配均衡以提高發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率，從而提高電站運(yùn)行的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性?？得魉乖瓘S并機(jī)柜內(nèi)含同步器、負(fù)荷分配器、PLG 、優(yōu)質(zhì)電器組件和進(jìn)口品牌空氣開關(guān)、銅排及柜體等。接線如圖1所示，并機(jī)柜外觀如圖2所示。經(jīng)康明斯專業(yè)高級(jí)工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)而成，本裝置具有功能齊全，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)方便等特點(diǎn)。

1、手動(dòng)并機(jī)柜

      采用傳統(tǒng)的燈光法并機(jī)的系統(tǒng)。

2、半自動(dòng)并機(jī)柜

      人工操作發(fā)電機(jī)開、停機(jī)，人工操作并機(jī)柜系統(tǒng)的分、合閘健，自動(dòng)完成并機(jī)、解列控制。

3、自動(dòng)井機(jī)柜

      由市電的有無控制的發(fā)電機(jī)組開、停以及并機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)并機(jī)與解列，自動(dòng)分配負(fù)載的并機(jī)系統(tǒng)。

4、全自動(dòng)并機(jī)柜

      在自動(dòng)并機(jī)柜的基礎(chǔ)上采用PLC（程序控制）完成多臺(tái)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)投入與并機(jī)，自動(dòng)解列，與停機(jī)的邏輯功能（常稱調(diào)峰）。

5、三遙并機(jī)系統(tǒng)

      采用專用的單片機(jī)系統(tǒng)，完成并機(jī)柜以及發(fā)電機(jī)同PC機(jī)的通信連接的并機(jī)系統(tǒng)。

 

圖1 并機(jī)控制器接線端子示意圖

圖2  康明斯原廠DMC系列并機(jī)柜

 

二、自動(dòng)并機(jī)柜的功能

 

      多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組之間并機(jī)柜必須具備不可缺少的完善功能和保護(hù)系統(tǒng)，如圖3、圖4所示。

1、自動(dòng)并機(jī)

       當(dāng)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)成功后，送電至并機(jī)柜，需并機(jī)時(shí)，由同步器檢測信號(hào)，作用電調(diào)，將待并發(fā)電機(jī)組的頻率和相位自動(dòng)調(diào)節(jié)與母線一致，發(fā)出并機(jī)信號(hào)，作用空氣開關(guān)合閘、并機(jī)。

2、自動(dòng)分配負(fù)荷

      當(dāng) 2 臺(tái)及以上發(fā)電機(jī)組并機(jī)完畢后，發(fā)電機(jī)組開始帶負(fù)荷運(yùn)行，負(fù)荷分配器將作用電調(diào)，根據(jù)發(fā)電機(jī)組的功率，按比例分配負(fù)荷。

3、調(diào)峰

      當(dāng) 2 臺(tái)及以上機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，在負(fù)荷變化時(shí)，可根據(jù)負(fù)荷率的大小，增減運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù).一般當(dāng)負(fù)荷率低于 35% 時(shí)，將解列發(fā)電機(jī)組，負(fù)荷率高于 80% 時(shí)將啟動(dòng)，并列發(fā)電機(jī)組，以使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。此種功能要求發(fā)電機(jī)有自啟動(dòng)功能，才能完成。

4、保護(hù)功能（康明斯PC3.3控制器）：

      當(dāng)運(yùn)行中發(fā)電機(jī)組之柴油機(jī)或控制系統(tǒng)故障時(shí)（如柴油機(jī)燃油阻塞），造成該發(fā)電機(jī)組不能正常出力，由其它發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)其進(jìn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，加重了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，此時(shí)，控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切斷該發(fā)電機(jī)組，并發(fā)出警報(bào)。 當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)過流保護(hù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳閘，斷開系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的供電，同時(shí)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)冷卻停機(jī)。當(dāng)故障處理后，當(dāng)市電還沒有恢復(fù)，系統(tǒng)能自動(dòng)運(yùn)行供電。

（1）同步保護(hù)；

（2）逆功率保護(hù)；

（3）過電流和短路保護(hù)（由保護(hù)器完成）；

（4）過壓、欠壓保護(hù)。

5、軟性加/減載和零功率分閘

      在調(diào)峰功能中，在發(fā)電機(jī)組間的負(fù)載轉(zhuǎn)移不是瞬時(shí)轉(zhuǎn)移，因?yàn)樗矔r(shí)轉(zhuǎn)移會(huì)對(duì)整個(gè)并機(jī)系統(tǒng)造成電壓波動(dòng)，給發(fā)電機(jī)組和負(fù)載造成沖擊；采用軟性加/減載，使負(fù)載按一定的坡度轉(zhuǎn)移，整個(gè)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)移過程中無沖擊，當(dāng)需要卸載一臺(tái)發(fā)電機(jī)組，會(huì)將該發(fā)電機(jī)組的負(fù)載全部軟性轉(zhuǎn)移到其它發(fā)電機(jī)組上時(shí)，才會(huì)自動(dòng)分閘。同樣在一臺(tái)發(fā)電機(jī)組同期并機(jī)后也是按設(shè)定的坡度加載，使之分配與其它發(fā)電機(jī)組同功率百分比的負(fù)載。

6、故障顯示

      發(fā)電機(jī)組故障時(shí)聯(lián)動(dòng)跳閘。如發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中因水溫過高等問題而保護(hù)停機(jī)時(shí)，其并機(jī)開關(guān)將聯(lián)動(dòng)跳閘，避免逆功率而拖累其它運(yùn)行發(fā)電機(jī)組，也可保護(hù)發(fā)電機(jī)組自身免于大電流突然分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生高尖脈沖燒毀勵(lì)磁系統(tǒng)。此保護(hù)動(dòng)作時(shí)，并機(jī)柜上的故障指示燈亮。 

 

圖3  柴發(fā)發(fā)電機(jī)組并機(jī)柜功能框圖

圖4  柴發(fā)發(fā)電機(jī)組并機(jī)柜保護(hù)系統(tǒng)框圖

 

三、并機(jī)后負(fù)載分配

 

     柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)首先要滿足功率均分分配的要求，功率均分分配包括有功功率和無功功率兩個(gè)方面。所謂均分分配指的是各臺(tái)發(fā)電機(jī)組所承擔(dān)的有功功率和無功功率都應(yīng)該與它們的額定功率成正比。如果功率分配出現(xiàn)較大的不平衡，無論是有功功率還是無功功率，都不僅會(huì)影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的效率與經(jīng)濟(jì)性，而且甚至?xí)鹫麄€(gè)電站的故障。

1、并機(jī)控制器數(shù)據(jù)信息

      HGM9510模塊控制各發(fā)電機(jī)組的功率分配誤差小于±2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)±10%。所有HGM9510并機(jī)控制器之間連接是通過MSC總線(CAN BUS)來實(shí)現(xiàn)的，MSC總線上傳輸每個(gè)HGM9510模塊的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息包括：

（1）有功功率；

（2）無功功率；

（3）運(yùn)行狀態(tài)；

（4）報(bào)警狀態(tài)；

（5）開關(guān)狀態(tài)。

      根據(jù)采集到的所有發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率、無功功率百分比大小，計(jì)算出有功功率、無功功率目標(biāo)值(Tgt%)，然后每個(gè)模塊輸出的有功功率、無功功率值(kW%)通過PID算法調(diào)節(jié)與目標(biāo)平均值的差值，來達(dá)到各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率與無功功率輸出大小一致。

2、負(fù)荷轉(zhuǎn)移

      HGM9510并機(jī)控制器具有軟加載軟卸載功能，避免發(fā)電合閘與分閘時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組的沖擊，延長發(fā)電機(jī)組使用壽命。負(fù)載調(diào)度方案如下：

（1）按需求開機(jī)：

① 在自動(dòng)模式下，開關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開機(jī)帶載(按需求)有效時(shí)，優(yōu)先級(jí)最高的模塊首先開機(jī)，當(dāng)負(fù)載大于模塊設(shè)定的開機(jī)最大百分比時(shí)，次優(yōu)先級(jí)的模塊開機(jī)，同步井機(jī)，帶載均分。

② 當(dāng)負(fù)載小于模塊設(shè)定的停機(jī)最小百分比時(shí)，次優(yōu)先級(jí)的模塊停機(jī)延時(shí)完后，分閘散熱停機(jī)。

③ 當(dāng)帶載的發(fā)電機(jī)組報(bào)警停機(jī)時(shí)，次優(yōu)先級(jí)的模塊開機(jī)。

（2）全部開機(jī)：

① 在自動(dòng)模式下，開關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開機(jī)帶載(按需求)有效時(shí)，所有模塊全部開機(jī)，首先達(dá)到帶載條件的模塊先合閘，其它模塊達(dá)到帶載條件后，一一同步并機(jī)。然后模塊檢測負(fù)載，當(dāng)負(fù)載小于模塊設(shè)定的停機(jī)最小百分比時(shí)，優(yōu)先級(jí)小的模塊停機(jī)延時(shí)完后，分閘散熱停機(jī)。

② 當(dāng)負(fù)載大于模塊設(shè)定的開機(jī)最大百分比時(shí)，剩余未開機(jī)的發(fā)電機(jī)組全部自動(dòng)開機(jī)。

③ 當(dāng)帶載的發(fā)電機(jī)組報(bào)警停機(jī)時(shí)，剩余未開機(jī)的發(fā)電機(jī)組全部自動(dòng)開機(jī)。

（3）均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間：

① 在自動(dòng)模式下，開關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開機(jī)帶載(按需求)有效時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間小的發(fā)電機(jī)組首先開機(jī)。

② 當(dāng)帶載運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間大于其它發(fā)電機(jī)組設(shè)定的均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間時(shí)，調(diào)度其它發(fā)電機(jī)組開機(jī)(可按需求開機(jī)、全部開機(jī)兩種模式)，其它發(fā)電機(jī)組同步井機(jī)后。自己分閘卸載停機(jī)。

③ 所有的發(fā)電機(jī)組按均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的大小輪流循環(huán)自動(dòng)開停機(jī)。

（4）調(diào)度其它發(fā)電機(jī)組停機(jī)機(jī)的最小負(fù)載百分比：

舉例：3臺(tái)發(fā)電機(jī)組額定有功功率都為100kW。優(yōu)先級(jí)為1，2，3停機(jī)的最小負(fù)載百分比設(shè)定為：60%；當(dāng)前3臺(tái)發(fā)電機(jī)組井機(jī)帶載，負(fù)載功率為240kW。

① 當(dāng)負(fù)載為120kW時(shí)，優(yōu)先級(jí)3發(fā)電機(jī)組開始自動(dòng)停機(jī)延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后，卸載停機(jī)，優(yōu)先級(jí)1與2的發(fā)電機(jī)組均分負(fù)載各帶60KW(額定功率的60%)

② 當(dāng)負(fù)載為60kW時(shí)，優(yōu)先級(jí)2發(fā)電機(jī)組開始自動(dòng)停機(jī)延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后，卸載停機(jī)，優(yōu)先級(jí)1發(fā)電機(jī)組帶負(fù)載60KW(額定功率的60%)

③ 當(dāng)遠(yuǎn)程開機(jī)信號(hào)無效時(shí)，優(yōu)先1發(fā)電機(jī)組開始自動(dòng)停機(jī)延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后，分閘停機(jī)。

 

總結(jié)：

      柴發(fā)并機(jī)柜結(jié)構(gòu)簡單，美觀大方。操作簡易、標(biāo)示清楚一目了然，既使是從來未接觸過發(fā)電機(jī)或并機(jī)柜的電工也能在最短的時(shí)間里教會(huì)操作并機(jī)柜。 功能齊全，具有逆功率保護(hù)。機(jī)器故障保護(hù)等功能，嚴(yán)格按GB/T2820標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

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