新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)功能的主要范圍

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)裝置對(duì)保證供電設(shè)備的正常工作和電能質(zhì)量以及安全運(yùn)行起著決定性的作用，同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組也是企業(yè)購(gòu)買成本較高的電氣設(shè)備之一。保護(hù)裝置分為柴油機(jī)機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)電氣保護(hù)系統(tǒng)，其中，發(fā)電機(jī)根據(jù)電壓不同又分為高壓發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和低壓發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。為了降低人為因素因無(wú)法及時(shí)處理設(shè)備異常運(yùn)行現(xiàn)象而產(chǎn)生安全事故，應(yīng)該針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組組各種不同的故障和異常工作狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的自動(dòng)報(bào)警以及停機(jī)的保護(hù)裝置。

 

一、低壓發(fā)電機(jī)電氣保護(hù)功能

 

      保護(hù)系統(tǒng)可以對(duì)低壓發(fā)電機(jī)的電氣部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比如發(fā)電機(jī)的絕緣狀況、電壓、電流等。當(dāng)電氣部件出現(xiàn)異常時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)會(huì)通過斷路器、熔斷器等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)，避免電氣故障引起柴油發(fā)電機(jī)組整機(jī)損壞。

1、過電壓保護(hù) 

      當(dāng)任意一相電壓數(shù)值超過如圖1所示的最大電壓保護(hù)值時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

2、欠電壓保護(hù)

      當(dāng)任意一相電壓超過如圖1所示最小電壓保護(hù)值時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

3、過頻率和欠頻率保護(hù)

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組的輸出頻率超出51.5~52Hz范圍時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)延時(shí)2～3s動(dòng)作，切斷柴油發(fā)電機(jī)組，停止向用電負(fù)載供電，當(dāng)頻率低于350Hz時(shí)，延時(shí)應(yīng)小于0.2s，切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

4、過電流和短路保護(hù)

      當(dāng)負(fù)載特性超過表1中要求時(shí)，過電流保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)動(dòng)作，切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。過電流保護(hù)特性根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品技術(shù)文件的規(guī)定來(lái)確定。如果柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)部及其配電系統(tǒng)發(fā)生短路，過電流保護(hù)應(yīng)按照反時(shí)限特性動(dòng)作，以保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組的所有輸出支路，都應(yīng)具有單獨(dú)的過電流保護(hù)功能。柴油發(fā)電機(jī)組只能將出現(xiàn)過電流的支路斷開。

表1    柴油發(fā)電機(jī)組交流負(fù)載能力

5、相序保護(hù)

      三相之間的相序關(guān)系應(yīng)符合如圖2所示的規(guī)定，當(dāng)不符合要求時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

6、中線開路保護(hù)

      當(dāng)檢測(cè)到中性線開路時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

7、接地故障保護(hù)

      交流柴油發(fā)電機(jī)組輸出中線不接地時(shí)，應(yīng)當(dāng)持續(xù)監(jiān)測(cè)中線與機(jī)殼（大地）間的電壓差，在電壓差的峰值超過50V前，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能切斷柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)用電負(fù)載的供電。

 

圖1  柴油發(fā)電機(jī)電壓保護(hù)限值

圖2  柴油發(fā)電機(jī)相序關(guān)系矢量圖

 

二、高壓發(fā)電機(jī)電氣保護(hù)功能

 

      以下是高壓發(fā)電機(jī)的常見保護(hù)裝置內(nèi)容，除此之外還有溫度保護(hù)、振動(dòng)保護(hù)等。這些保護(hù)裝置可以使高壓發(fā)電機(jī)在異常情況下及時(shí)做出反應(yīng)并切斷電源，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)

      發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)是一種用于保護(hù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障的保護(hù)裝置，原理如圖3所示。它的主要功能是對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障進(jìn)行保護(hù)，包括短路、接地、絕緣損壞等。如果發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)這些故障，差動(dòng)保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警并切斷發(fā)電機(jī)的電源，以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

2、發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)

      保護(hù)由發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電壓和中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓共同構(gòu)成100%保護(hù)區(qū)的定子接地保護(hù)，基波跳閘，三次諧波發(fā)信號(hào)。設(shè)PT斷線閉鎖。區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)。

3、發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)

      過電壓保護(hù)動(dòng)作電壓取1.3倍額定電壓，延時(shí)0.5秒動(dòng)作于全停。

4、低頻保護(hù)

      低頻保護(hù)反應(yīng)系統(tǒng)頻率的降低，保護(hù)由靈敏的頻率繼電器和計(jì)數(shù)器組成，并受出口斷路器輔助接點(diǎn)閉鎖。即發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行時(shí)低頻保護(hù)自動(dòng)退出運(yùn)行。保護(hù)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或全停。裝置在運(yùn)行時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)視定值，頻率及累計(jì)時(shí)間的顯示。兩套保護(hù)之間宜有連續(xù)跟蹤和數(shù)據(jù)累計(jì)功能。

5、失步保護(hù)

      保護(hù)由三阻抗元件或測(cè)量振蕩中心電壓及變化率等原理構(gòu)成，在短路故障、系統(tǒng)穩(wěn)定振蕩、電壓回路斷線等情況下，保護(hù)不誤動(dòng)作。能檢測(cè)加速和減速失步。保護(hù)通常動(dòng)作于信號(hào)，當(dāng)振蕩中心在發(fā)電機(jī)變壓器內(nèi)部，失步動(dòng)作時(shí)間超過整定值或電流振蕩次數(shù)超過規(guī)定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作于全停。并裝設(shè)電流閉鎖裝置，以保證斷路器斷開時(shí)的電流不超過斷路器額定失步開斷電流。

6、失磁保護(hù)

      保護(hù)由發(fā)電機(jī)端測(cè)量阻抗判據(jù)、變壓器高壓側(cè)低電壓判據(jù)、定子過電流判據(jù)組成，原理如圖4所示。設(shè)PT斷線閉鎖。閉鎖元件動(dòng)作，阻抗元件動(dòng)作發(fā)出失磁信號(hào)經(jīng)延時(shí)t1動(dòng)作減出力。閉鎖元件動(dòng)作，阻抗元件動(dòng)作延時(shí)t2切換廠用電源。閉鎖元件動(dòng)作，系統(tǒng)電壓低于動(dòng)作允許值時(shí)經(jīng)延時(shí)t3動(dòng)作于全停或程序跳閘。

7、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)

（1）通過測(cè)量發(fā)電機(jī)有功功率的大小和方向，當(dāng)發(fā)電機(jī)有功功率小于設(shè)定值時(shí)，逆功率保護(hù)動(dòng)作，跳開發(fā)電機(jī)斷路器，防止發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在逆功率狀態(tài)。

（2）通過測(cè)量發(fā)電機(jī)電流和電壓的大小、相位，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓或電流出現(xiàn)異常時(shí)，逆功率保護(hù)動(dòng)作，跳開發(fā)電機(jī)斷路器，防止發(fā)電機(jī)受到損壞。

8、發(fā)電機(jī)過激磁保護(hù)

      過激磁是以V/HZ的比值為動(dòng)作原理，設(shè)有兩段定值。定時(shí)限帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)和降低勵(lì)磁電流，反時(shí)限部分動(dòng)作全停或程序跳閘。

9、發(fā)電機(jī)對(duì)稱過負(fù)荷保護(hù)

      保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限組成，定時(shí)限部分帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)和自動(dòng)減負(fù)荷。反時(shí)限部分保護(hù)反應(yīng)電流變化時(shí)發(fā)電機(jī)定子繞組的熱積累過程。動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)定子繞組的過負(fù)荷能力確定，動(dòng)作于全?；虺绦蛱l。

10、發(fā)電機(jī)不對(duì)稱過負(fù)荷保護(hù)

      保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限組成，定時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，動(dòng)作電流按躲過發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流值和按躲過最大負(fù)荷下負(fù)序電流濾過器的不平衡電流值整定。反時(shí)限保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱積累過程。動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)承受負(fù)序電流的能力確定，動(dòng)作于全停或程序跳閘。

11、發(fā)電機(jī)定子匝間短路保護(hù)

      發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路通常是由于過載、過電壓、異物進(jìn)入機(jī)內(nèi)、接線松動(dòng)等原因?qū)е?。?dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)這些情況，電流會(huì)在繞組中形成高溫區(qū)域，導(dǎo)致繞組絕緣擊穿并最終形成匝間短路故障。短路保護(hù)繼電器是一種常見的發(fā)電機(jī)保護(hù)設(shè)備，可用于檢測(cè)和保護(hù)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的繞組短路故障。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)繼電器會(huì)立即發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于全停。

12、PT斷線閉鎖

      PT斷線閉鎖是一種保護(hù)功能，旨在防止電壓回路因故障失壓后，導(dǎo)致距離元件、功率方向元件等保護(hù)裝置誤動(dòng)作。當(dāng)電壓互感器（PT）的一次側(cè)斷線時(shí)，如U相熔絲熔斷，斷線閉鎖繼電器會(huì)發(fā)揮作用，暫時(shí)退出這些保護(hù)裝置的運(yùn)行。在三相電壓恢復(fù)正常后，經(jīng)過一定的延時(shí)，這些保護(hù)裝置會(huì)全部恢復(fù)正常運(yùn)行。斷線閉鎖繼電器就是用于實(shí)現(xiàn)這一功能的設(shè)備，它可以在PT一次側(cè)斷線時(shí)防止保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

13、勵(lì)磁繞組過負(fù)荷保護(hù)

      保護(hù)由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。定時(shí)限部分動(dòng)作電流按正常勵(lì)磁電流下能可靠返回的條件整定，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)，并動(dòng)作于降低勵(lì)磁電流；反時(shí)限部分動(dòng)作特性按發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的過負(fù)荷能力確定，并動(dòng)作于解列滅磁。保護(hù)能反應(yīng)電流變化時(shí)勵(lì)磁繞組的熱積累過程。

 

圖3  發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)整流橋差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)

圖4  發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)裝置原理圖

 

三、柴油機(jī)機(jī)械保護(hù)功能

    保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)Σ裼蜋C(jī)的機(jī)械部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等。當(dāng)檢測(cè)到機(jī)械部件出現(xiàn)異常，比如過熱、過載、油壓低、水位低等，保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)采取停機(jī)報(bào)警措施。  柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)有下列機(jī)械保護(hù)裝置，各項(xiàng)保護(hù)值應(yīng)符合配套的原動(dòng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。

1、機(jī)油壓力過低保護(hù)

      潤(rùn)滑油油壓過低，將導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜破壞，不但要損壞柴油發(fā)電機(jī)的軸瓦，而且能造成動(dòng)靜之間摩擦等惡性事故。裝設(shè)低油壓保護(hù)裝置一般具備以下任務(wù)：潤(rùn)滑油壓低于正常要求數(shù)值時(shí)，首先發(fā)出信號(hào)，提醒運(yùn)行人員注意并及時(shí)采取措施。若機(jī)油油壓持續(xù)下降至≤0.2mpa時(shí)，立即發(fā)出聲光報(bào)警，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)柴油機(jī)降速并立即停機(jī)。

2、冷卻介質(zhì)溫度過高保護(hù)

      當(dāng)散熱器水溫超過柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的上限時(shí)，會(huì)發(fā)出警告，能夠自動(dòng)對(duì)水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)該裝置能夠?qū)λ疁剡M(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，該能夠快速將水箱內(nèi)部的水排出，防止換水的時(shí)候使用者進(jìn)行等待。

3、發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)

      柴油機(jī)在運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)轉(zhuǎn)速≥1750rpm(10%額定轉(zhuǎn)速)故障時(shí)，立即發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)柴油機(jī)降速并立即停機(jī)。超速保護(hù)裝置要求反應(yīng)靈敏，可靠性高，具有超速自動(dòng)停機(jī)和手動(dòng)緊急停機(jī)的雙重保護(hù)功能，能有效的避免發(fā)動(dòng)機(jī)因超速而造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

4、過載保護(hù)裝置

      當(dāng)用電量過大，使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載過大，超過了規(guī)定極限，感應(yīng)器會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，避免零部件損壞。

5、燃油泄漏保護(hù)裝置

      當(dāng)燃油系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏時(shí)，感應(yīng)器會(huì)發(fā)出警報(bào)并停機(jī)以避免火災(zāi)發(fā)生。

6、低油位保護(hù)裝置

      當(dāng)燃油箱油量降低到一定的程度時(shí)，感應(yīng)器會(huì)發(fā)出聲音或者警示燈亮起，提示操作員及時(shí)添加柴油。10分鐘后如油位未恢復(fù)，蜂鳴器立即報(bào)警，報(bào)警燈閃爍。同時(shí)柴油機(jī)降速，延時(shí)3分鐘后停機(jī)。

7、啟動(dòng)保護(hù)

      若柴油機(jī)三次啟動(dòng)不成功，輸出啟動(dòng)失敗信號(hào)并閉鎖自動(dòng)工作系統(tǒng)。蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報(bào)警消失，報(bào)警指示燈轉(zhuǎn)為平光指示。

8、電瓶電壓低保護(hù)

      在柴油機(jī)處于集控狀態(tài)待命時(shí)，當(dāng)電瓶電壓低于22v（或10v）時(shí)蜂鳴器立即報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報(bào)警消失，報(bào)警指示燈轉(zhuǎn)為平光指示，且一直保持到電壓恢復(fù)正常為止。

9、低水位保護(hù)

      在柴油機(jī)處于集控狀態(tài)待命或運(yùn)行時(shí)，散熱水箱的液位低于規(guī)定高度時(shí)，蜂鳴器立即報(bào)警，報(bào)警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報(bào)警消失，報(bào)警指示燈轉(zhuǎn)為平光指示，同時(shí)柴油機(jī)降速，延時(shí)3分鐘后停機(jī)。

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)的作用在于保護(hù)設(shè)備、延長(zhǎng)使用壽命、提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。如果沒有保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)，很可能會(huì)因?yàn)橐坏┯挟惓０l(fā)生而導(dǎo)致設(shè)備的損壞或停機(jī)，給生產(chǎn)帶來(lái)不必要的損失。因此，保護(hù)系統(tǒng)不僅是柴油發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要組成部分，也是保證設(shè)備正常運(yùn)行和安全的重要保障措施。綜上所述，以上內(nèi)容對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)的作用進(jìn)行了介紹，強(qiáng)調(diào)了保護(hù)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的保護(hù)作用以及保障設(shè)備正常運(yùn)行和安全的重要性。

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