柴发机组的并机因素和步骤

摘要：现代社会中，各种信息装置以及企业生产对供电提出了高质量、高可靠的要求。为此，备用电源与柴发机组，以它们各自的优势相辅相成地组成的不间断供电机构成为较佳选用。在这里，备用电源基础上是并联冗余应用的，而柴发机组也常是并车冗余运行的。并且这种技术已在许多供电途径中得到广泛应用。本文中讲解柴油发电机组并联运转的技术条件、调控模式及运用实践。

      大型的网络监控中心、银行结算中心、空中管制中心等，根据自身的工作性质和优点都对供电系统的性能和可靠性提出了很高的要求；采用两路市电供电、配置两组并车冗余运行的大功率备用电源构成双总线装置、同时装配几台N+1模式并机冗余运行的柴油发电机组与备用电源组成一个高可靠、高质量、智能化的不间断供电体系，已是普遍采用的技术手段。如图1所示。

      柴油发电机组的作用是:一且两路市电都中断，备用电源目口时将蓄电池的直流电逆变成交流电供给负荷工作。然后并联冗余运转的柴油发电机组也部起动起来，通过自动转换开关（ATS）切换到直接给备用电源提供与电网一样的电能，从而使备用电源又像平时那样依靠交流电不间断地给装备供电。这时N+1模式并列冗余运转的柴发机组不仅为备用电源提供性能良好的电力，而且提供了高可靠的电能;假如运行中一台发电机组出现问题退出并车，其他发电机组会带上全部负荷仍正常运转。可见并联冗余运转的发电机组完全代替了两路市电供电的用途。

      通常情形下，并列冗余运转模式的柴发机组并不直接连接负荷，而是通过备用电源供给负载电能。柴油发电机组为增加原有发电机组的输出容量而采用并车运转的程序要比备用电源多一些。它们常被用于电网电力提供**性不强，一年总有几次停电或拉闸限电地区的工矿企业。因为现代机械制造技术的进步、机电一体化的广泛运用、智能控制技术的普及，现代柴发机组不仅制造精良，各项性能指标大为提高，运转的可靠性也大大提高。

      通常情形下，只要按规范做好维护保养作业，作为后备发电机组，在起动运行后柴发机组因故障停机的几率极其微小。在各类服务中心新增设备后，原有柴油发电机组已无法满足后备供电需要时，考虑再增加一台同样的发电机组与其并联使输出容量增加一倍，不失为一种经济适用的选型。

      作为扩容应用的并联柴发机组一般不考虑冗余而只强调均分负荷，它们都是接近满负荷地直接驱动用电装备。其机构结构和电路如图2所示。

      为了增加备用电源的弹性，或者因为负荷太大，这时便需要考虑将两台或以上的发电机组并列（即并列）输出备用电源。并车须符合几种状态：

      一般备用发电机组并车较好采用全自动设备，并且需要自动均衡负荷。康明斯的有功功率负载分配由同步板分配，它会对两台发电机组的电压、电流、相位作出比较，然后将负荷平均分配到两台发电机组，而误差少于5%（对于不同功率的发电机组并列，可以通过整调或设置负载分配因数来平衡）。无功功率则由康明斯较新开发的数字式自动调压器负责，数字式自动调压器其伏特/赫兹特性可调，并且稳态调节率为0.25%；故而两台发电机组的无功功率分配偏差不大于5%；两台发电机组的内部环流不大于1%。

      较先进的并机装备是可以使多部发电机组同时并列作业，并根据负载的多少而自动将发电机组并联或停机，以达到较佳的经济效益，并使发电机组运行保持较佳状态。此外还可以用远程监控，对发电机组的运行参数作解析及报告。

      柴油发电机组并机首先应满足容量均匀分配的要求。所谓均匀分配指的是各台发电机所承担的有功功率和无功容量都该当和它们的额定功率成比例。国内对并机运转发电机组的功率分配有明确的要求，在交流发电机组并机运转时，当负荷在总额定容量的20%-100%范围内变化时，应能稳定运行，其功率分配误差应符合以下要求：

（1）各台发电机实际承担的有功功率与按额定功率比例分配的计算值之差，在发电机额定容量相同时应不超过发电机额定有功容量的±10%；

（2）当发电机额定功率不同时，应不超过较大发电机额定有功容量±10% ，较小发电机额定有功功率的±20%，各台发电机实际承担的无功功率与按发电机额定功率比例分配的计算值之差，应不超过较大发电机额定无功容量的±10%。

① 如果功率分配发生较大的不均衡，无论是有功功率还是无功容量，都不仅会影响发电机组运行的效率和经济性，而且甚至会导致整个电站的故障。

② 如果并机发电机组的有功功率分配严重不平衡的话，在负载总功率较大的时候，往往是一台发电机组已满载或过载，而另一台发电机仍处于轻载状态，这样就无法充分利用发电机组的功率，发挥整个电站的效能。

③ 发电机组过载不但会给柴油发电机或发电机带来危害，而且还会导致保护装备动作，影响整个电站的运转。反之，在负荷总功率很小的时候，有功容量的不平衡又往往会在发电机组之间致使有功环流，使有的发电机组转入发电机状态，这对柴油发电机同样是不允许的。

      类型规格相同和功率比不大于3：1的发电机组在20%～100%总额定功率范围内应能稳定地并车运转，且可平稳转移负荷的有功功率和无功功率，其有功功率和无功功率的分配差度应不大于表1的规定。

      功率比大于3：1的发电机组并联，各发电机组承担负荷的有功容量和无功功率分配差度按产品技术要素的规定。

      大量的工程实践表明，一般情况下，现在郡采用同类型同型号的柴油发电机组构造并车运行，即使将原有的发电机组扩容也是如此。这是由于这样选购可以为发电机组的安装、调试、运转以及保养、保养等带来许多方便。在每台参与并联的发电机组控制柜中插入并机板，并且互联并列线通讯协议，其网络构成如图3，调试窗如图4所示），就方便地构造了柴油发电机组的并车运转系统。并机板也称并车卡，是以32位微排查器为核心的智能化电子装备，具有转速和电压调节、同步、并机、有功及无功负载平均分配、电气数据测定、有功与无功容量设定、电气保护等强大的测控功能。

      在各发电机组的安装、调试过程中，除了按技术规范做好并机的各种接线外，要特别注意各发电机组接向输出电压并列母排的相序U、V、W要相应一致，并且母排与市电网的相序也要一一对应相同。调试较好先在空载的情况下进行；自动或手动将并机母排和各负荷之间的开关断开，然后把组成并车运行的各发电机组都开动起来，观察各发电机组控制柜面板上的指示灯和LCD显示屏。由于各发电机组的并车板都予先对频率、电压、容量等主要数据进行了标准设定，各发电机组的运行大都离不开这些参数范围，通常情况下会顺利地自动并列。这时控制柜面板上的显示屏会自动弹出并联的相关参数，还可听到发电机输出开关自动闭合的响声。如果并机的各发电机组都开机后，两、三分钟仍并不上机，数据误差大的发电机组会自动报警，同时将偏差大的项显示在屏上。在这样的状况下，可以先将其它发电机组关机，只留该发电机组运转。然后通过控制柜面板上的键盘迸入参数调整选项，利用软件对偏差数据进行修正。或者直接在并机板上仔细调整相关的电位器等硬件，关于数据的误差微调发电机的转速或同步发电机的电压。因为参与并车运转的柴发机组都应具有2%—5%稳态调速率与5%范围内的稳态电压调整率。经过入为微调以后，再将其它发电机组开动起来，就能实现各发电机组的并联运行。在空载要素下调试好的并列运行的柴发机组，再带上负荷也可以平稳地运行工作。

      实际上，各发电机组切入并车运转的瞬态、运转流程中、特别是负载接入、撤离时，各发电机组的相关数据不可能时时一致。这就完全靠作用强大的微解决器指令并车板实时测控各发电机组的并车数据，部使其在满足并列运行的要素下稳定地作业。发电机组并车运行的过程也就是并列板对并车数据实时动态测控的过程。