多台并机柴油发电机组的功率分配及PLC调节

摘要：随着大功率10KV备载发电机组并机广泛操作后，与电网互相切换以保证一级负载， 同时由PLC统一控制所有切换的逻辑关系，获得了很好的效果。康明斯公司在以下讲解的PLC逻辑控制案例可以发现，高压并联发电机组的操作及并联技术已经逐渐发展成熟，由两台机组到4台、6台、8台甚至16台以及更多，都可以遵循以上实例进行拓展，而与市电转换的逻辑也是随着台数的增加呈平方级地复杂，用PLC作为一个指挥中心控制发电机组与大电转换是一个非常好的处理措施。

考虑到负载的重要性，越来越多的项目操作到备载发电机组，从几十个KW到几千个KW，随着大功率发电机组并机技术的成熟和成本的下降，投资者和建设者会逐渐考虑从低压发电机组到高压发电机组，如果是单台机组功率不够的状况下，规划人员会考虑用10kV高压发电机组代替传统的380V发电机组。

在现在日益发展的工业上，用户的用电量需求也是越来越大，高压并联发电机组可以作为两路市电外的第三路电源，发电机组可以按总负荷的100%考虑布置，与市电相同，燃料储备可以保证发电机组满负载运转至少24h。比起单台低压发电机只作应急电源，有天渊之别。

目前根据世界知名发电机组服务站的报价，同容量的高压机组并联的价格约比低压机组并列贵11%左右，但这只是装备的成本，综合考虑整个工程的安装情况，高压并列发电机组电缆成本可以忽略不计，低压机组并机每相需要多根大截面电缆，成本和装配费用都非常高，另外四台高压发电机组安装在一起比四台低压机组分散设计建筑面积可省50m2。当今在城市里寸土寸金，这方面高压并列机组确实具有不少优势。

虽然国内鲜有有生产单台2000kW以上大功率的低压柴油发电机的国产授权厂商，大部分都是进口品牌。因此，在国外，大功率高压柴油发电机组的质量和可靠性已经达到相当高的水平，可靠性甚至超过了低压机组。据资料，国外较大的可以做到单台4000KVA的高压发电机组并列16台。

以深圳某数据中心项目为例，操作了4台2000kW高压发电机组并车运转，作为两路大电同时损坏时的第三路电源，该项目同时还设计配备了10KV负载箱，在平日发电机组空载的时候进行常规试验。与往常的发电机组备自投不同的是，在该项目深化研讨的时候，由于要控制的点数比较多，逻辑比较复杂，要实现的作用和要求达40条，故经过布置人员、厂家和业主综合讨论，决定增加一个PLC专门控制这部份的逻辑运行（如图2所示）。

（1）如果断路器52-U1线同时测量到正常电压缺失，而同时断路器52-U2线测量到的是正常电压信号，则开关柜PLC启动1分钟延时继电器（就地可编程）。

（4）如果1分钟延时到，52-U1侧欠电压继电器27-U1-1和27-U1-2仍未检测到正常电压信号，则断路器52-U1断开，母联断路器52-T1闭合，全部负载由线）当线重新测定到正常电压信号，而此时负荷由仍旧连接在52-U2侧，则通过手动方式重新切回到正常运转模式。手动转换通过操作员按切换按钮“切换从52-U2到52-U1来实现。先断开母联断路器52-T1，再闭合线。整个手动转换到正常模式的流程是一个开放的切换流程“分闸-准备-合闸”。先闭合线。整个手动转换到正常模式的流程是一个闭合的转换流程“合闸-准备-分闸”。]

（1）如果断路器52-U2线同时检测到正常电压缺失，而同时断路器52-U1线见车到的是正常电压信号，则开关柜PLC启动1分钟延时继电器（就地可编程）。

（4）如果1分钟延时到，52-U2侧欠电压继电器27-U2-1和27-U2-2仍未测量到正常电压信号，则断路器52-U2断开，母联断路器52-T1闭合，全部负载由线）当线重新测量到正常电压信号，而此时负荷由仍旧连接在52-U1侧，则通过手动步骤重新切回到正常运转模式。手动切换通过使用员转换按纽“切回从52-U1到52-U2来实现。先断开母联断路器52-T1，在闭合线。整个手动切换到正常模式的步骤是一个开放的转换流程“分闸-准备-合闸”康明斯发电机厂家。先闭合线。整个手动切换到正常模式的流程是一个闭合的切换步骤“分闸-准备~合闸”。

（1）当两条市电线同时测量到失压信号，开关柜PLC启动5s后和1分钟两个延时继电器（可就地编程）；5s时间到，27-U1-1和27-U2-1检测到的如仍是失压信号，则柴油发电机点火起动信号自动发送到发电机开关柜。（2）一旦接收到启动信号，所有发电机将分别自动柴油发电机组价格一览表、独立启动并加载到额定电压和频率。较先达到90%额定电压和频率的发电机将通过闭合其相关联的断路器首先连接到发电机母线上。电气联锁将保证在一旦同步机构运转，只有一步发电机连接到发电机母线）其余发电机的同步机构将自动并独立地调整各自发电机的频率，当与发电机母线°时，将发电机并机连接到发电机母线）如在规定的时间内某台发电机未能正常启动，该发电机将自动退出，并激活声光报警干接点信号到远方报警盘。

（8）如果1分钟延时继电器时间到后，27-U1-1和27-U2-1测量到的仍是失压信号，而此时发电机组已完成同步，则52-U1、52-U2打开，52-T1维持打开状态。然后发电机侧断路器52-GF1和52-U3先闭合，将发电机连接到52-U1负载侧母线闭合，再将发电机连接到52-U2负荷侧母线同时重新检测到电压恢复信号，而此时负载仍连接在发电机系统侧，可手动切回到正常电源侧。这一过程可由使用者通过装配在控制盘“电网/发电机切换”部分上的“切回到大电电源”按钮来实现。一旦按下按钮，先分别断开断路器52-GF1，52-U3，52-GF2和52-U4，然后闭合断路器52-U1和52-U2。从发电机转换到大电的手动转换过程是一个开放的流程“分闸-备-合闸”。

一旦按下按钮，发电机组将首先和52-U1侧电源同步。当两个电源达到同步指标（频率偏差小于5度，电压偏差小于5%），断路器52-U1闭合，断路器52-GF1和52-U3仍维持闭合一段可调整时间（较大180s），允许负载重新连接到线。

完成和52-U1侧电源同步后，发电机再和52-U2侧电源同步，当两个电源达到同步指标（频率偏差小于5度，电压偏差小于5%），断路器52-U2闭合，断路器52-GF2和52-U4仍维持闭合一段可调整时间（较大180s），允许负荷重新连接到线。从发电机切换到大电的手动切换程序是一个封闭的“合闸-准备-分闸。切换完成后，发电机将在冷却方式下继续运行10分钟（可编程），然后自动停机。

（10）在上一步从发电机转换回市电步骤中，如果发电机与52-U1侧电源在30s（可编程）内同步失败，系统将自动放弃和52-U1侧电源同步，转而和52-U2侧电源同步，同时在控制盘上发出声光报警信号，并发送干接点到远方报警盘。当发电机和52-U2侧电源达到同步指标（频率偏差小于5度，电压偏差小于5%）后，断路器52-U2闭合，断路器52-GF2和52-U4仍维持闭合一段可调整时间（较大180s），允许负载重新连接到线断路器。然后发电机再试图通过52-T1和52-U2同步。

当同步成功后，52-T1闭合，52-GF1和52-U3维持闭合一段时间（较大180s）后断开。52-U1自始至终维持打开状态。整个切换流程是一个封闭的流程“合闸-准备-分闸”。发电机将在冷却方法下继续运转10分钟（可编程），然后自动停机。

闭合一段时间（较大180s）后断开，52-U2自始至终维持打开状态。发电机将在冷却方法下继续运行10分钟（可编程），然后自动停机。

（12）当27-U1-1和27-U2-1当中只有一个测量到电压恢复信号，而此时负荷连接在发电机母线上，操作者可通过安装在控制盘“市电/发电机转换”部分上的“切回到电网电源按钮手动将系统切回到电源恢复的一路进线上。一旦按下按钮康明斯发电机说明书，先分别打开断路器52-GF1，52-U3，52-GF2和52-U4，再闭合市电恢复侧的线，整个切换过程是一个开放的流程“合闸-准备-分闸”一旦按下按钮，发电机母线将自动和带电一侧开关柜母线同步。电网带电侧断路器（52-U1或52-U2）闭合。相应的发电机断路器（52-GF1和52-U3，或者52-GF2和52-U4）仍维持闭合一段可调整时间（较大180s），允许负载重新连接到大电线路上然后打开。然后发电机装置通过母联断路器52-T1和带电一侧市电机构同步。

当两个系统达到指标（频率偏差小于5°，电压偏差小于5%），断路器52-T1闭合，另一个发电机馈线）打开。整个步骤是一个封闭的程序“合闸-准备-分闸”。发电机将在冷却步骤下继续运转10分钟（可编程），然后自动停机。

（6）4台发电机将分别带负荷箱测试。测试通过操作员按装配在发电机开关柜52-G1、52-G2、52-G3、52-G4上的“启动发电机”按钮来实现。一旦操作员按下其中一个按钮，点火信号将发送到*的发电机上；

（7）一旦接收到点火信号，该发电机将自动起动并加载到额定电压和频率。当发电机达到90%额定电源和频率时，将通过闭合与该发电机相关联的断路器将发电机连接到发电机母线）机构PLC的编程应能使发电机在测试程序中，如果突遇电网中断，将立刻中止试验并自动转换到正常运转模式。由10KV机构PLC发来的信号立刻中止负荷箱运转，并跳闸与之相关的断路器52-LB。