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新聞主題 |
柴油發電機并機柜功能、類型及負載分配方法 |
摘要：康明斯公司生產的并機柜專為柴油發電機并聯運行設計、制造的專用裝置。適用于 2 臺及以上帶電子調速器的柴油發電機的并聯運行。具有遠程啟動發電機、自動并機、自動按比率分配有功功率、自動增機解列待機停機及發電機故障顯示、保護等多種功能。本系統要實現對電站的頻率、并聯運行發電機組間的有功功率分配進行自動調節，使之在給定的允許范圍之內；并通過操作來實現電站并聯運行發電機組間的有功功率的轉移，以便切換發電機組或卸載停機。
一、并機柜的種類
柴油發電機并聯系統不但能減少值班人員的操作強度，并且能保持電網頻率為額定值、提高供電質量且發電機組間負荷分配均衡以提高發電機組的負荷率，從而提高電站運行的穩定性及經濟性。康明斯原廠并機柜內含同步器、負荷分配器、PLG 、優質電器組件和進口品牌空氣開關、銅排及柜體等。接線如圖1所示，并機柜外觀如圖2所示。經康明斯專業高級工程師優化設計而成，本裝置具有功能齊全，運行安全可靠，維護方便等特點。
1、手動并機柜
采用傳統的燈光法并機的系統。
2、半自動并機柜
人工操作發電機開、停機，人工操作并機柜系統的分、合閘健，自動完成并機、解列控制。
3、自動井機柜
由市電的有無控制的發電機組開、停以及并機系統的自動并機與解列，自動分配負載的并機系統。
4、全自動并機柜
在自動并機柜的基礎上采用PLC（程序控制）完成多臺發電機組的自動投入與并機，自動解列，與停機的邏輯功能（常稱調峰）。
5、三遙并機系統
采用專用的單片機系統，完成并機柜以及發電機同PC機的通信連接的并機系統。
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圖1 并機控制器接線端子示意圖 |
圖2 康明斯原廠DMC系列并機柜 |
二、自動并機柜的功能
多臺柴油發電機組之間并機柜必須具備不可缺少的完善功能和保護系統，如圖3、圖4所示。
1、自動并機
當發電機組啟動成功后，送電至并機柜，需并機時，由同步器檢測信號，作用電調，將待并發電機組的頻率和相位自動調節與母線一致，發出并機信號，作用空氣開關合閘、并機。
2、自動分配負荷
當 2 臺及以上發電機組并機完畢后，發電機組開始帶負荷運行，負荷分配器將作用電調，根據發電機組的功率，按比例分配負荷。
3、調峰
當 2 臺及以上機并聯運行，在負荷變化時，可根據負荷率的大小，增減運行發電機組的臺數.一般當負荷率低于 35% 時，將解列發電機組，負荷率高于 80% 時將啟動，并列發電機組，以使發電機組運行在最經濟的狀態。此種功能要求發電機有自啟動功能，才能完成。
4、保護功能（康明斯PC3.3控制器）：
當運行中發電機組之柴油機或控制系統故障時（如柴油機燃油阻塞），造成該發電機組不能正常出力，由其它發電機組拖動其進入電動機狀態，加重了系統負擔，此時，控制系統將會自動切斷該發電機組，并發出警報。 當負載出現過流保護時，系統會自動跳閘，斷開系統對負載的供電，同時發電機組自動冷卻停機。當故障處理后，當市電還沒有恢復，系統能自動運行供電。
（1）同步保護；
（2）逆功率保護；
（3）過電流和短路保護（由保護器完成）；
（4）過壓、欠壓保護。
5、軟性加/減載和零功率分閘
在調峰功能中，在發電機組間的負載轉移不是瞬時轉移，因為瞬時轉移會對整個并機系統造成電壓波動，給發電機組和負載造成沖擊；采用軟性加/減載，使負載按一定的坡度轉移，整個系統在轉移過程中無沖擊，當需要卸載一臺發電機組，會將該發電機組的負載全部軟性轉移到其它發電機組上時，才會自動分閘。同樣在一臺發電機組同期并機后也是按設定的坡度加載，使之分配與其它發電機組同功率百分比的負載。
6、故障顯示
發電機組故障時聯動跳閘。如發電機組在運行中因水溫過高等問題而保護停機時，其并機開關將聯動跳閘，避免逆功率而拖累其它運行發電機組，也可保護發電機組自身免于大電流突然分斷時產生高尖脈沖燒毀勵磁系統。此保護動作時，并機柜上的故障指示燈亮。
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圖3 柴發發電機組并機柜功能框圖 |
圖4 柴發發電機組并機柜保護系統框圖 |
三、并機后負載分配
柴油發電機組并機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方面。所謂均分分配指的是各臺發電機組所承擔的有功功率和無功功率都應該與它們的額定功率成正比。如果功率分配出現較大的不平衡，無論是有功功率還是無功功率，都不僅會影響發電機組運行的效率與經濟性，而且甚至會引起整個電站的故障。
1、并機控制器數據信息
HGM9510模塊控制各發電機組的功率分配誤差小于±2%，遠遠小于國家標準±10%。所有HGM9510并機控制器之間連接是通過MSC總線(CAN BUS)來實現的，MSC總線上傳輸每個HGM9510模塊的數據信息。數據信息包括：
（1）有功功率；
（2）無功功率；
（3）運行狀態；
（4）報警狀態；
（5）開關狀態。
根據采集到的所有發電機組輸出的有功功率、無功功率百分比大小，計算出有功功率、無功功率目標值(Tgt%)，然后每個模塊輸出的有功功率、無功功率值(kW%)通過PID算法調節與目標平均值的差值，來達到各臺發電機組的有功功率與無功功率輸出大小一致。
2、負荷轉移
HGM9510并機控制器具有軟加載軟卸載功能，避免發電合閘與分閘時對發電機組的沖擊，延長發電機組使用壽命。負載調度方案如下：
（1）按需求開機：
① 在自動模式下，開關量輸入口遠程開機帶載(按需求)有效時，優先級最高的模塊首先開機，當負載大于模塊設定的開機最大百分比時，次優先級的模塊開機，同步井機，帶載均分。
② 當負載小于模塊設定的停機最小百分比時，次優先級的模塊停機延時完后，分閘散熱停機。
③ 當帶載的發電機組報警停機時，次優先級的模塊開機。
（2）全部開機：
① 在自動模式下，開關量輸入口遠程開機帶載(按需求)有效時，所有模塊全部開機，首先達到帶載條件的模塊先合閘，其它模塊達到帶載條件后，一一同步并機。然后模塊檢測負載，當負載小于模塊設定的停機最小百分比時，優先級小的模塊停機延時完后，分閘散熱停機。
② 當負載大于模塊設定的開機最大百分比時，剩余未開機的發電機組全部自動開機。
③ 當帶載的發電機組報警停機時，剩余未開機的發電機組全部自動開機。
（3）均衡發動機運行時間：
① 在自動模式下，開關量輸入口遠程開機帶載(按需求)有效時，發動機運行時間小的發電機組首先開機。
② 當帶載運行的發電機組運行時間大于其它發電機組設定的均衡發動機運行時間時，調度其它發電機組開機(可按需求開機、全部開機兩種模式)，其它發電機組同步井機后。自己分閘卸載停機。
③ 所有的發電機組按均衡發動機運行時間的大小輪流循環自動開停機。
（4）調度其它發電機組停機機的最小負載百分比：
舉例：3臺發電機組額定有功功率都為100kW。優先級為1，2，3停機的最小負載百分比設定為：60%；當前3臺發電機組井機帶載，負載功率為240kW。
① 當負載為120kW時，優先級3發電機組開始自動停機延時，延時結束后，卸載停機，優先級1與2的發電機組均分負載各帶60KW(額定功率的60%)
② 當負載為60kW時，優先級2發電機組開始自動停機延時，延時結束后，卸載停機，優先級1發電機組帶負載60KW(額定功率的60%)
③ 當遠程開機信號無效時，優先1發電機組開始自動停機延時，延時結束后，分閘停機。
總結：
柴發并機柜結構簡單，美觀大方。操作簡易、標示清楚一目了然，既使是從來未接觸過發電機或并機柜的電工也能在最短的時間里教會操作并機柜。 功能齊全，具有逆功率保護。機器故障保護等功能，嚴格按GB/T2820標準執行。
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