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兩臺(tái)康明斯發(fā)電機(jī)組自動(dòng)并車的要求和條件

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的電氣設(shè)計(jì)涉及到多方面的內(nèi)容，在某些應(yīng)用中，可能需要兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電。并機(jī)運(yùn)行是指將多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組同時(shí)連接在一個(gè)電力系統(tǒng)中，共同供電，其主要目的是提高電力系統(tǒng)的可靠性和供電能力。并聯(lián)可以根據(jù)負(fù)載的情況，啟動(dòng)相應(yīng)的某一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，也可以同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)組。在并聯(lián)的情況下，柴油發(fā)電機(jī)組可以增強(qiáng)抵抗負(fù)載突變，電流沖擊，保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)組，延長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

 

一、柴發(fā)并機(jī)的工作原理

 

      柴發(fā)機(jī)組并機(jī)的工作原理可以簡單概括為以下幾個(gè)步驟：

1、同步檢測與調(diào)節(jié)

      在并機(jī)系統(tǒng)中，每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組都需要具備同步檢測與調(diào)節(jié)功能。當(dāng)柴油機(jī)組與電力系統(tǒng)同步后，電流和電壓會(huì)發(fā)生變化，這就需要對(duì)發(fā)電機(jī)組的電流和電壓進(jìn)行檢測和調(diào)節(jié)，以確保其與電力系統(tǒng)保持同步。同步檢測與調(diào)節(jié)技術(shù)是柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)的核心。通過準(zhǔn)確檢測和調(diào)節(jié)各個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組的電流和電壓，可以保證并機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

2、負(fù)荷分配

      在柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組需要根據(jù)電力系統(tǒng)的負(fù)荷情況進(jìn)行合理的負(fù)荷分配。負(fù)荷分配的目標(biāo)是使每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷盡量均衡，避免出現(xiàn)負(fù)荷過大或過小的情況。負(fù)荷分配技術(shù)是保證發(fā)電機(jī)組負(fù)荷均衡的關(guān)鍵。通過合理的負(fù)荷分配，可以避免某個(gè)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷過大而導(dǎo)致故障，同時(shí)也可以提高整個(gè)系統(tǒng)的供電能力。

3、頻率和電壓控制

      柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)中，頻率和電壓是兩個(gè)重要的控制參數(shù)。為了保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)頻率和電壓進(jìn)行精確的控制。當(dāng)電力系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，柴油機(jī)組需要根據(jù)系統(tǒng)的需求來調(diào)整輸出頻率和電壓。頻率和電壓控制技術(shù)是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。通過精確控制頻率和電壓，可以避免電力系統(tǒng)的過載或欠載。

4、 并機(jī)控制

      柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)中的并機(jī)控制是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。通過并機(jī)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)、同步和停機(jī)。并機(jī)控制系統(tǒng)還可以監(jiān)測電力系統(tǒng)的狀態(tài)，當(dāng)某臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)切換到備用柴油發(fā)電機(jī)組，保證系統(tǒng)的連續(xù)供電。并機(jī)控制技術(shù)是柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。通過自動(dòng)啟動(dòng)、同步和停機(jī)等控制功能，可以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)管理和切換。

 

圖1  多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)樸圖

圖2  柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)原理示意圖

 

二、柴發(fā)并聯(lián)系統(tǒng)的基本要求

 

1、并車的要求

（1）在合閘并車的最初瞬間，應(yīng)使沖擊電流盡可能地小。

（2）并車之后，要求發(fā)電機(jī)保持穩(wěn)定的同步運(yùn)行。 

2、并車的條件

（1）頻率相同

      頻率相同是并車的基本條件。如果頻率不同，在同一瞬間它們電壓的大小和極性就不同，若并車就會(huì)在發(fā)電機(jī)間的定子繞組中形成電位差而產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流過大，就會(huì)燒壞定子繞組。同時(shí)環(huán)流還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)增加發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的力矩，致使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)。因此，頻率不同的發(fā)電機(jī)是絕對(duì)不能并車的。

（2）電壓相同

      電壓的大小和相位均相同。并車時(shí)要求它們的電壓差值不超過±5％且相位相同。若電壓不同，并車時(shí)就有較大的沖擊電流，并車后還會(huì)影響發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)；當(dāng)相位差很大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流，燒壞定子繞組。

（3） 電壓相序一致

      相序就是發(fā)電機(jī)三相電壓升起的次序。若相序不同，即使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓大小和相位相同，其中兩發(fā)電機(jī)之間必有兩相的電壓不同，并車時(shí)在這兩相中就在很大的電壓差，就會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流，會(huì)燒壞定子繞組。

      兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的條件是電壓、頻率和相位角必須一致，它們的功率、功率因數(shù)等不影響并聯(lián)運(yùn)行。為了使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，無功功率分配必須合適，即調(diào)差量必須調(diào)節(jié)好，且必須為正調(diào)差。兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的有功功率（調(diào)節(jié)各自機(jī)組的導(dǎo)水葉）和無功功率（調(diào)節(jié)各自的勵(lì)磁）能按一定的比例輸出。

3、自動(dòng)和手動(dòng)并車裝置

      為了達(dá)到上述要求，需采用自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置。如果其中一臺(tái)是用不可控的自勵(lì)恒壓勵(lì)磁（即自勵(lì)恒壓發(fā)電機(jī)），就不可能使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，甚至跳閘解列，也就是不能并運(yùn)行。兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的條件是電壓、頻率和相位角必須一致。它們的勵(lì)磁方式雖不同，但只要能起到下列作用就可并聯(lián)運(yùn)行。

（1）勵(lì)磁電流可自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)，能保證發(fā)電機(jī)的端電壓在要求范圍內(nèi)。具有正調(diào)差，且調(diào)差量合適，能使各臺(tái)機(jī)組間的無功功率合理分配。

（2）當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障使電壓降低時(shí)，勵(lì)磁裝置能快速地進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，以維持電壓在合適的水平上，并提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

（3）當(dāng)然兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式相同更好，這樣調(diào)節(jié)起來就更容易。如果其中一臺(tái)為自勵(lì)恒壓發(fā)電機(jī)，就不能并聯(lián)運(yùn)行。

 

圖3  柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)模擬數(shù)據(jù)顯示

圖4  柴發(fā)并機(jī)控制器背面板接線端子

      在我國，隨著人們生活水平的日益提高及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，用電量在不斷攀升，在電力調(diào)配時(shí)，有時(shí)需要用限電的方法來暫時(shí)緩解高峰時(shí)期的用電壓力。這時(shí)的柴油發(fā)電機(jī)組已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上規(guī)范中所規(guī)定的“應(yīng)急”作用，而是增加了正常工作、生活用電的“備用”功能。柴發(fā)機(jī)組并機(jī)是提高電力系統(tǒng)可靠性和供電能力的重要手段。通過合理的同步檢測與調(diào)節(jié)、負(fù)荷分配、頻率和電壓控制以及并機(jī)控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)管理和切換。柴發(fā)機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于建筑工地、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村電網(wǎng)和電力系統(tǒng)備用電源等領(lǐng)域，為各個(gè)領(lǐng)域的電力供應(yīng)提供了可靠的支持。

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