摘要：現代社會中，各種信息設備以及企業生產對供電提出了高質量、高可靠的要求。為此，UPS與柴油發電機組，以它們各自的特點相輔相成地構成的不間斷供電系統成為最佳選擇。在這里，UPS基本上是并車冗余應用的，而柴油發電機組也常是并車冗余運行的。并且這種技術已在許多供電方案中得到廣泛應用。本文中介紹柴油發電機組并車運行的技術條件、調控模式及應用實踐。

一、并車運行的作用

      大型的網絡監控中心、銀行結算中心、空中管制中心等，根據自身的工作性質和特點都對供電系統的性能和可靠性提出了很高的要求；采用兩路市電供電、配置兩組并車冗余運行的大功率UPS構成雙總線系統、同時安裝幾臺"N+1"模式并車冗余運行的柴油發電機組與UPS構成一個高可靠、高質量、智能化的不間斷供電體系，已是普遍采用的技術方案。如圖1所示。

      柴油發電機組的作用是:一且兩路市電都中斷，UPS目口時將蓄電池的直流電逆變成交流電供給負載工作。然后并車冗余運行的柴油發電機組也部起動起來，通過自動轉換開關（ATS）切換到直接給UPS提供與市電一樣的電能，從而使UPS又像平常那樣依靠交流電不間斷地給設備供電。這時"N+1"模式并車冗余運行的柴油發電機組不僅為UPS提供性能良好的電力，而且提供了高可靠的電能;假如運行中一臺發電機組出現問題退出并車，其他發電機組會帶上全部負載仍正常運行。可見并車冗余運行的發電機組完全代替了兩路市電供電的功能。

      通常情況下，并車冗余運行模式的柴油發電機組并不直接連接負載，而是通過UPS供給負載電能。柴油發電機組為增加原有發電機組的輸出功率而采用并車運行的方式要比UPS多一些。它們常被用于市電電力供應保障性不強，一年總有幾次停電或拉閘限電地區的工礦企業。由于現代機械制造技術的進步、機電一體化的廣泛應用、智能控制技術的普及，現代柴油發電機組不僅制造精良，各項性能指標大為提高，運行的可靠性也大大增強。

      通常情況下，只要按規范做好維護保養工作，作為備用發電機組，在起動運行后柴油發電機組因故障停機的幾率極其微小。在各類工廠新增設備后，原有柴油發電機組已不能滿足后備供電需要時，考慮再增加一臺同樣的發電機組與其并車使輸出功率增加一倍，不失為一種經濟實用的選擇。

      作為擴容應用的并車柴油發電機組一般不考慮冗余而只強調均分負載，它們都是接近滿負荷地直接驅動用電設備。其系統組成和電路如圖2所示。

二、并車系統運行的步驟

1、并車條件

      為了增加后備電源的彈性，或者因為負載太大，這時便需要考慮將兩臺或以上的發電機組并聯（即并車）輸出備用電源。并車須符合幾種狀態：

（1）電壓一致

（2）頻率一致

（3）相序一致

（4）相位角一致

      一般備用發電機組并車最好采用全自動裝置，并且需要自動均衡負載。康明斯的有功功率負載分配由同步板分配，它會對兩臺發電機組的電壓、電流、相位作出比較，然后將負載平均分配到兩臺發電機組，而誤差少于5%（對于不同功率的發電機組并車，可以通過整調或設置負載分配因數來平衡）。無功功率則由康明斯最新開發的數字式自動調壓器負責，數字式自動調壓器其伏特/赫茲特性可調，并且穩態調整率為0.25%；所以兩臺發電機組的無功功率分配偏差不大于5%；兩臺發電機組的內部環流不大于1%。

      最先進的并車裝置是可以使多部發電機組同時并車工作，并根據負載的多少而自動將發電機組并車或停機，以達到最佳的經濟效益，并使發電機組運行保持最佳狀態。此外還可以用遠程監控，對發電機組的運行參數作分析及報告。

2、并車注意事項

      柴油發電機組并車首先應滿足功率均勻分配的要求。所謂均勻分配指的是各臺發電機所承擔的有功功率和無功功率都應該和它們的額定功率成比例。國內對并車運行發電機組的功率分配有明確的要求，在交流發電機組并車運行時，當負載在總額定功率的20%-100%范圍內變化時，應能穩定運行，其功率分配誤差應符合以下要求：

（1）各臺發電機實際承擔的有功功率與按額定功率比例分配的計算值之差，在發電機額定功率相同時應不超過發電機額定有功功率的±10%；

（2）當發電機額定功率不同時，應不超過最大發電機額定有功功率±10% ，最小發電機額定有功功率的±20%，各臺發電機實際承擔的無功功率與按發電機額定功率比例分配的計算值之差，應不超過最大發電機額定無功功率的±10%。

① 如果功率分配出現較大的不均衡，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和經濟性，而且甚至會引起整個電站的故障。

② 如果并車發電機組的有功功率分配嚴重不平衡的話，在負載總功率較大的時候，往往是一臺發電機組已滿載或過載，而另一臺發電機仍處于輕載狀態，這樣就不能充分利用發電機組的容量，發揮整個電站的效能。

③ 發電機組過載不但會給柴油機或發電機帶來危害，而且還會引起保護設備動作，影響整個電站的運行。反之，在負載總功率很小的時候，有功功率的不平衡又往往會在發電機組之間引起有功環流，使有的發電機組轉入電動機狀態，這對柴油機同樣是不允許的。

 3、并車模式

（1）同型號規格和容量比不大于3：1的發電機組并聯

      型號規格相同和容量比不大于3：1的發電機組在20%～100%總額定功率范圍內應能穩定地并車運行，且可平穩轉移負載的有功功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度應不大于表1的規定。

表1    有功功率和無功功率的分配差度

*當使用該容差時，并車運行發電機組的有功標定負載或無功標定負載的總額按容差值減小。

（2）容量比大于3：1的發電機組并聯

      容量比大于3：1的發電機組并車，各發電機組承擔負載的有功功率和無功功率分配差度按產品技術條件的規定。

三、并聯運行的調試

      大量的工程實踐表明，一般情況下，現在郡采用同型號同規格的柴油發電機組構成并聯運行，即使將原有的發電機組擴容也是如此。這是因為這樣選擇可以為發電機組的安裝、調試、運行以及維護、保養等帶來許多方便。在每臺參與并聯的發電機組控制柜中插入并機板，并且互聯并機線（符合RS485通訊協議，其網絡結構如圖3，調試窗如圖4所示），就方便地組成了柴油發電機組的并聯運行系統。并機板也稱并機卡，是以32位微處理器為核心的智能化電子裝置，具有速度和電壓調整、同步、并聯、有功及無功負載平均分配、電氣參數測量、有功與無功功率設定、電氣保護等強大的測控功能。

      在各發電機組的安裝、調試過程中，除了按技術規范做好并聯的各種接線外，要特別注意各發電機組接向輸出電壓并聯母排的相序U、V、W要相應一致，并且母排與市電網的相序也要一一對應相同。調試最好先在空載的情況下進行；自動或手動將并聯母排和各負載之間的開關斷開，然后把組成并聯運行的各發電機組都開動起來，觀察各發電機組控制柜面板上的指示燈和LCD顯示屏。由于各發電機組的并機板都予先對頻率、電壓、功率等主要參數進行了標準設定，各發電機組的運行大都離不開這些參數范圍，通常情況下會順利地自動并機。這時控制柜面板上的顯示屏會自動彈出并機的相關參數，還可聽到發電機輸出開關自動閉合的響聲。如果并聯的各發電機組都開機后，兩、三分鐘仍并不上機，參數誤差大的發電機組會自動報警，同時將偏差大的項顯示在屏上。在這樣的情況下，可以先將其它發電機組關機，只留該發電機組運行。然后通過控制柜面板上的鍵盤迸入參數調節選項，利用軟件對偏差參數進行修正。或者直接在并機板上仔細調節相關的電位器等硬件，針對參數的誤差微調發動機的轉速或同步發電機的電壓。因為參與并聯運行的柴油發電機組都應具有2%—5%穩態調速率與5%范圍內的穩態電壓調整率。經過入為微調以后，再將其它發電機組開動起來，就能實現各發電機組的并聯運行。在空載條件下調試好的并聯運行的柴油發電機組，再帶上負載也可以平穩地運行工作。

      實際上，各發電機組切入并聯運行的瞬間、運行過程中、特別是負載接入、撤離時，各發電機組的相關參數不可能時時一致。這就完全靠功能強大的微處理器指令并機板實時測控各發電機組的并機數據，部使其在滿足并聯運行的條件下穩定地工作。發電機組并聯運行的過程也就是并機板對并機參數實時動態測控的過程。