新聞主題	柴油發電機組的性能要求和一次接線圖

 

摘要： 自動化柴油發電機組有很多好處，包括實現兩路電源包括市電與市電、市電與發電或者發電之間)的全自動切換，可實現全自動操作，機械、電氣雙重連鎖等功能，以保證用戶的正常用電要求。康明斯公司在本文中簡要介紹了柴油發電機組的結構配置、運行、啟動、控制、使用油質、保護裝置以及電氣系統，這些全部屬于性能要求范圍的內容。通常除了符合國家規定的標準，還要滿足現場條件和用戶特定要求。此外，發電機廠家有義務為用戶設計柴油發電機組安裝一次、二次接線圖，方便用戶在啟用第三方機電安裝單位時能夠按圖施工。

 

一、柴發性能要求

 

1、 運行要求

        柴油發電機組能連續滿容量運行。柴油發電機組能通過運行方式選擇開關，選擇柴油發電機組所處狀態。運行方式選擇開關有下列四個位置即“自動”、“試驗”、“手動”、“停運”。柴油發電機組正常處于準起動狀態即“自動”狀態。自起動時間<10秒。

2、起動要求

（1）保證柴油發電機組自起動快速性和成功率，保證柴油發電機組正常處于熱態，采取對柴油發電機組冷卻水手段。

（2）柴油發電機組的起動方式為電起動。柴油發電機自帶起動所需蓄電池及充電裝置，蓄電池充電裝置滿足柴油發電機停運時給蓄電池充電的功能。

（3） 蓄電池采用全密封免維護閥控鉛酸蓄電池，蓄電池的浮充裝置具備小電源浮充和快速充電的雙速自動充電能。蓄電池壽命不低于15年，且蓄電池容量滿足連續起動15次的用電量要求，蓄電池位置（如圖1所示）。

3、 發電機勵磁系統

      發電機配用無刷勵磁方式。勵磁系統為快速反應的永磁無刷勵磁系統，對于自動勵磁調整裝置，滿足以下條件：

（1）靜態電壓調整率：≤±0.5％

（2）暫態電壓調整率：≤±2％

（3）穩定時間：小于1.0秒

（4）電壓波動率：≤±0.25％

（5）頂值電壓系數：＞1.5

（6）勵磁調節裝置有自動和手動兩種調節方式。

4、通風冷卻方式

        柴油發電機組的通風方式以軸向通風方式為主，柴油機冷卻方式采用閉式循環水冷卻，一次水冷，二次采用散熱器風冷，不需外供水源，所在位置如圖2所示。冷卻水的水質以生活水為主。補水箱和冷卻水管中加防凍液。發電機的冷卻方式，為自然風冷，發電機組不需外供工業冷卻水。

5、柴油機的燃油及潤滑油

（1）燃油標號：滿足環境溫度在-24℃~39℃的條件下使用

（2）潤滑油牌號：滿足環境溫度在-24℃~39℃的條件下使用

（3）最大功率燃油消耗率：≤210 克/千瓦時

6、容量標定

    發動機功率折損：輸出凈功率至少應滿足在扣除所有輔助用電，并按環境條件、海拔高度修正后的功率。

7、噪聲

        柴油機在排氣管路上裝設消音器，裝設消音器后，從距離柴油機排氣管出口1米處的音壓不大于85分貝（A聲級）。柴油機房外部噪聲需滿足國家環保要求，即音壓不大65分貝。

8、柴發及配套設備的結構特點

（1）發電機組提供整體型鋼底架；

（2）發電機組采取橡膠墊和地基彈簧減震器二級減震措施。

（3）基礎設計可不考慮動荷載，地基要求普通慣性平臺，水平度不大于1%，發電機組底座下部的彈簧減震器與地基采用膨脹螺栓固定。

（4）配電開關柜柜內空氣斷路器采用智能型抽出式斷路器，短路開斷電流為50kA。

（5）發電機廠家供貨范圍內，設備之間的動力、信號控制電纜均采用阻燃電纜。

（6）發電機絕緣為H級，防護等級為IP32。

（7）電氣屏包括控制柜和配電開關柜，柜體防護等級為IP32，安裝儀表、信號等監測裝置的間隔采用全屏蔽防護結構，柜內移動部位的連線采用帶保護層的阻燃金屬軟線。與測量表計配套的分流器、變送器的準確等級不低于0.5級，電流互感器的準確等級不低于0.5級；保護用的電流互感器應滿足保護裝置的要求。電氣屏柜內斷路器采用ABB、施耐德等品牌，電氣屏要有良好的接地措施。

（8）柴油機配置日用燃油箱，安裝于室內，容量不小于柴油發電機組連續滿載運行24小時用油量。油箱設計和制造安裝應符合相關標準，補油設備分別設有電動和手動裝置，提供相應的管道附件（閥門，接頭等）。

（9）整套柴油發電機組無漏水，漏油，漏氣現象。

 

圖1  C175D5康明斯柴油發電機組正視圖（電球端

圖2  C175D5康明斯柴油發電機組正視圖（水箱面）

 

二、電氣接線規范與圖紙功能

 

      ?電?圖形符號、帶注釋的圍框或簡化外形表示電?系統或設備中組成部分之間相互關系及其連接關系的?種圖。?義地說表明兩個或兩個以上變量之間關系的曲線，?以說明系統、成套裝置或設備中各組成部分的相互關系或連接關系，或者?以提供?作參數的表格、?字等，也屬于電?圖之列。

1、系統圖或框圖

      ?符號或帶注釋的框，概略表示系統或分系統的基本組成、相互關系及其主要特征的?種簡圖。

2、電路圖

      ?圖形符號并按?作順序排列，詳細表示電路、設備或成套裝置的全部組成和連接關系，?不考慮其實際位置的?種簡圖。?的是便于詳細理解作?原理、分析和計算電路特性。

3、功能圖

      表示理論的或理想的電路?不涉及實現?法的?種圖，其?途是提供繪制電路圖或其他有關圖的依據。

4、邏輯圖

      主要??進制邏輯（與、或、異或等）單元圖形符號繪制的?種簡圖，其中只表示功能?不涉及實現?法的邏輯圖叫純邏輯圖。

5、功能表圖

      表示控制系統的作?和狀態的?種圖。

6、等效電路圖

      表示理論的或理想的元件（如R、L、C）及其連接關系的?種功能圖。

7、程序圖

      詳細表示程序單元和程序?及其互連關系的?種簡圖。

8、設備元件表

      把成套裝置、設備和裝置中各組成部分和相應數據列成的表格其?途表示各組成部分的名稱、型號、規格和數量等。

9、端?功能圖

      表示功能單元全部外接端?，并?功能圖、表圖或?字表示其內部功能的?種簡圖。

10、接線圖或接線表

      表示成套裝置、設備或裝置的連接關系，?以進?接線和檢查的?種簡圖或表格。

（1）單元接線圖或單元接線表：

      表示成套裝置或設備中?個結構單元內的連接關系的?種接線圖或接線表。（結構單元指在各種情況下可獨?運?的組件或某種組合體）

（2）互連接線圖或互連接線表：

      表示成套裝置或設備的不同單元之間連接關系的?種接圖或接線表。（線纜接線圖或接線表）

（3）端?接線圖或端?接線表：

      表示成套裝置或設備的端?，以及接在端?上的外部接線（必要時包括內部接線）的?種接線圖或接線表。

（4）電費配置圖或電費配置表：

      提供電纜兩端位置，必要時還包括電費功能、特性和路徑等信息的?種接線圖或接線表。

11、數據單

      對柴油發電機組的性能、特性、型號等給出詳細信息的資料。

12、簡圖或位置圖

       表示成套裝置、設備或裝置中各個項?的位置的?種簡圖或?咱圖叫位置圖。指?圖形符號繪制的圖，?來表示?個區域或?個建筑物內成套電?裝置中的元件位置和連接布線。

 

三、一次、二次接線圖

 

       一次接線就是主電路的接線即電源，二次接線就是用來控制、檢測、保護、計量等。一般一次接線簡單，二次接線較復雜。在電力系統中，二次設備及二次回路對于電力系統的安全生產至關重要。即使一次設備正常運行，一旦二次設備出現異常，也將導致嚴重后果。例如，線路保護接線有誤或整定值不正確，當發生短路故障時，保護會拒動或誤動，造成越級跳閘，擴大停電范圍或損壞電氣設備；測量回路有問題，則會造成測量不準確，影響對運行設備工況的正確分析判斷；計量回路有問題，則會影響電力系統自身或用戶的經濟利益。

1、 一次接線

      以250KW康明斯柴油發電機組為例，發電機一次接線圖如圖3所示 。

      發電機一次接線其實就是電?主接線，主要是指在發電機組、變電所、電?系統中，為滿?預定的功率傳送?式和運?等要求?設計的、表明?壓電?設備之間相互連接關系的傳送電能的電路。電路中的?壓電?設備包括發電機、變壓器、母線、斷路器、隔離開關、線路等。它們的連接?式，對供電可靠性、運?靈活性及經濟合理性等起著決定性作?。

2、 二次接線

      如圖4所示，柴油發電機組的控制起動、保護、測量、信號系統采用直流電壓，斷路器控制，操作及其信號線路圖。

（1）發電機組發電機控制箱（屏）是發電機組發電機的配套設備，主要是控制發電機組發電機送電及調壓。根據現場實際情況，小容量發電機組發電機的控制箱直接安裝在發電機組上，大容量發電機組發電機的控制屏則固定在機房的地面基礎上，或安裝在與發電機組隔離的控制室內，具體安裝方法應符合成套配電控制柜（屏、臺）安裝工藝標準。

（2）對于500KW以下的發電機組，隨發電機組配有配套的控制箱（屏）和勵磁箱，對于500KW 以上的發電機組，發電機組生產商一般提供控制屏。

（3）根據控制屏和發電機組安裝的位置安裝金屬橋架，應符合電纜橋架安裝工藝標準。

3、保護接地和保護接零

（1）接地和接地裝置

      電?設備的某部分與?地之間做良好的電?連接，稱為接地。接地裝置是由接地體和接地線兩部分組成：

① 埋?地中并直接與?地接觸的?屬導體，稱為接地體或接地極。專門為接地??為裝設的接地體，稱為??接地體。兼作接地體?的直接與?地接觸的各種?屬構件、建筑物的基礎等，稱為?然接地體。

② 接地體與電?設備的?屬外殼之間的連接線，稱為接地線。接地線在設備正常運?時是不載流的，但在故障情況下通過接地故障電流。接地線?分為接地?線和接地?線。由若?接地體在?地中相互?接地線連接起來的?個整體，稱為接地?。

（2）接地電流和對地電壓

      當電?設備發?接地故障時，電流就通過接地體向?地作半球形散開，這?電流，稱為接地電流。試驗表明，在距單根接地體或接地故障點20?左右的地?，實際上散流電阻已趨近于零，這電位為零的地?，稱為電?上的“地”或“?地”。電?設備的接地部分與零電位的“地”（?地）之間的電位差，就稱為接地部分的對地電壓。

（3）接觸電壓和跨步電壓

① 接觸電壓是指設備絕緣損壞時，在?體同時觸及的兩部分間出現的電位差。如?站在發?接地故障的設備旁，?觸及設備?屬外殼，則??與腳之間的電位差，即為接觸電壓。

② 跨步電壓是指在故障點附近??，兩腳間出現的電位差。在帶電的斷線落地點附近及防雷裝置泄放雷電流的接地體附近??時，同樣也有跨步電壓。

③ 跨步電壓的??與距接地點的遠近有關，距離短路接地點愈遠，跨步電壓愈?，距離20?以外時，則跨步電壓近似等于零。因此在敷設變配電所的接地裝置時，應盡量使接地?做到電位分布均勻，以降低接觸電壓和跨步電壓。

 

圖3  柴油發電機組一次接線圖

圖4  控制器接線線路圖

 

四、柴發輔助系統

 

       除遠方控制的要求外，柴油發電機組應裝設就地手動啟動裝置。柴油機旁還應設置緊急停機按鈕。柴油機控制回路應實現與400V工作電源開關的連鎖。閉鎖控制屏上手動和遠方啟動功能，可安全進行設備維護和檢修。

1、保護功能

（1）發電機組超速保護——光報警，停機關油門。

（2）潤滑油壓低/過低——聲光報警/聲光報警，停機關油門。

（3）自啟動失敗——聲光報警，停機關油門。

（4）低壓閉鎖過流保護——聲光報警，停機關油門。

（5）發電機過負荷保護——聲光報警。

（6）發電機差動保護——聲光報警，停機關油門。

（7）發電機過電壓保護——聲光報警，停機關油門并滅磁。

（8）發電機單相接地保護——聲光報警，停機關油門。

（9）發電機勵磁系統故障保護——聲光報警，停機關油門。

（10）冷卻水溫高/過高——聲光報警/聲光報警，停機關油門。

（11）潤滑油溫高——聲光報警。

（12）日用油箱油位低 ——聲光報警。

（13）發電機事故跳閘——聲光報警。

（14）逆功率保護——聲光報警，停機關油門。

（15）失磁保護——聲光報警，停機關油門。

（16）冷卻水水位低——聲光報警。

（17）過電流保護：保護裝設在發電機中性點的分相引出線上，動作于發電機出口斷路器跳閘并滅磁；過電流保護具備速斷（主保護）及定時限（后備保護）二種功能。同時對單項接地故障有靈敏度。

（18）柴油機保護：柴油機裝設水溫過高，機油油壓過低，超速保護，保護動作于停機；裝設水溫高，油壓低，潤滑油高溫，儲油箱油位低，水位低等保護，保護動作于信號。

2、遠程控制與信號

      柴油機控制器預留一路通訊接口，發電機廠家應配合進行調試，使柴油機具備遠方控制；運行、停止、報警、保護等信號傳入升壓站監控系統等功能。

     出現以下故障之一出現時，發電機組將實現保護停機并發出聲光報警，并引入升壓站控制室計算機監控系統（接點容量：DC220V 2.5A）：

（1）機油壓力低

（2）發電機組超速

（3）過起動（三次起動失敗）

（4）發動機溫度過高

（5）發電機差動保護

（6）發電機過電壓

      出現下列情況之一時，發電機組將發出聲光報警，并送往升壓站控制室計算機監控系統（接點容量：DC220V  2.5A）

（1）發電機跳閘（過電流，差動，過電壓，低電壓，逆功率，失磁）

（2）蓄電池電壓低

（3）水溫低

（4）油箱油位低

（5）潤滑油壓力低預警

（6）發動機冷卻水溫高預警

（7）發電機組在“非自動狀態”

（8）冷卻水位低

      發電機出口斷路器合、跳，進線斷路器合、跳，位置信號接點（1開1閉）送往升壓站控制室計算機監控系統（接點容量：DC220V  2.5A）

3、測量儀表

      為了防止數字控制器的傳感器出現誤報或失靈現象，柴油機可裝設儀表式測量表計，如圖6所示。

（1）發電機：交流電流表，交流電壓表，有功功率表，功率因數表，頻率表，啟動電機直流電壓表，電池電壓表，計時表，選擇開關。

（2）交流及直流儀表準確等級1.5%。

（3）電動轉速表、機油壓力表、機油溫度表、冷卻水溫度表等。

 

圖5  柴油發電機組遠程控制系統拓撲結構圖

圖6  柴油機儀表盤實物圖

總結：

      綜上所述，接地方式按帶電性質可分為交流接地系統和直流接地系統兩?類。按?途可分為?作接地系統、保護接地系統和防雷接地系統。?防雷接地系統中?可分為設備防雷和建筑防雷。除此之外，柴發接線還包括主電源、控制系統、保護系統等內容，而柴油發電機如何接線是確保設備安全運行的重要一環。正確的接線可以保證信號的準確傳遞和執行部件的正常工作，同時避免因接線錯誤而引起的故障和事故。因此，在進行控制器接線時，應仔細閱讀接線圖，按照要求進行接線，并在接線完成后進行檢查和固定，確保接線的正確性和可靠性。只有這樣，才能保證柴油發電機的正常運行和安全使用。

 

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