新聞主題	康明斯發電機并聯運行試驗的方法和結果

 

摘要：由于康明斯并聯發電系統涉及到柴油機、發電機、配電板、功率管理（PMS）、并機開關等多個品牌的組成，一般需要在柴油發電機組安裝完畢后進行實地試驗。特別針對擁有2臺以上柴油發電機組設備的用戶，當發電機組要實現并車進入恒頻模式時，必須要先達到并聯的基本條件。因此，柴油發電機要先運行在下垂模式，把準備并聯的發電機調整到合適的電壓、頻率、相位上，完成并聯入網；PMS再轉換成恒頻模式，放權給柴油機的就地負載分配控制。

 

一、發電機并聯投入條件和方法

 

      并聯柴油發電機組的電能供應可以相互調劑，合理使用，從而更合理地利用發電設備。 其目的是增加供電的可靠性。一臺發電機的故障，不致于造成停電事故，同時，也減少了備用容量。 由于電力系統容量很大，一臺電動機的起動、加載、停機，對系統來說，幾乎就沒有影響，因此，電網的電壓和頻率能保持在要求的恒定范圍內。 

1、并聯投入條件

      為了避免并聯合閘時引起電流、功率以及由此引起的發電機內部的機械應力的沖擊，將要投入電網的發電機應滿足下列條件：

（1）發電機的電壓幅值等于電網電壓幅值，而且波形一致。

（2）投入時，發電機的電壓相位與電網電壓相位一致，即U_G=U_S。

（3）發電機的頻率等于電網的頻率，即f_G=f_S。

（4）發電機的相序必須與電網相序一致。

2、不滿足并聯投入條件的后果

（1）頻率相等，相序一致，但發電機電壓和電網電壓不相等。電路等效圖和相量圖如圖1所示。

（2）電壓相等，相序一致，但發電機頻率和電網頻率不相等。電路等效圖和相量圖如圖2所示。

（3）電壓相等，頻率相等，但發電機相位和電網相位不相等。

      相序不同是絕對不允許投入的。因為即使某相滿足了前面三個條件，但其它兩相由于相序不同而使電壓相位相差120° ，它將引起很大的沖擊環流，危害電機的安全運行。由于柴油機有一定的轉向，而且發電機出線都用顏色黃、綠、紅標明，在裝置開關時，首先就要布置好相序，所以在發電廠一般不會出現相序錯誤。

3、并聯投入方法

      把發電機投入到電網所進行的操作過程稱為整步過程（或稱并車)，整步方法分為準整步和自整步。

（1）準整步：把發電機調整到完全合乎并聯投入，然后投入電網，這種方法叫準整步。

（2）自整步：首先校驗發電機的相序，并按照規定的轉向(和定子旋轉磁場的轉向一致)把發電機拖動到接近同步速旋轉，把勵磁繞組通過一限流電阻短路(不加勵磁)，然后把發電機投入電網，并立即加上勵磁，依靠定、轉子間形成的電磁力矩，把轉子自動地拉入同步。   

      進行自整步操作時要注意，發電機投入電網時，勵磁繞 組不 應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；勵磁繞組也不直接 短路，否則合閘時定子電流會有很大沖擊。通常的做法是把滅磁電阻接入閉合的勵磁回路作為限流電阻。 自整步法主要缺點是投網時沖擊電流稍大。 

 

圖1  發電機電壓不相等時的并聯合閘

圖2  發電機頻率不相等時的并聯合閘

 

二、并聯發電機組試驗方案

 

1、試驗目的

      檢查兩臺柴油發電機并聯運行的正確性。經過修理后兩臺柴油發電機并聯正確，使兩臺發電機按比例合理承擔公共負載，充分發揮每臺發電機的能力。兩臺柴油發電機的并聯系統如圖3、圖4所示。

2、初步并聯運行方案

（1）當大、小柴油發電機并網均載運行時，大、小機的負載是按比例分配的;在突加或者突卸負載時，柴油機自身的調速特性能保證瞬時加在兩臺機上的比例是相近的，在此基礎上PMS再做負載分配和頻率調整。在現場調試過程中，PMS調速脈沖寬度與頻率與柴油機的調速曲線匹配，使大小機負載分配更加完美;

（2）當小機運行在固定負載模式下，操作人員手動設定小機負載功率，大機功率隨負載波動。此時突加或突卸負載，柴油機自身的調速特性能保證在瞬時加在兩臺機上的比例是相近的，在此基礎上PMS再做負載分配和頻率調整;。當大機負載超（例如90%）或低于（例如10%）設定值時，PMS自動退出固定負載模式;

（3）當小機在網大機并車時，或大機在網小機并車時，柴油機自身的調速特性能保證在瞬時小機不能過載或者逆功，在此基礎上PMS再做負載分配和頻率調整;

（4）大、小機都在網小機卸載時，PMS會慢慢卸載小機功率，當小機功率低于PMS設定值時斷開開關;

（5）大、小機都在網大機卸載時，PMS會慢慢卸載大機功率，當大機功率低于PMS設定值時斷開開關。此設定值要與柴油機廠家確認，以保證在設定值足夠低的情況下大機負載能慢慢轉移到小機上。

 

圖3  柴油發電機組并聯運行效果圖

圖4  多臺柴油發電機組功率管理方案圖示

 

3、試驗方法

① 首先調節各臺柴油機的調速器，使其調速特性趨向一致，其特性曲線斜率接近。

② 調節每臺發電機的勵磁，使各臺發電機在額定電壓下的電壓調節特性單向下降，其斜率也接近。

③ 用同步指示器（或燈光熄滅法和燈光旋轉法）判斷各發電機是否滿足并聯條件，如滿足，可將兩臺發電機并聯，并空載運行。

④ 空載運行后，先加有功功率為總有功功率70％的負載，調節原動機轉速，使有功功率按比例分配，然后再加無功功率，為總額定負載的75%。調節發電機勵磁，使每臺發電機無功功率按比例分配。

⑤ 最后，按兩臺柴油發電機組總額定功率的75、100‰、75％、50‰、20％、50和75％的順序進行試驗。同時記錄各種不同負載下的數據：發電機電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數網絡電壓、總有功功率、無功功率和網絡功率因數等。每種負載運行的時間不少于5min。

⑥ 做總負載的轉移試驗。

      將負載降至兩臺機組總負載的50％。若兩臺發電機的功率相同，先調節1號發電機使其有功功率接近額定，然后轉移無功功率使其額定，再使1號機承擔的負載達到穩定，使2號機接近空載，歷時5min。最后將負載轉移到2號機上，使1號機接近空載，歷時5min，即可解列。如果兩臺電機功率不伺，在轉移負載時，應使小功率電機的負載不超過額定。

⑦ 如果不用柴油機拖動發電機，用電動機拖動時，試驗方法同上述。

4、試驗結果分析

      兩臺規格相同的發電機并列時，有功與無功功率分配計算差度不超過±10％。兩臺規格不同的發電機并列時，容量大的發電機不應大于額定有功或無功功率的±10，容量較小的發電機不應大于額定有功或無功功率的±25％，以兩者中較小的數值進行考核。

 

 總結：

      柴油發電機并聯運行中影響有功功率分配穩定、均衡的還有調速器線性、執行器和高壓油泵齒條連桿安裝、執行期油門反饋電位器精度、機械零位等因素；影響無功功率分配的還有AVR調壓線性，旋轉整流器等因素。但只要是合格的調速器和調壓系統，關鍵因素還是穩態調速率和靜態電壓調整率這兩個特性的調整，這是決定柴油發電機組并聯運行穩定，負荷均衡的關鍵因素。

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