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兩臺康明斯發(fā)電機組自動并車的要求和條件

 

摘要：柴油發(fā)電機組的電氣設計涉及到多方面的內容，在某些應用中，可能需要兩臺或兩臺以上的發(fā)電機組并聯(lián)運行發(fā)電。并機運行是指將多臺柴油發(fā)電機組同時連接在一個電力系統(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)負載的情況，啟動相應的某一臺柴油發(fā)電機組，也可以同時啟動兩臺以上發(fā)電機組。在并聯(lián)的情況下，柴油發(fā)電機組可以增強抵抗負載突變，電流沖擊，保護柴油發(fā)電機組，延長使用壽命等優(yōu)點。

 

一、柴發(fā)并機的工作原理

 

      柴發(fā)機組并機的工作原理可以簡單概括為以下幾個步驟：

1、同步檢測與調節(jié)

      在并機系統(tǒng)中，每臺柴油發(fā)電機組都需要具備同步檢測與調節(jié)功能。當柴油機組與電力系統(tǒng)同步后，電流和電壓會發(fā)生變化，這就需要對發(fā)電機組的電流和電壓進行檢測和調節(jié)，以確保其與電力系統(tǒng)保持同步。同步檢測與調節(jié)技術是柴發(fā)機組并機系統(tǒng)的核心。通過準確檢測和調節(jié)各個柴油發(fā)電機組的電流和電壓，可以保證并機系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。

2、負荷分配

      在柴發(fā)機組并機系統(tǒng)中，各個柴油發(fā)電機組需要根據(jù)電力系統(tǒng)的負荷情況進行合理的負荷分配。負荷分配的目標是使每臺發(fā)電機組的負荷盡量均衡，避免出現(xiàn)負荷過大或過小的情況。負荷分配技術是保證發(fā)電機組負荷均衡的關鍵。通過合理的負荷分配，可以避免某個發(fā)電機組負荷過大而導致故障，同時也可以提高整個系統(tǒng)的供電能力。

3、頻率和電壓控制

      柴發(fā)機組并機系統(tǒng)中，頻率和電壓是兩個重要的控制參數(shù)。為了保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要對頻率和電壓進行精確的控制。當電力系統(tǒng)的負荷發(fā)生變化時，柴油機組需要根據(jù)系統(tǒng)的需求來調整輸出頻率和電壓。頻率和電壓控制技術是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要手段。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、 并機控制

      柴發(fā)機組并機系統(tǒng)中的并機控制是整個系統(tǒng)的關鍵。通過并機控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)柴油發(fā)電機組的自動啟動、同步和停機。并機控制系統(tǒng)還可以監(jiān)測電力系統(tǒng)的狀態(tài)，當某臺柴油發(fā)電機出現(xiàn)故障時，可以及時切換到備用柴油發(fā)電機組，保證系統(tǒng)的連續(xù)供電。并機控制技術是柴發(fā)機組并機系統(tǒng)的關鍵技術。通過自動啟動、同步和停機等控制功能，可以實現(xiàn)柴油發(fā)電機組的自動管理和切換。

 

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

圖2  柴油發(fā)電機并機原理示意圖

 

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，應使沖擊電流盡可能地小。

（2）并車之后，要求發(fā)電機保持穩(wěn)定的同步運行。 

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，若并車就會在發(fā)電機間的定子繞組中形成電位差而產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流過大，就會燒壞定子繞組。同時環(huán)流還會產(chǎn)生一個增加發(fā)電機轉速的力矩，致使發(fā)電機轉速不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動。因此，頻率不同的發(fā)電機是絕對不能并車的。

（2）電壓相同

      電壓的大小和相位均相同。并車時要求它們的電壓差值不超過±5％且相位相同。若電壓不同，并車時就有較大的沖擊電流，并車后還會影響發(fā)電機的功率因數(shù)；當相位差很大時，就會產(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)電機三相電壓升起的次序。若相序不同，即使兩臺發(fā)電機的電壓大小和相位相同，其中兩發(fā)電機之間必有兩相的電壓不同，并車時在這兩相中就在很大的電壓差，就會產(chǎn)生很大的環(huán)流，會燒壞定子繞組。

      兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的條件是電壓、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)運行。為了使兩臺發(fā)電機穩(wěn)定運行，無功功率分配必須合適，即調差量必須調節(jié)好，且必須為正調差。兩臺發(fā)電機的有功功率（調節(jié)各自機組的導水葉）和無功功率（調節(jié)各自的勵磁）能按一定的比例輸出。

3、自動和手動并車裝置

      為了達到上述要求，需采用自動或手動調節(jié)勵磁裝置。如果其中一臺是用不可控的自勵恒壓勵磁（即自勵恒壓發(fā)電機），就不可能使并聯(lián)運行的發(fā)電機穩(wěn)定運行，甚至跳閘解列，也就是不能并運行。兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行的條件是電壓、頻率和相位角必須一致。它們的勵磁方式雖不同，但只要能起到下列作用就可并聯(lián)運行。

（1）勵磁電流可自動或手動調節(jié)，能保證發(fā)電機的端電壓在要求范圍內。具有正調差，且調差量合適，能使各臺機組間的無功功率合理分配。

（2）當電網(wǎng)內發(fā)生故障使電壓降低時，勵磁裝置能快速地進行強勵，以維持電壓在合適的水平上，并提高動態(tài)穩(wěn)定性。

（3）當然兩臺發(fā)電機的勵磁方式相同更好，這樣調節(jié)起來就更容易。如果其中一臺為自勵恒壓發(fā)電機，就不能并聯(lián)運行。

 

圖3  柴油發(fā)電機并聯(lián)模擬數(shù)據(jù)顯示

圖4  柴發(fā)并機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，在電力調配時，有時需要用限電的方法來暫時緩解高峰時期的用電壓力。這時的柴油發(fā)電機組已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上規(guī)范中所規(guī)定的“應急”作用，而是增加了正常工作、生活用電的“備用”功能。柴發(fā)機組并機是提高電力系統(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節(jié)、負荷分配、頻率和電壓控制以及并機控制技術，可以實現(xiàn)柴油發(fā)電機組的自動管理和切換。柴發(fā)機組并機系統(tǒng)廣泛應用于建筑工地、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村電網(wǎng)和電力系統(tǒng)備用電源等領域，為各個領域的電力供應提供了可靠的支持。

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