柴油发电机并联运行调试技术浅析

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1、柴油发电机并联运行调试技术 浅析柴油发电机的并联运行调试摘要：柴油发电机组两台并机越来越普遍，经常由于需求功率的增加 而出现要求柴油发电机组并机的服务，随着公司在电力供应严重匮乏 的国家地区承接的工程越来越多，使得柴油发电机在工程中担负着工 程建设的用电供应，为了满足大负荷或不间断供电要求 ，往往需要将 两台或多台机组并联运行。机组并联运行中，常出现功率分配不均匀 现象,过度功率分配不均匀将会严重影响电站系统运行的安全性和可 靠性,且会对发电机组产生严重危害。这种危害性根源于系统的环流 问题,也是并联电站调试中最常见、也是最难以解决的问题。我根据 在实际工作中调试并联机组的一些经验，提出了环流

2、产生的原因、影 响功率平均分配的一些因素及调试方法。一. 柴油发电机的特点1柴油机发电机只有两个转速：怠速和额定转速。怠速在 350- 600/转分；额定转速与发电机转速相匹配（1500- 1600转/分）。2多为野外作业，噪音不须过多考虑，排气管、消音器可以简单 使发动机排气的马力消耗尽量减小。3运转的稳定性（即对调速器的稳定性）要高。这关系到发出来 的电压电流的稳定度。4发动机的硬特性要好。当载荷变化时，柴油机能在一个较大范 围内保持转速的稳定性，不致大起大落。二. 发电机组并列运行的条件发电机组投入并列运行的整个过程叫做并列。 将一台发电机组先 运行起来，把电压送至母线上，而另一台发电机

3、组启动后，与前一台 发电机组并列，应在合闸瞬间，发电机组不应出现有害的冲击电流， 转轴不受到突然的冲击。合闸后，转子应能很快的被拉入同步。（即转子转速等于额定转速）因此发电机组并列必须具备以下条件：1. 发电机组电压的有效值与波形必须相同2. 两台发电机电压的相位相同3. 两台发电机组的频率相同4. 两台发电机组的相序一致三、什么叫发电机组的准同期并列法？怎样进行同期并列？准同期就是准确周期。用准同期法进行并列操作，发电机组电压 必须相同，频率相同以及相位一致，这可通过装在并机柜上的两块电 压表、两块频率表以及同期指示灯来监视，并列操作步骤如下：将其中一台发电机组的负荷开关合上， 将电压送至母

4、线上，而另 一台机组处在待并状态。调节待并发电机组的转速，使它等于或接近 同步转速（与另一台机组的频率相差在半个周波以内），调节待并发 电机组的电压，使其与另一台发电机组电压接近， 在频率与电压均相 近时，同期指示灯也时亮时暗，缓慢交替变化，当待并机组与另一台 机组相位相同时，同期灯最暗时，立即将待并机组的断路器合闸，使 两台发电机组并列。如指示值偏大，则按后面情况重新调整。四、发电机保护回路1. 逆功逆功现象是由发电机组转速（频率）及电压不同而造成的，即一 台发电机组带正功，而另一台机组带负功率。也就是说带负功率的机 组，这时变成了一个负载（此机组频率低，转速不一致的现象）。电 压不相同时，

5、电压高的机组，向电压低的机组，提供一个无功电流与 无功电压（此机组的电流表正向指示），相当于在本供电系统内，加 了一个调相机组。电压低的机组，这时成为一个大的负载，接受一个 很大的无功电流，来维持两台机组的电压平衡（此机组的电流表反向 指示）。监测时把某一台机组的电压调高，或将另一台机组电压调低， 造成一台机组有逆功电流，其动作电流为额定电流 20注右。逆动继 电器动作、跳闸、报警，但不停机。2. 过电流：现在的发电机组额定功率一定，它的超载能力很低，基本上在额 定功率的5注右，允许带载时间1530分钟，最多不超60分钟，超 过这个时间，发电机组会发热，导线绝缘会降低，也就降低了使用寿 命。所

6、以在设定过电流保护时无特殊要求的， 过电流保护设定在额定 电流的110%卩可。带载测试时，将电流带至额定流的 110%过流继 电器动作。跳闸、报警、不停机。3. 过电压：在并列使用发电机组时最怕供电系统发生振荡， 一但发生振荡系 统电压升高，易造成用电设备及供电设备的绝缘击穿， 使供电设备与 用电设备一起瘫痪。为此并列使用的发电机组均装有过电压保护， 其 设定值为额定电压的105%最佳。短接过电压继电器，跳闸停机、 报警动作。五、怎样调整并列机组的逆功现象？当两台发电机组空载并列后，会在两台机组之间，产生一个频率 差与电压差的问题。并且在两台机组的监视仪表上（电流表、功率表、 功率因数表），反

7、应出实际的逆功情况，一种是转速（频率）不一致 造成的逆功，另一种是电压不等造成的逆功，其调整如下：1 .频率造成逆功现象的调整：如果两台机组的频率不等，相差较大时，在仪表上（电流表、功 率表）显示出，转速高的机组电流显示正值，功率表指示为正功率， 反之，电流指示负值，功率指示负值。这时调整其中一台机组的转速 （频率），视功率表的指示进行调整，把功率表的指示调整为零即可。 使两台机组的功率指示均为零， 这样两台机的转速（频率）基本上一 致。但是，这时电流表仍有指示时，这就是电压差造成的逆功现象了。2 .电压差造成逆功现象的调整：当两台机组的功率表指示均为零时，而电流表仍然有电流指示 （即一反一正

8、指示）时，可调整其中一台发电机组的电压调整旋钮， 调整时，视电流表与功率因数的指示进行。 将电流表的指示消除（即 调整为零），电流表无指示后，这时视功率因数表的指示，把功率因 数调至滞后0.5以上即可.一般可调整至0.8左右,为最佳状态。六. 柴油机稳态调速率和静态调压率两台（或两台以上）机组并联运行的供电品质以及保证机组的可 靠运行必须满足三个基本前提，即：频率一致、电压一致和相序一致。除了相序是电机制造和电缆布置已确定以外， 频率和电压则与机组的 运行参数及运行特性是密不可分的。而柴油机的稳态调速率和发电机 的静态调压率正是机组能否正常并联运行以及运行的品质好坏的决 定因素。1柴油机稳态调

9、速率与机组并联运行的关系柴油发电机组（柴油机）的转速理论上为设定的恒转速，这样才能 保证供电的频率满足使用要求，然而机组的负载发生变化后，柴油机 实际转速会偏离设定值。这种随负载增加或减少而发生的实际转速偏 离设定值的关系，称之为柴油机的稳态调速率，它只允许在一定的公 差范围内波动，如图示1。图1这种转速的变化反应在发电机组上即为频率的变化。 当单台机组 使用时，这种频率变化的实质是交流电正弦波波长和周期的略有变 化，对绝大部分电器的使用是可以接受的。 当然，频率变化越小也就 标示着发电机组输出电的品质越高。 为了得到较好的稳态调速率，可 以通过调整调速器的调速率来达到目的。 通过图1还可以了

10、解到柴油 机的转速与负载成反比关系，负载越高转速越低。如果形象地把转速 比喻为一个”弹性”承载体，那么负载越大这个”弹性”承载体的高度越 低。正由于这种弹性特性，使几台柴油发电机组并联运行成为可能， 并有可能较好地分配负载。因为当待并机机组转速以略高于运行机组 转速投人并联运行时，由于它的转速略高，能在瞬间承接部分负载； 并且随着承受负载的增加，它的转速会有所下降，这种下降幅度也必 然符合稳态调速率曲线规律的。而原运行中的机组由于负载被转移到 并人机组上，它的转速则有所上升，同样，这种上升幅度也必然符合 稳态调速率曲线规律的。直至并入机组和已运行机组的转速完全一 致，并各自承担相应的负载。因此

11、，两台（或两台以上）机组并联运行， 它们的稳态调速率曲线必须是比较一致的或接近， 才能保证在运行时 的负载承担比较均衡。这种转速的一致性是发电机组并联运行的第二 条原则：频率相同。必须说明的是，这里所说的负载主要是指发电机 组承载的有功功率。2 发电机静态调压率与机组并联运行的关系一般来说船用发电机组都是三相交流发电机组。 要求发电机输出 的电压值是在船舶设计时已规定，然而当机组的负载功率发生增减 时，发电机的实际输出电压也会跟着发生变化，并偏离规定电压。这种电压随负载功率增减一起变化的关系，称之为发电机的静态调压 率。为了保证输出电压满足使用要求，它只允许在一定的公差范围内 波动。发电机的电

12、压是与它承受的负载成反比关系的， 发电机承受的负 载越高，相对来说输出的电压也就越低，特性曲线如图2。额宦电展v一1IiIII k11负戟发电机的静态调压特性与柴油机的稳态调速特性有着类似的特 征，即：电压的高低取决于负载的大小，有着弹性特征。当待并机 组电压以略高于运行机组电压投入并联运行时，由于它的电压略高， 它先于已运行机组向电网输送电量（或者说承载负载），并且随着承受负载的增加，它的电压有所下降。而已运行机组由于承担的负载被转 移，负载减少，电压有所上升，直至并人机组和已运行机组的电压完 全一致。这种电压的一致性就是发电机组并联运行的另一条原则：电压相同。要得到较好的静态调压率可通过调

13、整发电机的自动电压调整 器（AVR）来达到目的。七柴油发电机组并联运行的均衡性要求由于交流发电机承受的负载除了有功功率之外还有无功功率,这两者的矢量总和称为视在功率见，图右功功率3所示。图3衡量多台柴油发电机组并联运行时负载分配的均衡性， 可采用视 在功率差度指标来考核，也可米用有功功率差度、无功功率差度两个 指标分别来考核，我国的国标和船用规范都是采用后者。要求是 ：两 台（或两台以上）机组并联后，在额定功率因素cos =0.8）的条件下， 于75%额定负载处使各机组的功率分配基本一致（有功功率相等、无功功率相等，即功率因素cos 均为0.8);均功后不允许再对机组进 行调整，当机组功率变化

14、后达到稳定状态时需考核其分配差度。如果试验过程中出现功率分配不均衡， 主要是由各机组的稳态调速率、 静 态调压率曲线相差太大引起的。一般而言，各机组的稳态调速率如有0.4%以上的误差就会引起有功功率分配的超差；静态调压率如有0.5%以上的误差就会引起无功功率的超差。八.调试过程前面几节简要叙述了发电机的特点和负载特性的调整要点，所以 在实际调试当中考虑各台机组的承受相应负荷后，对于同功率发电机而言，发动机速降，发电机压降，必须相同，但在实际工作中不同厂 家的发电机所使用的AVR发动机控制器，主控制器，并联柜的电路 设计不同，所以调试方法也有较大差异，我以达岱采用的发电机组在 并机过程当中总结出

15、来一套简单的调试方法，以下是发电机机组的并联调试过程，1用电主要负荷 鄂式破碎机iiOKvy配降压启动柜 反击破220KV，配备软启动器 棒条给料机30千瓦， 高速立式冲110KW*2=220KW配备软启动器 振动筛 3台，30KW+18KW+18KW=66KW 皮带机两条，30KW*2=60KW 其他皮带机11条，电动机功率5.5KW,7.5KW,11KW、计约120KW 拌合楼负荷，64KW+30KW+11KW+15KW+5.5KW=125.5KW 生活营地，食堂，维修车间约120KW2. 发电机组的配置根据用电设备，计算出视在功率总容量为1071.5KW负荷计算。同 时,考虑到机组出了故

16、障时不致于影响供电，应配置足够的余量。选用 的是2台450kW 1台300kW勺可以并机运行的发电机组作为供电电源 该机型采用成熟的康明斯柴油发动机，配备了先进的并联控制柜，其 特点为自动化程度高，可以手动或者自动并联，使用与维护方便。由于工程施工生产设备使用具有较大的离散性。 就要求电网的设 置具有相应的灵活性和可靠性，根据不同时段，设备运行投入量的不 同，利用增加并机，从而达到即满足用电要求，又可节能的目的，这里 我们只使用了两台450KW并联运行，就足够供应全部负荷用电，300KW 可以并入母线，但不和450KW并联运行，当沙石系统不运行时单台 450KW或者300KV发电机可以给剩余负荷