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柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)柜功能、類(lèi)型及負(fù)載分配方法
發(fā)布時(shí)間:2022-02-01 10:55:05  ▏閱讀:

 

新聞主題

柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)柜功能、類(lèi)型及負(fù)載分配方法

 

摘要:康明斯公司生產(chǎn)的并機(jī)柜專(zhuān)為柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行設(shè)計(jì)、制造的專(zhuān)用裝置。適用于 2 臺(tái)及以上帶電子調(diào)速器的柴油發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行。具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、自動(dòng)并機(jī)、自動(dòng)按比率分配有功功率、自動(dòng)增機(jī)解列待機(jī)停機(jī)及發(fā)電機(jī)故障顯示、保護(hù)等多種功能。本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的頻率、并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的有功功率分配進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),使之在給定的允許范圍之內(nèi);并通過(guò)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)電站并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的有功功率的轉(zhuǎn)移,以便切換發(fā)電機(jī)組或卸載停機(jī)。

 

一、并機(jī)柜的種類(lèi)

 

    柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)不但能減少值班人員的操作強(qiáng)度,并且能保持電網(wǎng)頻率為額定值、提高供電質(zhì)量且發(fā)電機(jī)組間負(fù)荷分配均衡以提高發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率,從而提高電站運(yùn)行的穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。康明斯原廠并機(jī)柜內(nèi)含同步器、負(fù)荷分配器、PLG 、優(yōu)質(zhì)電器組件和進(jìn)口品牌空氣開(kāi)關(guān)、銅排及柜體等。接線如圖1所示,并機(jī)柜外觀如圖2所示。經(jīng)康明斯專(zhuān)業(yè)高級(jí)工程師優(yōu)化設(shè)計(jì)而成,本裝置具有功能齊全,運(yùn)行安全可靠,維護(hù)方便等特點(diǎn)。

1、手動(dòng)并機(jī)柜

      采用傳統(tǒng)的燈光法并機(jī)的系統(tǒng)。

2、半自動(dòng)并機(jī)柜

      人工操作發(fā)電機(jī)開(kāi)、停機(jī),人工操作并機(jī)柜系統(tǒng)的分、合閘健,自動(dòng)完成并機(jī)、解列控制。

3、自動(dòng)井機(jī)柜

      由市電的有無(wú)控制的發(fā)電機(jī)組開(kāi)、停以及并機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)并機(jī)與解列,自動(dòng)分配負(fù)載的并機(jī)系統(tǒng)。

4、全自動(dòng)并機(jī)柜

      在自動(dòng)并機(jī)柜的基礎(chǔ)上采用PLC(程序控制)完成多臺(tái)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)投入與并機(jī),自動(dòng)解列,與停機(jī)的邏輯功能(常稱調(diào)峰)。

5、三遙并機(jī)系統(tǒng)

      采用專(zhuān)用的單片機(jī)系統(tǒng),完成并機(jī)柜以及發(fā)電機(jī)同PC機(jī)的通信連接的并機(jī)系統(tǒng)。

 

并機(jī)控制器接線端子示意圖.png

圖1 并機(jī)控制器接線端子示意圖

DMC系列并機(jī)柜-康明斯發(fā)電機(jī)組.png

圖2  康明斯原廠DMC系列并機(jī)柜

 

二、自動(dòng)并機(jī)柜的功能

 

      多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組之間并機(jī)柜必須具備不可缺少的完善功能和保護(hù)系統(tǒng),如圖3、圖4所示。

1、自動(dòng)并機(jī)

       當(dāng)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)成功后,送電至并機(jī)柜,需并機(jī)時(shí),由同步器檢測(cè)信號(hào),作用電調(diào),將待并發(fā)電機(jī)組的頻率和相位自動(dòng)調(diào)節(jié)與母線一致,發(fā)出并機(jī)信號(hào),作用空氣開(kāi)關(guān)合閘、并機(jī)。

2、自動(dòng)分配負(fù)荷

      當(dāng) 2 臺(tái)及以上發(fā)電機(jī)組并機(jī)完畢后,發(fā)電機(jī)組開(kāi)始帶負(fù)荷運(yùn)行,負(fù)荷分配器將作用電調(diào),根據(jù)發(fā)電機(jī)組的功率,按比例分配負(fù)荷。

3、調(diào)峰

      當(dāng) 2 臺(tái)及以上機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,在負(fù)荷變化時(shí),可根據(jù)負(fù)荷率的大小,增減運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù).一般當(dāng)負(fù)荷率低于 35% 時(shí),將解列發(fā)電機(jī)組,負(fù)荷率高于 80% 時(shí)將啟動(dòng),并列發(fā)電機(jī)組,以使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。此種功能要求發(fā)電機(jī)有自啟動(dòng)功能,才能完成。

4、保護(hù)功能(康明斯PC3.3控制器):

      當(dāng)運(yùn)行中發(fā)電機(jī)組之柴油機(jī)或控制系統(tǒng)故障時(shí)(如柴油機(jī)燃油阻塞),造成該發(fā)電機(jī)組不能正常出力,由其它發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)其進(jìn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài),加重了系統(tǒng)負(fù)擔(dān),此時(shí),控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)切斷該發(fā)電機(jī)組,并發(fā)出警報(bào)。 當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳閘,斷開(kāi)系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的供電,同時(shí)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)冷卻停機(jī)。當(dāng)故障處理后,當(dāng)市電還沒(méi)有恢復(fù),系統(tǒng)能自動(dòng)運(yùn)行供電。

(1)同步保護(hù);

(2)逆功率保護(hù);

(3)過(guò)電流和短路保護(hù)(由保護(hù)器完成);

(4)過(guò)壓、欠壓保護(hù)。

5、軟性加/減載和零功率分閘

      在調(diào)峰功能中,在發(fā)電機(jī)組間的負(fù)載轉(zhuǎn)移不是瞬時(shí)轉(zhuǎn)移,因?yàn)樗矔r(shí)轉(zhuǎn)移會(huì)對(duì)整個(gè)并機(jī)系統(tǒng)造成電壓波動(dòng),給發(fā)電機(jī)組和負(fù)載造成沖擊;采用軟性加/減載,使負(fù)載按一定的坡度轉(zhuǎn)移,整個(gè)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)移過(guò)程中無(wú)沖擊,當(dāng)需要卸載一臺(tái)發(fā)電機(jī)組,會(huì)將該發(fā)電機(jī)組的負(fù)載全部軟性轉(zhuǎn)移到其它發(fā)電機(jī)組上時(shí),才會(huì)自動(dòng)分閘。同樣在一臺(tái)發(fā)電機(jī)組同期并機(jī)后也是按設(shè)定的坡度加載,使之分配與其它發(fā)電機(jī)組同功率百分比的負(fù)載。

6、故障顯示

      發(fā)電機(jī)組故障時(shí)聯(lián)動(dòng)跳閘。如發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中因水溫過(guò)高等問(wèn)題而保護(hù)停機(jī)時(shí),其并機(jī)開(kāi)關(guān)將聯(lián)動(dòng)跳閘,避免逆功率而拖累其它運(yùn)行發(fā)電機(jī)組,也可保護(hù)發(fā)電機(jī)組自身免于大電流突然分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生高尖脈沖燒毀勵(lì)磁系統(tǒng)。此保護(hù)動(dòng)作時(shí),并機(jī)柜上的故障指示燈亮。 

 

柴發(fā)機(jī)組并機(jī)柜功能框圖.png

圖3  柴發(fā)發(fā)電機(jī)組并機(jī)柜功能框圖

柴發(fā)機(jī)組并機(jī)柜保護(hù)系統(tǒng)框圖.png

圖4  柴發(fā)發(fā)電機(jī)組并機(jī)柜保護(hù)系統(tǒng)框圖

 

三、并機(jī)后負(fù)載分配

 

     柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)首先要滿足功率均分分配的要求,功率均分分配包括有功功率和無(wú)功功率兩個(gè)方面。所謂均分分配指的是各臺(tái)發(fā)電機(jī)組所承擔(dān)的有功功率和無(wú)功功率都應(yīng)該與它們的額定功率成正比。如果功率分配出現(xiàn)較大的不平衡,無(wú)論是有功功率還是無(wú)功功率,都不僅會(huì)影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的效率與經(jīng)濟(jì)性,而且甚至?xí)鹫麄€(gè)電站的故障。

1、并機(jī)控制器數(shù)據(jù)信息

      HGM9510模塊控制各發(fā)電機(jī)組的功率分配誤差小于±2%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)±10%。所有HGM9510并機(jī)控制器之間連接是通過(guò)MSC總線(CAN BUS)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,MSC總線上傳輸每個(gè)HGM9510模塊的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息包括:

(1)有功功率;

(2)無(wú)功功率;

(3)運(yùn)行狀態(tài);

(4)報(bào)警狀態(tài);

(5)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

      根據(jù)采集到的所有發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率、無(wú)功功率百分比大小,計(jì)算出有功功率、無(wú)功功率目標(biāo)值(Tgt%),然后每個(gè)模塊輸出的有功功率、無(wú)功功率值(kW%)通過(guò)PID算法調(diào)節(jié)與目標(biāo)平均值的差值,來(lái)達(dá)到各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的有功功率與無(wú)功功率輸出大小一致。

2、負(fù)荷轉(zhuǎn)移

      HGM9510并機(jī)控制器具有軟加載軟卸載功能,避免發(fā)電合閘與分閘時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組的沖擊,延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)組使用壽命。負(fù)載調(diào)度方案如下:

(1)按需求開(kāi)機(jī):

① 在自動(dòng)模式下,開(kāi)關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)帶載(按需求)有效時(shí),優(yōu)先級(jí)最高的模塊首先開(kāi)機(jī),當(dāng)負(fù)載大于模塊設(shè)定的開(kāi)機(jī)最大百分比時(shí),次優(yōu)先級(jí)的模塊開(kāi)機(jī),同步井機(jī),帶載均分。

② 當(dāng)負(fù)載小于模塊設(shè)定的停機(jī)最小百分比時(shí),次優(yōu)先級(jí)的模塊停機(jī)延時(shí)完后,分閘散熱停機(jī)。

③ 當(dāng)帶載的發(fā)電機(jī)組報(bào)警停機(jī)時(shí),次優(yōu)先級(jí)的模塊開(kāi)機(jī)。

(2)全部開(kāi)機(jī):

① 在自動(dòng)模式下,開(kāi)關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)帶載(按需求)有效時(shí),所有模塊全部開(kāi)機(jī),首先達(dá)到帶載條件的模塊先合閘,其它模塊達(dá)到帶載條件后,一一同步并機(jī)。然后模塊檢測(cè)負(fù)載,當(dāng)負(fù)載小于模塊設(shè)定的停機(jī)最小百分比時(shí),優(yōu)先級(jí)小的模塊停機(jī)延時(shí)完后,分閘散熱停機(jī)。

② 當(dāng)負(fù)載大于模塊設(shè)定的開(kāi)機(jī)最大百分比時(shí),剩余未開(kāi)機(jī)的發(fā)電機(jī)組全部自動(dòng)開(kāi)機(jī)。

③ 當(dāng)帶載的發(fā)電機(jī)組報(bào)警停機(jī)時(shí),剩余未開(kāi)機(jī)的發(fā)電機(jī)組全部自動(dòng)開(kāi)機(jī)。

(3)均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間:

① 在自動(dòng)模式下,開(kāi)關(guān)量輸入口遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)帶載(按需求)有效時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間小的發(fā)電機(jī)組首先開(kāi)機(jī)。

② 當(dāng)帶載運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間大于其它發(fā)電機(jī)組設(shè)定的均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間時(shí),調(diào)度其它發(fā)電機(jī)組開(kāi)機(jī)(可按需求開(kāi)機(jī)、全部開(kāi)機(jī)兩種模式),其它發(fā)電機(jī)組同步井機(jī)后。自己分閘卸載停機(jī)。

③ 所有的發(fā)電機(jī)組按均衡發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的大小輪流循環(huán)自動(dòng)開(kāi)停機(jī)。

(4)調(diào)度其它發(fā)電機(jī)組停機(jī)機(jī)的最小負(fù)載百分比:

舉例:3臺(tái)發(fā)電機(jī)組額定有功功率都為100kW。優(yōu)先級(jí)為1,2,3停機(jī)的最小負(fù)載百分比設(shè)定為:60%;當(dāng)前3臺(tái)發(fā)電機(jī)組井機(jī)帶載,負(fù)載功率為240kW。

 當(dāng)負(fù)載為120kW時(shí),優(yōu)先級(jí)3發(fā)電機(jī)組開(kāi)始自動(dòng)停機(jī)延時(shí),延時(shí)結(jié)束后,卸載停機(jī),優(yōu)先級(jí)1與2的發(fā)電機(jī)組均分負(fù)載各帶60KW(額定功率的60%)

 當(dāng)負(fù)載為60kW時(shí),優(yōu)先級(jí)2發(fā)電機(jī)組開(kāi)始自動(dòng)停機(jī)延時(shí),延時(shí)結(jié)束后,卸載停機(jī),優(yōu)先級(jí)1發(fā)電機(jī)組帶負(fù)載60KW(額定功率的60%)

 當(dāng)遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)信號(hào)無(wú)效時(shí),優(yōu)先1發(fā)電機(jī)組開(kāi)始自動(dòng)停機(jī)延時(shí),延時(shí)結(jié)束后,分閘停機(jī)。

 

總結(jié):

      柴發(fā)并機(jī)柜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,美觀大方。操作簡(jiǎn)易、標(biāo)示清楚一目了然,既使是從來(lái)未接觸過(guò)發(fā)電機(jī)或并機(jī)柜的電工也能在最短的時(shí)間里教會(huì)操作并機(jī)柜。 功能齊全,具有逆功率保護(hù)。機(jī)器故障保護(hù)等功能,嚴(yán)格按GB/T2820標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。


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