新聞主題	柴油發電機組冷熱態和負荷過載試驗

 

摘要：柴油發電機組性能測試對于確保設備可靠運行至關重要，尤其是在遇到斷電和緊急情況時，絕對無法容忍備用的發電機組無法為用電提供所需的全部電力。其中，負載測試相當于對柴油發電機進行一次“試駕”，實際性試驗可以確認其是否具備工作的可靠性，同時還檢查其以最大容量和運行的能力。在負載測試期間，將對柴油發電機的關鍵部件和功能進行測試，一旦達到滿負荷，測試它是否在正常的工作壓力和溫度下運行，這也是一種進行維護保養的最佳方式，通過花時間和精力檢查柴油發電機狀態，確保您在最需要它們時不會遇到任何重大問題。

 

一、試驗環境條件的規定

 

      柴油發電機房工作實景如圖1（高壓機組）、圖2（低壓機組）所示。

1、輸出額定功率的條件

（1）絕對大氣壓力：Pr∶100kpa

（2）環境濕度：Tr∶298K（25℃）

（3）空氣相對濕度：30%。

2、輸出規定功率（允許修正功率）的條件

（1）海拔高度不超過2000m。

（2）環境溫度上限值為40℃；下限值分別為-5℃、-25℃、-40℃；c）

（3）空氣相對濕度90%（25℃）；95（25℃）

（3）長霉∶溫熱帶型有霉菌、凝露（對溫熱帶型），發電機組電氣零部件經長霉試驗后，表面長霉等級應不超過GB/T2423.16規定的2級。

3、功率修正

（1）按額定工況的連續運行12h（其中包括過載10%運行1h），發電機組應無漏油、漏水、漏氣等不正常現象。

（2）發電機組在常溫（不低于今為5℃）下，不用輔助措施經3次再動應能成功；對于規定環境溫度下限值為-40°C（或-25℃）的機組，應有低溫固動措施，并應保證發電機組在-40℃（或-25℃）的情況下，20mln內磨動正常。

（3）啟動成功后發電機組在3min內應能帶規定負載正常工作，發電機組的空載電壓整定范圍不小于95~105%額定電壓。

 

圖1  高壓柴油發電機組試驗臺測試現場.

圖2  低壓柴油發電機組測試現場

 

二、常用柴發機組試驗

 

1、測量發電機絕緣電阻和溫升

（1）試驗前測量

      試驗前用1000V兆歐表測量發電機的定子繞組、勵磁機定子繞組和發電機加熱器，冷態絕緣電阻大于1MΩ。

（2）負荷試驗后測量發電機溫升

      用溫度計測量繞組溫升應不大于80℃（F級絕緣），軸承溫度不大于90℃。過載試驗時，溫升不做考核，但不應有異常噪聲、振動和有害的變形。

2、柴發機組的起動試驗

      每臺柴油發電機組在冷態開始連續起動六次記錄壓降、最低起動壓力及最大起動次數。啟動時間曲線如圖3所示，啟動試驗接線如圖4所示。

（1）柴油發電機組緊急停車、遠程控制、手動停車實效試驗。

（2）備用手動停車裝置實效試驗

      在柴油機空載額定轉速下拉動備用停車手柄，柴油機能立即停車。

（3）柴油機超速停車試驗

      柴油機空載工況下調節噴油量，逐漸升高轉速，當柴油機轉速達到1725r/min（額定轉速的115%），超速保護裝置應起作用。

（4）柴油機機油低壓保護試驗

      采用模擬方法試驗：機油壓力低于175KPa時，應有聲光報警，并自動停車。

（5）冷卻水高溫保護試驗

      采用模擬方法試驗：當達到報警溫度值102℃時，報警裝置應發出報警訊號。當達到報警溫度值107℃時，報警裝置應發出報警訊號并自動停車。

 

圖3  柴油發電機組啟動時間曲線圖

圖4  柴油發電機起動試驗電路接線圖

 

3、負荷試驗

（1）單機負荷試驗

      對多臺柴油發電機（若有的情況下）分別作單機負荷試驗，以水電阻和電抗器作為發電機的負荷，試驗柴油發電機組負荷與試驗時間按1表進行。

（2）柴油機調速器試驗

      機組在額定轉速滿負荷運轉時，突然將負載全部卸去（突卸100%負載），檢查柴油機轉速的變化情況和穩定所需的時間，然后將50%的負荷加上并隨即再加上50%的負荷（突加從0→50%→100%負載），檢查柴油機轉速的變化情況和達到所需的時間，連續做三次并作記錄。其要求是瞬時間速率≯10%的額定轉速；穩定調速率≯5%的額定轉速；穩定時間≯5S。

（3）交流發電機的靜態調壓特性試驗

      在額定負荷、額定功率因素下，將電壓和頻率調至額定值，按發電機負荷變化100%→75%→50%→25%→0→25%→50%→75%→100%，測量各點負荷的電壓和頻率。發電機穩態電壓調整率應不超過額定電壓的+2.5%

（4）發電機組瞬態調壓特性試驗（突加突卸負荷試驗）

      發電機空載狀態下，轉速、電壓額定，COSΦ≤0.4（滯后）突加和突卸60%額定電流，瞬態電壓變化應不大于15%UN（90V）（突加）、20%UN（120V）（突卸），電壓恢復到與額定值相差3%UN（18V）范圍內所需時間應不大于1.5S。

（5）起動最大電動機的效用試驗

      在電站正常運行工況下，任選一臺主發電機，對空壓機進行起動試驗，此時應檢查運行中交流電動機是否失步、停轉和電器自行脫扣現象，用儀表測量發電機電壓、電流變化情況。

（5）柴發機組并聯運行試驗

      在柴油發電機組長期并聯運行試驗前，檢查并聯運行操作可靠性。試驗的總負荷及時間按下表1進行。

表1    常載柴油發電機組負荷試驗時間和帶載比例

      多臺發電機并聯運行中，發電機在50%額定負載時，電壓和頻率調至額定狀態，并入待并發電機組，然后將各發電機負載調至其額定值的25%作為起并負載點，按順序75%→50%→25%→50%→75%→100%→75%改變負載進行試驗，每種并聯每一負載點并聯運行時間為5～10min，對每臺機組的有功功率、電壓、功率因數、電流和頻率進行各負載測量，各機組應能穩定運行，各發電機承擔的有功功率分配誤差不應超過發電機有功功率的±15%，無功功率的分配誤差不應超過發電機無功功率的±10%。本平臺需做85%、65%、50%、25%，各種機組運行狀態下，無功率分配試驗，各種試驗=功率因數應維持在約0.8左右。

      此外，可對多臺柴發機組負荷轉移試驗，輔助柴油機可實現與任何一臺主柴油機、任一數量柴油機的手動/自動并網。也可與任何一臺主柴油發電機組在額定功率的85%（535KW）之間均能過渡并車，轉移負荷，檢查發電機負載轉移的可靠性。

 

三、備用柴發機組試驗

 

      備用機組的額定轉速為1500r/min，輸出功率按出廠技術參數，設備本身的各種保護整定值應根據產品技術說明調整。在做該項試驗前，必須對機組及控制系統安裝和接線進行驗收，報警及安全裝置校驗，同時對控制系統的絕緣電阻進行檢測，確認均合格的條件下，方可進行該項目的試驗。

1、起動試驗

      蓄電池啟動發電機組，自冷態開始，連續啟動次數應不小于3次，電啟動3次失敗應報警。

2、自動起動試驗

      模擬主電站正常電源發生故障，檢驗備用機組自起動功能動作的可靠性及3次起動失敗報警試驗，記錄備用機組從自起動到合閘供電的時間，應滿足不超過45S的要求，以及主發電機組恢復運轉后的自動分閘試驗。

3、柴油機超轉速、低油壓、高水溫報警試驗

（1）轉速到達113%（1695r/min）時，超速報警器應能自動報警并停車。

（2）機油低壓和冷卻水高溫模擬試驗

      機油低壓低于300MPa，或冷卻水溫度高于100℃時，應有聲光報警。機油低壓低于200MPa，或冷卻水溫度高于105℃時，應自動停車。

4、備用機組調速特性試驗

      機組在額定轉速滿負荷運轉時，突然將負載全部卸去（突卸100%負載），檢查柴油機轉速的變化情況和穩定所需的時間，然后將50%的負荷加上并隨即再加上50%的負荷（突加從0→50%→100%負載），檢查柴油機轉速的變化情況和達到所需的時間，連續做三次并作記錄。

5、發電機調壓特性試驗

（1）發電機的靜態特性試驗

      在額定負荷、額定功率因素下，將電壓和頻率調至額定值，按發電機負荷變化100%→75%→50%→25%→0→25%→50%→75%→100%，測量各點負荷的電壓和頻率，測試時間參考表2。發電機穩態電壓調整率應不超過額定電壓的3.5%

 表2    備用柴油發電機組負荷試驗時間和帶載比例

 

（2）發電機組動態性試驗（突加突卸負荷試驗）

      發電機空載狀態下，轉速、電壓額定，COSφ≤0.4（滯后）突加和突卸60%額定電流，瞬態電壓變化應不大于15%UN（60V）（突加）、20%UN（80V）（突卸），電壓恢復到與額定值相差3%Un（12V）范圍內所需時間應不大于1.5S。

 

四、電氣系統測試

 

      電氣系統的試驗需在電氣供應商指導下，用戶配合做系統試驗。

1、測量絕緣電阻和溫升

（1）測量示例如圖5所示。將所有電源和用電設備的斷路器斷開，除去測量和指示設備熔斷器的熔絲，將電壓線圈開路，用500V兆歐表測量各相匯流排之間以及與機體之間的冷態絕緣電阻應不小于1MΩ。負荷試驗后，測量熱態絕緣電阻應不小于1MΩ。

（2）負荷試驗后，測量母排溫升，應不大于45℃。

2、控制器效用試驗

      檢查儀表和開關的效能。

（1）檢查安裝在控制器上的對地絕緣監測、指示、報警裝置的工作可靠性。

（2）試驗整定備用發電機主開關保護值，參考表3。

表1    柴發出口斷路器開關保護值

 

3、起動最大電動機試驗

      備用電站在備用工況下，機組正常運行時，對消防總用泵（其中一臺）及泡沫消防泵分別進行起動試驗，此時應檢查交流電動機是否失步、停轉和電器自行脫扣現象用儀表、測發電機電壓、電流變化情況。

4、其他電氣系統檢查

（1）檢查控制系統各相負荷的不平衡度，其值應在每相額定電流的15%以內。

（2）檢查試驗控制系統匯流排失電時自動接通臨時備用照明系統的功能。

（3）檢查備用發電機主開關和其它聯絡開關的連鎖性能。

5、逆功率保護試驗

      調整發電機逆功率保護裝置，整定值為發電機額定功率的10%（主發電機組逆功率為155kW，輔發電機組逆功率；63kW），延時<10S動作。逆功率保護試驗電路如圖6所示。

4、自動卸載試驗

      由自動轉換開關取樣模擬至負荷為變壓器額定電流的100%，延時10S發電機進行1級自動卸載，并發出報警。

 

圖5  發電機絕緣電阻和溫升測量

圖6  發電機逆變器保護試驗電路圖

 

總結：

       柴油發電機組的使用應按照國家和電力行業有關規程、規范和標準的要求，對發電機組定期進行安全檢查、預防性試驗、啟機試驗和切換裝置的切換試驗，以確保其始終處于良好運行狀態，并有書面記錄；制訂柴油發電機運行操作、維護管理的規程制度和備用處置預案，并定期進行備用演練。此外，為節約試驗時間和費用，在連續運行12小時試驗中（額定運行11小時，110%額定負載1小時）可同時進行熱試驗和冷熱態電壓變化率兩項試驗。同時還可以加入熱態電壓調整范圍、熱態穩態電壓調整率和瞬態電壓調整率及恢復時間、控制屏儀表準確度檢查、振動測量等眾多試驗項目。康明斯公司在上文中就柴油發電機組相關試驗順序和試驗方法逐一進行介紹。

 

 

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