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兩臺康明斯發電機組自動并車的要求和條件

 

摘要：柴油發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電機組并聯運行發電。并機運行是指將多臺柴油發電機組同時連接在一個電力系統中，共同供電，其主要目的是提高電力系統的可靠性和供電能力。并聯可以根據負載的情況，啟動相應的某一臺柴油發電機組，也可以同時啟動兩臺以上發電機組。在并聯的情況下，柴油發電機組可以增強抵抗負載突變，電流沖擊，保護柴油發電機組，延長使用壽命等優點。

 

一、柴發并機的工作原理

 

      柴發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

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

2、負荷分配

      在柴發機組并機系統中，各個柴油發電機組需要根據電力系統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電機組的負荷盡量均衡，避免出現負荷過大或過小的情況。負荷分配技術是保證發電機組負荷均衡的關鍵。通過合理的負荷分配，可以避免某個發電機組負荷過大而導致故障，同時也可以提高整個系統的供電能力。

3、頻率和電壓控制

      柴發機組并機系統中，頻率和電壓是兩個重要的控制參數。為了保持電力系統的穩定運行，需要對頻率和電壓進行精確的控制。當電力系統的負荷發生變化時，柴油機組需要根據系統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穩定運行的重要手段。通過精確控制頻率和電壓，可以避免電力系統的過載或欠載。

4、 并機控制

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

 

圖1  多臺柴油發電機組并聯系統統樸圖

圖2  柴油發電機并機原理示意圖

 

二、柴發并聯系統的基本要求

 

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，要求發電機保持穩定的同步運行。 

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，若并車就會在發電機間的定子繞組中形成電位差而產生環流。環流過大，就會燒壞定子繞組。同時環流還會產生一個增加發電機轉速的力矩，致使發電機轉速不穩定，產生振動。因此，頻率不同的發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，并車后還會影響發電機的功率因數；當相位差很大時，就會產生很大的環流，燒壞定子繞組。

（3） 電壓相序一致

      相序就是發電機三相電壓升起的次序。若相序不同，即使兩臺發電機的電壓大小和相位相同，其中兩發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，就會產生很大的環流，會燒壞定子繞組。

      兩臺發電機并聯運行的條件是電壓、頻率和相位角必須一致，它們的功率、功率因數等不影響并聯運行。為了使兩臺發電機穩定運行，無功功率分配必須合適，即調差量必須調節好，且必須為正調差。兩臺發電機的有功功率（調節各自機組的導水葉）和無功功率（調節各自的勵磁）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（即自勵恒壓發電機），就不可能使并聯運行的發電機穩定運行，甚至跳閘解列，也就是不能并運行。兩臺發電機并聯運行的條件是電壓、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運行。

（1）勵磁電流可自動或手動調節，能保證發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）當電網內發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，并提高動態穩定性。

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

 

圖3  柴油發電機并聯模擬數據顯示

圖4  柴發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業生產不斷發展，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。這時的柴油發電機組已經不再是傳統意義上規范中所規定的“應急”作用，而是增加了正常工作、生活用電的“備用”功能。柴發機組并機是提高電力系統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、負荷分配、頻率和電壓控制以及并機控制技術，可以實現柴油發電機組的自動管理和切換。柴發機組并機系統廣泛應用于建筑工地、工業生產、農村電網和電力系統備用電源等領域，為各個領域的電力供應提供了可靠的支持。

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