摘要：現(xiàn)代社會(huì)中，各種信息設(shè)備以及企業(yè)生產(chǎn)對(duì)供電提出了高質(zhì)量、高可靠的要求。為此，UPS與柴油發(fā)電機(jī)組，以它們各自的特點(diǎn)相輔相成地構(gòu)成的不間斷供電系統(tǒng)成為最佳選擇。在這里，UPS基本上是并車(chē)冗余應(yīng)用的，而柴油發(fā)電機(jī)組也常是并車(chē)冗余運(yùn)行的。并且這種技術(shù)已在許多供電方案中得到廣泛應(yīng)用。本文中介紹柴油發(fā)電機(jī)組并車(chē)運(yùn)行的技術(shù)條件、調(diào)控模式及應(yīng)用實(shí)踐。

一、并車(chē)運(yùn)行的作用

      大型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心、銀行結(jié)算中心、空中管制中心等，根據(jù)自身的工作性質(zhì)和特點(diǎn)都對(duì)供電系統(tǒng)的性能和可靠性提出了很高的要求；采用兩路市電供電、配置兩組并車(chē)冗余運(yùn)行的大功率UPS構(gòu)成雙總線(xiàn)系統(tǒng)、同時(shí)安裝幾臺(tái)"N+1"模式并車(chē)冗余運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組與UPS構(gòu)成一個(gè)高可靠、高質(zhì)量、智能化的不間斷供電體系，已是普遍采用的技術(shù)方案。如圖1所示。

      柴油發(fā)電機(jī)組的作用是:一且兩路市電都中斷，UPS目口時(shí)將蓄電池的直流電逆變成交流電供給負(fù)載工作。然后并車(chē)冗余運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組也部起動(dòng)起來(lái)，通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（ATS）切換到直接給UPS提供與市電一樣的電能，從而使UPS又像平常那樣依靠交流電不間斷地給設(shè)備供電。這時(shí)"N+1"模式并車(chē)冗余運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組不僅為UPS提供性能良好的電力，而且提供了高可靠的電能;假如運(yùn)行中一臺(tái)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題退出并車(chē)，其他發(fā)電機(jī)組會(huì)帶上全部負(fù)載仍正常運(yùn)行?？梢?jiàn)并車(chē)冗余運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組完全代替了兩路市電供電的功能。

      通常情況下，并車(chē)冗余運(yùn)行模式的柴油發(fā)電機(jī)組并不直接連接負(fù)載，而是通過(guò)UPS供給負(fù)載電能。柴油發(fā)電機(jī)組為增加原有發(fā)電機(jī)組的輸出功率而采用并車(chē)運(yùn)行的方式要比UPS多一些。它們常被用于市電電力供應(yīng)保障性不強(qiáng)，一年總有幾次停電或拉閘限電地區(qū)的工礦企業(yè)。由于現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步、機(jī)電一體化的廣泛應(yīng)用、智能控制技術(shù)的普及，現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)組不僅制造精良，各項(xiàng)性能指標(biāo)大為提高，運(yùn)行的可靠性也大大增強(qiáng)。

      通常情況下，只要按規(guī)范做好維護(hù)保養(yǎng)工作，作為備用發(fā)電機(jī)組，在起動(dòng)運(yùn)行后柴油發(fā)電機(jī)組因故障停機(jī)的幾率極其微小。在各類(lèi)工廠(chǎng)新增設(shè)備后，原有柴油發(fā)電機(jī)組已不能滿(mǎn)足后備供電需要時(shí)，考慮再增加一臺(tái)同樣的發(fā)電機(jī)組與其并車(chē)使輸出功率增加一倍，不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。

      作為擴(kuò)容應(yīng)用的并車(chē)柴油發(fā)電機(jī)組一般不考慮冗余而只強(qiáng)調(diào)均分負(fù)載，它們都是接近滿(mǎn)負(fù)荷地直接驅(qū)動(dòng)用電設(shè)備。其系統(tǒng)組成和電路如圖2所示。

二、并車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行的步驟

1、并車(chē)條件

      為了增加后備電源的彈性，或者因?yàn)樨?fù)載太大，這時(shí)便需要考慮將兩臺(tái)或以上的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)（即并車(chē)）輸出備用電源。并車(chē)須符合幾種狀態(tài)：

（1）電壓一致

（2）頻率一致

（3）相序一致

（4）相位角一致

      一般備用發(fā)電機(jī)組并車(chē)最好采用全自動(dòng)裝置，并且需要自動(dòng)均衡負(fù)載?？得魉沟挠泄β守?fù)載分配由同步板分配，它會(huì)對(duì)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的電壓、電流、相位作出比較，然后將負(fù)載平均分配到兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組，而誤差少于5%（對(duì)于不同功率的發(fā)電機(jī)組并車(chē)，可以通過(guò)整調(diào)或設(shè)置負(fù)載分配因數(shù)來(lái)平衡）。無(wú)功功率則由康明斯最新開(kāi)發(fā)的數(shù)字式自動(dòng)調(diào)壓器負(fù)責(zé)，數(shù)字式自動(dòng)調(diào)壓器其伏特/赫茲特性可調(diào)，并且穩(wěn)態(tài)調(diào)整率為0.25%；所以?xún)膳_(tái)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配偏差不大于5%；兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部環(huán)流不大于1%。

      最先進(jìn)的并車(chē)裝置是可以使多部發(fā)電機(jī)組同時(shí)并車(chē)工作，并根據(jù)負(fù)載的多少而自動(dòng)將發(fā)電機(jī)組并車(chē)或停機(jī)，以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益，并使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行保持最佳狀態(tài)。此外還可以用遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)作分析及報(bào)告。

2、并車(chē)注意事項(xiàng)

      柴油發(fā)電機(jī)組并車(chē)首先應(yīng)滿(mǎn)足功率均勻分配的要求。所謂均勻分配指的是各臺(tái)發(fā)電機(jī)所承擔(dān)的有功功率和無(wú)功功率都應(yīng)該和它們的額定功率成比例。國(guó)內(nèi)對(duì)并車(chē)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的功率分配有明確的要求，在交流發(fā)電機(jī)組并車(chē)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)負(fù)載在總額定功率的20%-100%范圍內(nèi)變化時(shí)，應(yīng)能穩(wěn)定運(yùn)行，其功率分配誤差應(yīng)符合以下要求：

（1）各臺(tái)發(fā)電機(jī)實(shí)際承擔(dān)的有功功率與按額定功率比例分配的計(jì)算值之差，在發(fā)電機(jī)額定功率相同時(shí)應(yīng)不超過(guò)發(fā)電機(jī)額定有功功率的±10%；

（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)額定功率不同時(shí)，應(yīng)不超過(guò)最大發(fā)電機(jī)額定有功功率±10% ，最小發(fā)電機(jī)額定有功功率的±20%，各臺(tái)發(fā)電機(jī)實(shí)際承擔(dān)的無(wú)功功率與按發(fā)電機(jī)額定功率比例分配的計(jì)算值之差，應(yīng)不超過(guò)最大發(fā)電機(jī)額定無(wú)功功率的±10%。

① 如果功率分配出現(xiàn)較大的不均衡，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)行的效率和經(jīng)濟(jì)性，而且甚至?xí)鹫麄€(gè)電站的故障。

② 如果并車(chē)發(fā)電機(jī)組的有功功率分配嚴(yán)重不平衡的話(huà)，在負(fù)載總功率較大的時(shí)候，往往是一臺(tái)發(fā)電機(jī)組已滿(mǎn)載或過(guò)載，而另一臺(tái)發(fā)電機(jī)仍處于輕載狀態(tài)，這樣就不能充分利用發(fā)電機(jī)組的容量，發(fā)揮整個(gè)電站的效能。

③ 發(fā)電機(jī)組過(guò)載不但會(huì)給柴油機(jī)或發(fā)電機(jī)帶來(lái)危害，而且還會(huì)引起保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，影響整個(gè)電站的運(yùn)行。反之，在負(fù)載總功率很小的時(shí)候，有功功率的不平衡又往往會(huì)在發(fā)電機(jī)組之間引起有功環(huán)流，使有的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)入電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，這對(duì)柴油機(jī)同樣是不允許的。

 3、并車(chē)模式

（1）同型號(hào)規(guī)格和容量比不大于3：1的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)

      型號(hào)規(guī)格相同和容量比不大于3：1的發(fā)電機(jī)組在20%～100%總額定功率范圍內(nèi)應(yīng)能穩(wěn)定地并車(chē)運(yùn)行，且可平穩(wěn)轉(zhuǎn)移負(fù)載的有功功率和無(wú)功功率，其有功功率和無(wú)功功率的分配差度應(yīng)不大于表1的規(guī)定。

表1    有功功率和無(wú)功功率的分配差度

*當(dāng)使用該容差時(shí)，并車(chē)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的有功標(biāo)定負(fù)載或無(wú)功標(biāo)定負(fù)載的總額按容差值減小。

（2）容量比大于3：1的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)

      容量比大于3：1的發(fā)電機(jī)組并車(chē)，各發(fā)電機(jī)組承擔(dān)負(fù)載的有功功率和無(wú)功功率分配差度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

三、并聯(lián)運(yùn)行的調(diào)試

      大量的工程實(shí)踐表明，一般情況下，現(xiàn)在郡采用同型號(hào)同規(guī)格的柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成并聯(lián)運(yùn)行，即使將原有的發(fā)電機(jī)組擴(kuò)容也是如此。這是因?yàn)檫@樣選擇可以為發(fā)電機(jī)組的安裝、調(diào)試、運(yùn)行以及維護(hù)、保養(yǎng)等帶來(lái)許多方便。在每臺(tái)參與并聯(lián)的發(fā)電機(jī)組控制柜中插入并機(jī)板，并且互聯(lián)并機(jī)線(xiàn)（符合RS485通訊協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3，調(diào)試窗如圖4所示），就方便地組成了柴油發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。并機(jī)板也稱(chēng)并機(jī)卡，是以32位微處理器為核心的智能化電子裝置，具有速度和電壓調(diào)整、同步、并聯(lián)、有功及無(wú)功負(fù)載平均分配、電氣參數(shù)測(cè)量、有功與無(wú)功功率設(shè)定、電氣保護(hù)等強(qiáng)大的測(cè)控功能。

      在各發(fā)電機(jī)組的安裝、調(diào)試過(guò)程中，除了按技術(shù)規(guī)范做好并聯(lián)的各種接線(xiàn)外，要特別注意各發(fā)電機(jī)組接向輸出電壓并聯(lián)母排的相序U、V、W要相應(yīng)一致，并且母排與市電網(wǎng)的相序也要一一對(duì)應(yīng)相同。調(diào)試最好先在空載的情況下進(jìn)行；自動(dòng)或手動(dòng)將并聯(lián)母排和各負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，然后把組成并聯(lián)運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)組都開(kāi)動(dòng)起來(lái)，觀察各發(fā)電機(jī)組控制柜面板上的指示燈和LCD顯示屏。由于各發(fā)電機(jī)組的并機(jī)板都予先對(duì)頻率、電壓、功率等主要參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，各發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行大都離不開(kāi)這些參數(shù)范圍，通常情況下會(huì)順利地自動(dòng)并機(jī)。這時(shí)控制柜面板上的顯示屏?xí)詣?dòng)彈出并機(jī)的相關(guān)參數(shù)，還可聽(tīng)到發(fā)電機(jī)輸出開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合的響聲。如果并聯(lián)的各發(fā)電機(jī)組都開(kāi)機(jī)后，兩、三分鐘仍并不上機(jī)，參數(shù)誤差大的發(fā)電機(jī)組會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)將偏差大的項(xiàng)顯示在屏上。在這樣的情況下，可以先將其它發(fā)電機(jī)組關(guān)機(jī)，只留該發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。然后通過(guò)控制柜面板上的鍵盤(pán)迸入?yún)?shù)調(diào)節(jié)選項(xiàng)，利用軟件對(duì)偏差參數(shù)進(jìn)行修正?；蛘咧苯釉诓C(jī)板上仔細(xì)調(diào)節(jié)相關(guān)的電位器等硬件，針對(duì)參數(shù)的誤差微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或同步發(fā)電機(jī)的電壓。因?yàn)閰⑴c并聯(lián)運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組都應(yīng)具有2%—5%穩(wěn)態(tài)調(diào)速率與5%范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率。經(jīng)過(guò)入為微調(diào)以后，再將其它發(fā)電機(jī)組開(kāi)動(dòng)起來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)各發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行。在空載條件下調(diào)試好的并聯(lián)運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組，再帶上負(fù)載也可以平穩(wěn)地運(yùn)行工作。

      實(shí)際上，各發(fā)電機(jī)組切入并聯(lián)運(yùn)行的瞬間、運(yùn)行過(guò)程中、特別是負(fù)載接入、撤離時(shí)，各發(fā)電機(jī)組的相關(guān)參數(shù)不可能時(shí)時(shí)一致。這就完全靠功能強(qiáng)大的微處理器指令并機(jī)板實(shí)時(shí)測(cè)控各發(fā)電機(jī)組的并機(jī)數(shù)據(jù)，部使其在滿(mǎn)足并聯(lián)運(yùn)行的條件下穩(wěn)定地工作。發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的過(guò)程也就是并機(jī)板對(duì)并機(jī)參數(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)控的過(guò)程。