柴油發(fā)電機并聯(lián)運行調(diào)試技術(shù)淺論_第1頁
柴油發(fā)電機并聯(lián)運行調(diào)試技術(shù)淺論_第2頁
柴油發(fā)電機并聯(lián)運行調(diào)試技術(shù)淺論_第3頁
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文檔簡介

./柴油發(fā)電機的并聯(lián)運行調(diào)試摘要:柴油發(fā)電機組兩臺并機越來越普遍,經(jīng)常由于需求功率的增加而出現(xiàn)要求柴油發(fā)電機組并機的服務(wù),隨著公司在電力供應(yīng)嚴重匱乏的國家地區(qū)承接的工程越來越多,使得柴油發(fā)電機在工程中擔負著工程建設(shè)的用電供應(yīng),為了滿足大負荷或不間斷供電要求,往往需要將兩臺或多臺機組并聯(lián)運行。機組并聯(lián)運行中,常出現(xiàn)功率分配不均勻現(xiàn)象,過度功率分配不均勻?qū)乐赜绊戨娬鞠到y(tǒng)運行的安全性和可靠性,且會對發(fā)電機組產(chǎn)生嚴重危害。這種危害性根源于系統(tǒng)的環(huán)流問題,也是并聯(lián)電站調(diào)試中最常見、也是最難以解決的問題。我根據(jù)在實際工作中調(diào)試并聯(lián)機組的一些經(jīng)驗,提出了環(huán)流產(chǎn)生的原因、影響功率平均分配的一些因素及調(diào)試方法。

一.柴油發(fā)電機的特點1柴油機發(fā)電機只有兩個轉(zhuǎn)速:怠速和額定轉(zhuǎn)速。怠速在350-600/轉(zhuǎn)分;額定轉(zhuǎn)速與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相匹配〔1500-1600轉(zhuǎn)/分。2多為野外作業(yè),噪音不須過多考慮,排氣管、消音器可以簡單使發(fā)動機排氣的馬力消耗盡量減小。3運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性〔即對調(diào)速器的穩(wěn)定性要高。這關(guān)系到發(fā)出來的電壓電流的穩(wěn)定度。4發(fā)動機的硬特性要好。當載荷變化時,柴油機能在一個較大范圍內(nèi)保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性,不致大起大落。二.發(fā)電機組并列運行的條件

發(fā)電機組投入并列運行的整個過程叫做并列。將一臺發(fā)電機組先運行起來,把電壓送至母線上,而另一臺發(fā)電機組啟動后,與前一臺發(fā)電機組并列,應(yīng)在合閘瞬間,發(fā)電機組不應(yīng)出現(xiàn)有害的沖擊電流,轉(zhuǎn)軸不受到突然的沖擊。合閘后,轉(zhuǎn)子應(yīng)能很快的被拉入同步。〔即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于額定轉(zhuǎn)速因此發(fā)電機組并列必須具備以下條件:

1.發(fā)電機組電壓的有效值與波形必須相同

2.兩臺發(fā)電機電壓的相位相同

3.兩臺發(fā)電機組的頻率相同

4.兩臺發(fā)電機組的相序一致

三、什么叫發(fā)電機組的準同期并列法?怎樣進行同期并列?

準同期就是準確周期。用準同期法進行并列操作,發(fā)電機組電壓必須相同,頻率相同以及相位一致,這可通過裝在并機柜上的兩塊電壓表、兩塊頻率表以及同期指示燈來監(jiān)視,并列操作步驟如下:

將其中一臺發(fā)電機組的負荷開關(guān)合上,將電壓送至母線上,而另一臺機組處在待并狀態(tài)。調(diào)節(jié)待并發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速,使它等于或接近同步轉(zhuǎn)速〔與另一臺機組的頻率相差在半個周波以內(nèi),調(diào)節(jié)待并發(fā)電機組的電壓,使其與另一臺發(fā)電機組電壓接近,在頻率與電壓均相近時,同期指示燈也時亮時暗,緩慢交替變化,當待并機組與另一臺機組相位相同時,同期燈最暗時,立即將待并機組的斷路器合閘,使兩臺發(fā)電機組并列。如指示值偏大,則按后面情況重新調(diào)整。四、發(fā)電機保護回路

1.逆功

逆功現(xiàn)象是由發(fā)電機組轉(zhuǎn)速〔頻率及電壓不同而造成的,即一臺發(fā)電機組帶正功,而另一臺機組帶負功率。也就是說帶負功率的機組,這時變成了一個負載〔此機組頻率低,轉(zhuǎn)速不一致的現(xiàn)象。電壓不相同時,電壓高的機組,向電壓低的機組,提供一個無功電流與無功電壓〔此機組的電流表正向指示,相當于在本供電系統(tǒng)內(nèi),加了一個調(diào)相機組。電壓低的機組,這時成為一個大的負載,接受一個很大的無功電流,來維持兩臺機組的電壓平衡〔此機組的電流表反向指示。監(jiān)測時把某一臺機組的電壓調(diào)高,或?qū)⒘硪慌_機組電壓調(diào)低,造成一臺機組有逆功電流,其動作電流為額定電流20%左右。逆動繼電器動作、跳閘、報警,但不停機。

2.過電流:

現(xiàn)在的發(fā)電機組額定功率一定,它的超載能力很低,基本上在額定功率的5%左右,允許帶載時間15~30分鐘,最多不超60分鐘,超過這個時間,發(fā)電機組會發(fā)熱,導線絕緣會降低,也就降低了使用壽命。所以在設(shè)定過電流保護時無特殊要求的,過電流保護設(shè)定在額定電流的110%即可。帶載測試時,將電流帶至額定流的110%,過流繼電器動作。跳閘、報警、不停機。

3.過電壓:

在并列使用發(fā)電機組時最怕供電系統(tǒng)發(fā)生振蕩,一但發(fā)生振蕩系統(tǒng)電壓升高,易造成用電設(shè)備及供電設(shè)備的絕緣擊穿,使供電設(shè)備與用電設(shè)備一起癱瘓。為此并列使用的發(fā)電機組均裝有過電壓保護,其設(shè)定值為額定電壓的105%為最佳。短接過電壓繼電器,跳閘停機、報警動作。五、怎樣調(diào)整并列機組的逆功現(xiàn)象?

當兩臺發(fā)電機組空載并列后,會在兩臺機組之間,產(chǎn)生一個頻率差與電壓差的問題。并且在兩臺機組的監(jiān)視儀表上〔電流表、功率表、功率因數(shù)表,反應(yīng)出實際的逆功情況,一種是轉(zhuǎn)速〔頻率不一致造成的逆功,另一種是電壓不等造成的逆功,其調(diào)整如下:

1.頻率造成逆功現(xiàn)象的調(diào)整:

如果兩臺機組的頻率不等,相差較大時,在儀表上〔電流表、功率表顯示出,轉(zhuǎn)速高的機組電流顯示正值,功率表指示為正功率,反之,電流指示負值,功率指示負值。這時調(diào)整其中一臺機組的轉(zhuǎn)速〔頻率,視功率表的指示進行調(diào)整,把功率表的指示調(diào)整為零即可。使兩臺機組的功率指示均為零,這樣兩臺機的轉(zhuǎn)速〔頻率基本上一致。但是,這時電流表仍有指示時,這就是電壓差造成的逆功現(xiàn)象了。

2.電壓差造成逆功現(xiàn)象的調(diào)整:

當兩臺機組的功率表指示均為零時,而電流表仍然有電流指示〔即一反一正指示時,可調(diào)整其中一臺發(fā)電機組的電壓調(diào)整旋鈕,調(diào)整時,視電流表與功率因數(shù)的指示進行。將電流表的指示消除〔即調(diào)整為零,電流表無指示后,這時視功率因數(shù)表的指示,把功率因數(shù)調(diào)至滯后0.5以上即可.一般可調(diào)整至0.8左右,為最佳狀態(tài)。六.柴油機穩(wěn)態(tài)調(diào)速率和靜態(tài)調(diào)壓率兩臺<或兩臺以上>機組并聯(lián)運行的供電品質(zhì)以及保證機組的可靠運行必須滿足三個基本前提,即:頻率一致、電壓一致和相序一致。除了相序是電機制造和電纜布置已確定以外,頻率和電壓則與機組的運行參數(shù)及運行特性是密不可分的。而柴油機的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率和發(fā)電機的靜態(tài)調(diào)壓率正是機組能否正常并聯(lián)運行以及運行的品質(zhì)好壞的決定因素。1柴油機穩(wěn)態(tài)調(diào)速率與機組并聯(lián)運行的關(guān)系

柴油發(fā)電機組<柴油機>的轉(zhuǎn)速理論上為設(shè)定的恒轉(zhuǎn)速,這樣才能保證供電的頻率滿足使用要求,然而機組的負載發(fā)生變化后,柴油機實際轉(zhuǎn)速會偏離設(shè)定值。這種隨負載增加或減少而發(fā)生的實際轉(zhuǎn)速偏離設(shè)定值的關(guān)系,稱之為柴油機的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率,它只允許在一定的公差范圍內(nèi)波動,如圖示1。圖1

這種轉(zhuǎn)速的變化反應(yīng)在發(fā)電機組上即為頻率的變化。當單臺機組使用時,這種頻率變化的實質(zhì)是交流電正弦波波長和周期的略有變化,對絕大部分電器的使用是可以接受的。當然,頻率變化越小也就標示著發(fā)電機組輸出電的品質(zhì)越高。為了得到較好的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率,可以通過調(diào)整調(diào)速器的調(diào)速率來達到目的。通過圖1還可以了解到柴油機的轉(zhuǎn)速與負載成反比關(guān)系,負載越高轉(zhuǎn)速越低。如果形象地把轉(zhuǎn)速比喻為一個"彈性"承載體,那么負載越大這個"彈性"承載體的高度越低。正由于這種"彈性"特性,使幾臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行成為可能,并有可能較好地分配負載。因為當待并機機組轉(zhuǎn)速以略高于運行機組轉(zhuǎn)速投人并聯(lián)運行時,由于它的轉(zhuǎn)速略高,能在瞬間承接部分負載;并且隨著承受負載的增加,它的轉(zhuǎn)速會有所下降,這種下降幅度也必然符合穩(wěn)態(tài)調(diào)速率曲線規(guī)律的。而原運行中的機組由于負載被轉(zhuǎn)移到并人機組上,它的轉(zhuǎn)速則有所上升,同樣,這種上升幅度也必然符合穩(wěn)態(tài)調(diào)速率曲線規(guī)律的。直至并入機組和已運行機組的轉(zhuǎn)速完全一致,并各自承擔相應(yīng)的負載。因此,兩臺<或兩臺以上>機組并聯(lián)運行,它們的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率曲線必須是比較一致的或接近,才能保證在運行時的負載承擔比較均衡。這種轉(zhuǎn)速的一致性是發(fā)電機組并聯(lián)運行的第二條原則:頻率相同。必須說明的是,這里所說的負載主要是指發(fā)電機組承載的有功功率。

2發(fā)電機靜態(tài)調(diào)壓率與機組并聯(lián)運行的關(guān)系

一般來說船用發(fā)電機組都是三相交流發(fā)電機組。要求發(fā)電機輸出的電壓值是在船舶設(shè)計時已規(guī)定,然而當機組的負載功率發(fā)生增減時,發(fā)電機的實際輸出電壓也會跟著發(fā)生變化,并偏離規(guī)定電壓。這種電壓隨負載功率增減一起變化的關(guān)系,稱之為發(fā)電機的靜態(tài)調(diào)壓率。為了保證輸出電壓滿足使用要求,它只允許在一定的公差范圍內(nèi)波動。

發(fā)電機的電壓是與它承受的負載成反比關(guān)系的,發(fā)電機承受的負載越高,相對來說輸出的電壓也就越低,特性曲線如圖2。圖2發(fā)電機的靜態(tài)調(diào)壓特性與柴油機的穩(wěn)態(tài)調(diào)速特性有著類似的特征,即:電壓的高低取決于負載的大小,有著"彈性"特征。當待并機組電壓以略高于運行機組電壓投入并聯(lián)運行時,由于它的電壓略高,它先于已運行機組向電網(wǎng)輸送電量<或者說承載負載>,并且隨著承受負載的增加,它的電壓有所下降。而已運行機組由于承擔的負載被轉(zhuǎn)移,負載減少,電壓有所上升,直至并人機組和已運行機組的電壓完全一致。這種電壓的一致性就是發(fā)電機組并聯(lián)運行的另一條原則:電壓相同。要得到較好的靜態(tài)調(diào)壓率可通過調(diào)整發(fā)電機的自動電壓調(diào)整器<AVR>來達到目的。七.柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行的均衡性要求

由于交流發(fā)電機承受的負載除了有功功率之外還有無功功率,這兩者的矢量總和稱為視在功率見,圖3所示。圖3衡量多臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時負載分配的均衡性,可采用視在功率差度指標來考核,也可采用有功功率差度、無功功率差度兩個指標分別來考核,我國的國標和船用規(guī)范都是采用后者。要求是:兩臺<或兩臺以上>機組并聯(lián)后,在額定功率因素cosφ=0.8>的條件下,于75%額定負載處使各機組的功率分配基本一致<有功功率相等、無功功率相等,即功率因素cosφ均為0.8>;均功后不允許再對機組進行調(diào)整,當機組功率變化后達到穩(wěn)定狀態(tài)時需考核其分配差度。如果試驗過程中出現(xiàn)功率分配不均衡,主要是由各機組的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率、靜態(tài)調(diào)壓率曲線相差太大引起的。一般而言,各機組的穩(wěn)態(tài)調(diào)速率如有0.4%以上的誤差就會引起有功功率分配的超差;靜態(tài)調(diào)壓率如有0.5%以上的誤差就會引起無功功率的超差。八.調(diào)試過程前面幾節(jié)簡要敘述了發(fā)電機的特點和負載特性的調(diào)整要點,所以在實際調(diào)試當中考慮各臺機組的承受相應(yīng)負荷后,對于同功率發(fā)電機而言,發(fā)動機速降,發(fā)電機壓降,必須相同,但在實際工作中不同廠家的發(fā)電機所使用的AVR,發(fā)動機控制器,主控制器,并聯(lián)柜的電路設(shè)計不同,所以調(diào)試方法也有較大差異,我以達岱采用的發(fā)電機組在并機過程當中總結(jié)出來一套簡單的調(diào)試方法,以下是發(fā)電機機組的并聯(lián)調(diào)試過程,1.用電主要負荷鄂式破碎機110KW,配降壓啟動柜反擊破220KW,配備軟啟動器棒條給料機30千瓦,高速立式?jīng)_110KW*2=220KW,配備軟啟動器振動篩3臺,30KW+18KW+18KW=66KW皮帶機兩條,30KW*2=60KW其他皮帶機11條,電動機功率5.5KW,7.5KW,11KW總計約120KW拌合樓負荷,64KW+30KW+11KW+15KW+5.5KW=125.5KW生活營地,食堂,維修車間約120KW2.發(fā)電機組的配置根據(jù)用電設(shè)備,計算出視在功率總?cè)萘繛?071.5KW負荷計算。同時,考慮到機組出了故障時不致于影響供電,應(yīng)配置足夠的余量。選用的是2臺450kW和1臺300kW的可以并機運行的發(fā)電機組作為供電電源,該機型采用成熟的康明斯柴油發(fā)動機,配備了先進的并聯(lián)控制柜,其特點為自動化程度高,可以手動或者自動并聯(lián),使用與維護方便。由于工程施工生產(chǎn)設(shè)備使用具有較大的離散性。就要求電網(wǎng)的設(shè)置具有相應(yīng)的靈活性和可靠性,根據(jù)不同時段,設(shè)備運行投入量的不同,利用增加并機,從而達到即滿足用電要求,又可節(jié)能的目的,這里我們只使用了兩臺450KW并聯(lián)運行,就足夠供應(yīng)全部負荷用電,300KW可以并入母線,但不和450KW并聯(lián)運行,當沙石系統(tǒng)不運行時單臺450KW或者300KW發(fā)電機可以給剩余負荷供電。3.并聯(lián)調(diào)試將兩臺機組并聯(lián),首先要將兩臺機組的空載電壓、調(diào)壓特性,負載特性調(diào)整到完全相同,這是保證兩臺機組功率完全平均分配的前提條件,也是后續(xù)調(diào)整兩臺機組功率平均分配的基礎(chǔ)。當上述幾項項調(diào)整平衡后,才能保證并聯(lián)運行的兩臺機組輸出端電壓在任意負荷下都相等,同時保證功率平均分配,才能保證環(huán)流為0<理想狀態(tài)>。表明:環(huán)流產(chǎn)生的根本原因是兩臺機組空載電壓不是完全相等或調(diào)壓特性有差異,造成輸出端電壓不相等而產(chǎn)生了環(huán)流,負載特性不同造成頻率不相同產(chǎn)生環(huán)流。我們使用的發(fā)電機組并機柜采用了HGM6310發(fā)電機組自動化控制器,采用了大屏幕液晶〔LCD顯示屏可以顯示發(fā)電機三相電壓、三相電流、頻率、輸出功率、無功功率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)速等,發(fā)動機部分采用了FSK639D發(fā)動機電子調(diào)速器,具有調(diào)速精確快速,穩(wěn)態(tài)調(diào)速率可調(diào),超速保護等功能,發(fā)電機AVR采用的是ZL440T,有調(diào)差功能。發(fā)電機空載并機首先啟動1#,2#兩臺450KW發(fā)電機,然后分別調(diào)整兩臺發(fā)動機控制器的轉(zhuǎn)速電位至額定轉(zhuǎn)速,調(diào)整穩(wěn)定度和增益電位器使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,分別調(diào)整各自的AVR的電壓調(diào)整和穩(wěn)定度電位器,空載電壓調(diào)至400V,然后將其中一臺發(fā)電機組的負荷開關(guān)合上,將電壓送至母線上,這時可以觀察待并機組控制柜上的同期燈緩慢一亮一滅,在同期燈最暗時,立即將待并機組的斷路器合閘,并列后觀察兩機組的三相電流約為4A、5A、3A,功率顯這里顯示的功率值約3W、5W、4W,這說明發(fā)電機環(huán)流很小,可以進行下一步帶負荷調(diào)試。帶負荷調(diào)試首先斷開其中2#發(fā)電機的斷路器,僅用1#機組供電,啟動部分相應(yīng)的負荷,這時顯示屏電流顯示168A左右,記錄發(fā)電機電壓,頻率,功率,功率因數(shù),其中電壓和頻率和空載比較有所降低,然后觀察同期燈,合上2#發(fā)電機的斷路器,這時負荷會向2#機轉(zhuǎn)移一部分,但不一定平均分配,而且有可能產(chǎn)生逆功,這時斷開1#發(fā)電機斷路器,負荷全由2#機承擔,這時把記錄下發(fā)電機電壓,頻率,功率,功率因數(shù)和1#機的數(shù)據(jù)對比,然后調(diào)整2#機AVR的調(diào)差電位器,使輸出電壓盡量和1#發(fā)電機的記錄數(shù)據(jù)相等,調(diào)整2#機發(fā)動機控制器穩(wěn)態(tài)調(diào)速率〔速降微調(diào)電位器,使顯示頻率和1#機記錄數(shù)據(jù)相等,這時再合上1#機斷路器,斷開2#機斷路器,重新微調(diào)2#機空載電壓,頻率,再合上2#機斷路器,斷開1#機斷路器,查看2#機的電壓,頻率和1#機基本相等,再將1#機并入,觀察兩機組輸出電流,輸出功率是否平均。調(diào)試完畢后基本滿足以下條件:KW總≈KW1+KW2KW1≈KW2I總≈I1+I2I1≈I2var1≈var2COSΦ1≈COSΦ2調(diào)試過程采用了三個不同的負荷進行調(diào)試,其中最大負荷電流約為額定電流的75%,這是因為柴油發(fā)電機組的最佳使用功率〔經(jīng)濟功率是0.75倍額定功率,柴油發(fā)電機組不受時間限制可長期運行的輸出功率,在該功率運行時,燃油最省、故障率最低。經(jīng)過以上方法調(diào)試,就能把兩臺發(fā)電機特性調(diào)整基本一致。具體調(diào)試數(shù)據(jù)見表1。因沙石系統(tǒng)的反擊破碎機和立式?jīng)_擊破電機功率較大,且系統(tǒng)啟動時自動順序啟動,大功率電機雖然配了軟啟動器,但啟動電流依然達到了2.6-3.5倍額定電流,所以在實際運行時,自動并機在負荷均勻增加的場所還可以達到要求,在大突變負荷就來不及反應(yīng)了,往往待并機組還沒有完成啟動,已運行機組因瞬間過流保護停機了,所以實際使用時,是將兩臺機組先進行手動并聯(lián),再啟動篩分系統(tǒng)進行生產(chǎn),其它情況根據(jù)負荷大小使用一臺450KW或者300KW發(fā)電機就可以滿足用電要求。結(jié)束語柴油發(fā)電機的應(yīng)用

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