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柴油发电机组的管理与应用(三)

柴油发电机组的控制及电气装置

来源:机房360 作者:张振毅 更新时间:2014-4-14 10:33:14

摘要:柴油发动机将燃烧柴油产生的热能转换为曲轴旋转的机械能,同步发电机则将传给转子轴的机械能转变为电能。


  ①CAN1总线连接数字输入和模拟/数字(A/D)输入模块。以取得电压(U为线电压,V为相电压)、电流(I为相电流,In为零线电流)、频率(F)、温度(机油、冷却液温度)、发动机转速等同步发电机和柴油发动机的实时工作参数。这些在LCD显示屏上也都可以看到。这些参数经32位微处理器分析、运算后,以数字指令形式通过数字输出模块调控相应机构,使机组保持在预设定的工作状态中。

  CAN2总线专门用于与柴油发动机的电子调速器进行信息交换。因为在并联运行机组中,实时调控发动机的转速有着重要的作用。

  R485串行通讯口用在与其并联的机组之间通信,使每台柴油发电机组都运行在预置好的各项参数之中。

  ②无论几台柴油发电机组构成并联运行体制,前提条件是它们各自的输出电压瞬时值、频率和瞬时相位都必须相同,并与控制柜预置好的相应数据一致。

  并联工作的柴油发电机组无论是作为冗余还是增容应用,在其额定的负荷范围内,允许带动电阻性、电容性、电感性或兼而有之被称作电抗性的负荷。但是,负荷必须平均分配到每一台机组上,这是并联工作体系能否成功运行的关键。

  纯电阻性负荷消耗了发电机输出的电流,将其转化为热能,所以称为有功功率(P)。在这里电压和电流是同相的,相角φ=0。而纯电容性或纯电感性的负荷,发电机输出的电能在这种负荷上并不消耗,而是随着输出电压变化一周的同时,上半周转换成电场或磁场能量,下半周再以电流的形式向电路释放,所以称这时发电机输出的是无功功率。这类负荷上的电流和电压并不同相,而是超前(电容)或滞后(电感)90°。

  在大多数情况下,并联运行的柴油发电机组带的都是电抗性负荷。这就要求并联中的每台机组不仅要均分有功功率,也必须均分无功功率。

  并机控制柜,将采集到的瞬时电压、电流、频率等信号,经过32位微处理器的分析和运算,求出功率因数cosφ、有功功率P、无功功率Q(这些都可以在LCD屏上看到)。进而判断P和Q在各机组之间是否均分;哪一台P得不到均分,则控制柜就对发动机的电子调速器发出指令,调节其转速,改变发电机的输出频率,以达到P的均分。若某台机组Q得不到均分,那么控制柜发出指令,变化同步发电机励磁系统的电压调节器的输出电流,使发电机输出电压的幅值变化,以获得对Q的均分。这就是所谓的“有功调频,无功调幅”。当然,这种调节和并联机组中各机的瞬时电压、频率和相位实时保持一致,是相辅相成的。

  3 柴油发电机组的电气装置

  柴油发电机组除了控制柜外,还安装有一些附属电气装置,对保障机组的随时起动、安全运行起着重要的作用。

  3.1 空气断路器

  柴油发电机组的同步发电机输出的电能,需要有一个控制装置,来管理它是否向负荷送电。除此而外,该装置还能对负荷电路上出现的过载(负荷电流超过发电机的额定电流)、短路和欠压(负荷引起输出电压低过额定电压)等现象执行自动切断电路,以保护发电机组。

  这个装置就是比仅有对电路接通(开)和关断作用的普通电气开关多出了对电源自动保护功能的空气断路器。这种断路器用于低压电路。它的接通和断开电路的两个触头(动触头与静触头),就是在空气中接触或分开动作的,动作中产生的电弧由灭弧栅消除。而不像用于高压电路的断路器要用油、惰性气体或真空来灭弧,所以叫做空气(中工作的)断路器俗称“空开”。

  它们的结构形式和对电路过流、欠压的响应范围,因要适应各种场合中电路的需要,而种类繁多。但其工作原理都大同小异。在柴油发电机组这个领域,常用塑壳式(也称装置式)和框架式(也称万能式)空气断路器作为同步发电机电能输出的开关。一般550kVA以下的机组采用塑壳式空气断路器,这种断路器每种规格的产品对欠压、过载和短路电流的响应值是固定的,它们通常安装在柴油发电机组的控制柜下面。而650kVA以上的机组则常用框架式空气断路器,它们是由几个功能模块在框架内装配而成的,每个模块对过载、短路和欠压的响应范围不同,这样就可以根据对电路保护的需要,灵活组合模块,使用方便。因为它们控制的电路电流都在630A以上,所以体积和重量都较大,当然其性能也更为优越,为此,被安装在一个单独的柜子里,称为电力控制柜。

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