【摘要】發(fā)電機電控部分由轉(zhuǎn)速控制器、勵磁控制板、同步指示器、功率分配和并網(wǎng)保護單元這幾大部分組成。由這幾部分實現(xiàn)柴油發(fā)電機電控功能。
【關(guān)鍵詞】調(diào)速模塊；調(diào)壓模塊；并網(wǎng)保護單元
1、轉(zhuǎn)速控制
轉(zhuǎn)速控制器通過對柴油機轉(zhuǎn)速的調(diào)整來控制發(fā)電機的發(fā)電電壓和發(fā)電頻率，使發(fā)電機達到發(fā)電要求。下面以2301A速度控制器為例介紹。
1.1怠速和額定轉(zhuǎn)速
怠速是指柴油機機在無負(fù)荷的情況下運轉(zhuǎn)，只需克服自身內(nèi)部機件的摩擦阻力，不對外輸出功率。維持發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速；額定轉(zhuǎn)速指柴油機在工作狀態(tài)下，對外輸出做功時的轉(zhuǎn)速。
1.2提速時間
柴油機從怠速加至額定轉(zhuǎn)速的時間，可調(diào)范圍（1—22s），第一次啟動設(shè)置成最大值位置，減小RAMP TIME時需要考慮不能產(chǎn)生過大的轉(zhuǎn)速過沖。
1.3啟動最小燃油量
即柴油機每次啟動時的最小噴油量，這個噴油量只要能夠滿足柴油機啟動需求即可，啟動柴油機觀察排煙量做適當(dāng)調(diào)整。
1.4動態(tài)穩(wěn)定性
即電力系統(tǒng)受到較大的干擾后，在自動裝置參與調(diào)節(jié)和控制的作用下，系統(tǒng)進入一新的穩(wěn)定狀態(tài)并重新保持穩(wěn)定運行的能力。增加GAIN獲得較快的瞬態(tài)響應(yīng)，在負(fù)荷擾動時要減小轉(zhuǎn)速的過沖，增加RESET，在負(fù)荷擾動時要加快轉(zhuǎn)速的回歸，減小RESET。
1.5 DROOP值
DROOP值為一個百分?jǐn)?shù)即DROOP=（空載速度-滿載速度）*100%/空載速度。是為保持機組并列運行穩(wěn)定，運行于孤立總線的設(shè)備常常需要設(shè)置一個DROOP值。過大的DROOP值將會導(dǎo)致突然卸載時發(fā)動機超速，負(fù)荷變化時機組反映過慢，太小的DROOP值將會導(dǎo)致機組運行不穩(wěn)定。速度控制器連接可變電阻和PPU相連實現(xiàn)DROOP值控制轉(zhuǎn)速。
以上的速度反饋信號通過位于柴油機旋轉(zhuǎn)的正時輪齒的圓周上的速度傳感器采集，正時輪上有一定數(shù)量的鋸齒，除正時點處齒輪寬度不同外，圓周上其余部分齒輪分布均勻，當(dāng)正時輪旋轉(zhuǎn)時，齒與傳感器產(chǎn)生一個脈沖寬度調(diào)節(jié)PWM脈沖信號，速度傳感器將這個1—30V的電信號傳送給速度控制器作為反饋。調(diào)速執(zhí)行信號將一個0—20mA電流信號傳送給柴油機控制器ECU，由ECU控制柴油機噴油量、進氣量等參數(shù)進行轉(zhuǎn)速調(diào)整。
2、勵磁控制 DECS-100
勵磁控制是通過調(diào)整勵磁電流調(diào)整發(fā)電電壓，達到快速精確控制。對于大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱，因此在大容量發(fā)電機中，采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，即主勵磁機是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。交流主勵磁機的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機經(jīng)靜止的晶閘管整流器后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。下面以DECS-100勵磁板介紹。
DECS-100勵磁板具有發(fā)電機過壓、電壓檢測失去、勵磁繞組過電壓（過磁關(guān)斷）保護、過磁限制、低磁限制和控制發(fā)電機電壓或勵磁電流上升到給定值時間的軟啟動。
勵磁板的模擬量輸入信號母線電壓檢測，發(fā)電機電壓檢測，用于電壓反饋和計算發(fā)電機頻率。B相電流檢測，用于計算B相線電流有效值，計算發(fā)電機相角，調(diào)壓和VAR/PF控制。輔助輸入（輔助調(diào)整A、B）接受來自PPU的電壓調(diào)整信號，調(diào)整DECS-100運行給定值（-3V—3VDC，±30%）。功率電源輸出部分勵磁電壓（+F，-F）為勵磁機的勵磁繞組提供一個可控電流。DECS-100采用這個信號計算勵磁電壓的數(shù)值，用于系統(tǒng)保護。繼電器輸出為常開不帶閉鎖的公共報警繼電器輸出點。RS-232通訊接口，九針陰連接器，光電隔離，用戶編程接口。
由于勵磁故障發(fā)電機升不起電壓故障多發(fā)生在旋轉(zhuǎn)整流器個別斷.短路，線頭脫落，勵磁板等原因。
3、同步指示器（CSQ-3）
CSQ-3是基于微處理技術(shù)的儀器，提供控制發(fā)電機與主電網(wǎng)同步相關(guān)參數(shù)的顯示，通過測量及比較發(fā)電機和主電網(wǎng)的電壓、頻率以及相角，可用于所有手動/半自動同步控制的場合。通過面板可進行相位窗口Δφ、電壓差ΔU、同步繼電器延時Td及同步脈沖長度TR等參數(shù)的設(shè)定。
紅色LED的旋轉(zhuǎn)循環(huán)顯示頻率差，旋轉(zhuǎn)越快表示頻率差越大，每秒旋轉(zhuǎn)一圈相當(dāng)于1Hz的頻率差。亮的紅色LED位置顯示發(fā)電機和主電網(wǎng)的電壓相位差，36個LED表示0-360度相角，零點位于時鐘12點位置。儀表自動檢測/計算同步參數(shù)是否在預(yù)設(shè)的同步范圍內(nèi)。
CSQ-3實現(xiàn)手動操作合閘。工作模式開關(guān)在手動位置，到額定轉(zhuǎn)速后手動調(diào)節(jié)電壓和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)開關(guān)，使電壓和頻率達到額定。觀察同步指示器的紅色指示燈慢速旋轉(zhuǎn)，正上方的指示燈亮?xí)r，按下同步合閘按鈕合閘。
4、并網(wǎng)保護單元功率分配器（PPU）
PPU基于微處理器技術(shù)集成了發(fā)電機同步運行及同步之后所有必要的控制和保護。緊湊設(shè)計的發(fā)電機控制器，能控制獨立運行，并聯(lián)運行的機組，與主網(wǎng)并聯(lián)和發(fā)電機的、短路、過流、逆功保護。
標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電機保護功能有：逆功保護和過電流保護。其中發(fā)電機逆功保護可設(shè)定范圍為額定功率的0%—50%，通常設(shè)置為5%。延時保護時間為0.1s—100s，通常設(shè)置為10s。發(fā)電機過流保護可設(shè)定范圍為額定功率的50%—200%，通常設(shè)置為115%。延時保護時間為0.1s—100s，通常設(shè)置為10s。PPU還具有其他可選功能如過壓保護，欠壓保護過頻保護，欠頻保護，過載保護，電流不平衡保護，電壓不平衡保護，主網(wǎng)保護等。這些保護可以有效的保護發(fā)電機和電網(wǎng)的供電質(zhì)量。
發(fā)電機并網(wǎng)采用準(zhǔn)同期法并列時，必須應(yīng)滿足相序相同和波形相似，電壓、頻率，相位相同這3個條件，一般當(dāng)電壓相差在±10%以內(nèi)時，沖擊電流不太大，對發(fā)電機也沒有什么危險。如果并列時電壓相差較多，那么在并列時除了產(chǎn)生很大的電流沖擊外，還會使系統(tǒng)電壓下降，可能造成事故。一般在并列時，應(yīng)使待并發(fā)電機的電壓稍高于系統(tǒng)電壓。如果待并發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓的相位不同，并列時引起的沖擊電流將產(chǎn)生同期力矩，使并網(wǎng)發(fā)電機立刻牽入同步。如果相位差在土10%以內(nèi)時，產(chǎn)生的沖擊電流和同期力矩不會造成嚴(yán)重影響。如果相位差很大時，沖擊電流和同期力矩將很大，可能達到三相短路電流的2倍，它將使定子端和轉(zhuǎn)軸受到一個很大的沖擊應(yīng)力，可能造成定子端部繞組嚴(yán)重變形，聯(lián)軸器螺栓被剪斷等嚴(yán)重后果。如果待并網(wǎng)發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率差值在0.5—1Hz之間不會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，如果差值較大就會對電網(wǎng)的供電質(zhì)量和設(shè)備造成影響。
各個發(fā)電機PPU之間通過Modbus通訊協(xié)議控制并網(wǎng)時的自動調(diào)節(jié)同步、并網(wǎng)后的發(fā)電機之間的功率分配。各自PPU通過向GOV和AVR輸送±20mA的電信號控制柴油機轉(zhuǎn)速和勵磁量和頻率控制。
以上幾大功能模塊實現(xiàn)了柴油發(fā)電機的單機發(fā)電、并網(wǎng)發(fā)電的電控部分和各種發(fā)電機保護，使發(fā)電機能夠安全穩(wěn)定的運行。
參考文獻
[1]ABB大學(xué).ABB電控系統(tǒng)操作培訓(xùn)，2008.6
[2]王洪明，喬德軍.《發(fā)電機故障排查手冊》
作者簡介
盧凱挺（1986- ），男，漢族，黑龍江綏化，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，主要從事電氣維護。
400-666-9137???????028-85087827???????85087127
QQ在線咨詢
85254093@qq.com 
400-666-9137