柴油發(fā)電機組在國內(nèi)主要用于應(yīng)急供電的場所和沒有公共電網(wǎng)供電的地方。前者平時正常由公共電網(wǎng)供電,只是當(dāng)公共電網(wǎng)發(fā)生故障時,柴油發(fā)電機組投入運行供電,兩路電源互相隔離;后者依賴于柴油發(fā)電機組供電。兩種場合都不存在柴油發(fā)電機組與公共電網(wǎng)的并聯(lián)運行方式。近年來,一些已建或在建大型項目保安段的事故電源——備用柴油發(fā)電機組采用了與公共電網(wǎng)的并聯(lián)運行方式,在用電設(shè)備不停電的前提下,實現(xiàn)了備用柴油發(fā)電機組的帶載試驗和兩路電源之間不間斷切換的功能。本文就這種柴油發(fā)電機組的并網(wǎng)運行模式作了一些技術(shù)上的探討分析。
1、同步并網(wǎng)運行的條件
柴油發(fā)電機組與公共電網(wǎng)的并聯(lián)必須具備以下四個條件:
?。? )發(fā)電機的頻率和電網(wǎng)頻率相 同;
?。? )發(fā)電機和電網(wǎng)的電壓波形相 同;
?。?)發(fā)電機和電網(wǎng)電壓大小、相位相同 ;
?。?)發(fā)電機和電網(wǎng)的相序相同。
第2 條由發(fā)電機設(shè)計、制造自動滿足,第4條在機組完成安裝后滿足,只有第 1條和第3條必須在并網(wǎng)運行前每次都需要對機組進行調(diào)整。
2、并網(wǎng)運行的負(fù)載調(diào)整條件
并網(wǎng)運行的柴油發(fā)電機組,其輸出電壓、頻率基本被大容量電網(wǎng)鉗制為定值,調(diào)節(jié)柴油機油門和發(fā)電機勵磁電流的大小,可改變柴油發(fā)電機組負(fù)載的有功和無功的功率值,但這要求該機組單機運行時具備一定范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)頻率降和穩(wěn)態(tài)電壓降的特性,即在該機組并網(wǎng)運行時的轉(zhuǎn)速
- 有功功率特性和電壓 - 無功功率特性呈現(xiàn)為微微下斜的曲線(近似于直線)。
獨立供電的單臺柴油發(fā)電機組,其輸出頻率、電壓的大小則由柴油機油門的開度和發(fā)電機勵磁電流的大小決定,發(fā)出的有功功率和無功功率值由其所帶的實際負(fù)載決定,理論上要求該機組在其功率范圍內(nèi)具備穩(wěn)態(tài)零轉(zhuǎn)速降和穩(wěn)態(tài)零電壓降的特性,實際要求在柴油發(fā)電機組國家標(biāo)準(zhǔn)中有具體規(guī)定。
目前,國內(nèi)外中等及以上功率的柴油機和發(fā)電機基本上都分別配備了模擬式或數(shù)字式自動電子調(diào)速器和自動電子調(diào)壓器。極少數(shù)適配于中小功率柴油機的電子調(diào)速器型號為獨立運行版,即穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速降設(shè)置固化為零,不好調(diào)整,其它絕大多數(shù)型號均可在出廠調(diào)試時,根據(jù)柴油發(fā)電機的運行模式要求預(yù)先選擇設(shè)定好。斯坦福發(fā)電機標(biāo)配的自動調(diào)壓系統(tǒng)為獨立運行版,需選配安裝附加的調(diào)差電流互感器,才能投入并網(wǎng)運行。
3、并網(wǎng)運行時的安全與特殊保護并網(wǎng)運行的柴油發(fā)電機組在電網(wǎng)上的負(fù)載一般要求不超過其額定負(fù)載的90%,控制系統(tǒng)除具備常規(guī)的過電流保護功能
外,應(yīng)能夠設(shè)定機組有功功率和無功功率的運行上限故障動作保護值。此外,機組負(fù)載運行時要求平穩(wěn),出現(xiàn)快速負(fù)載變化應(yīng)有報警,從電網(wǎng)向機組轉(zhuǎn)移負(fù)載以及從機組向電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)載的速度不宜過快,負(fù)載轉(zhuǎn)移的最大速度應(yīng)有限制。
化工廠事故用柴油發(fā)電機組要求可運行于單機供電和并網(wǎng)供電兩種模式,所以在控制系統(tǒng)中必須考慮兩種運行模式的切換所帶來的對控制要求的變化,否則就會影響電網(wǎng)、機組和負(fù)載運行的安全性。
柴油發(fā)電機組以單機供電方式運行時,由于柴油發(fā)電機組為有限容量的發(fā)電裝置,其外部線路發(fā)生短路故障時的短路電流不大,故在選擇出口空氣斷路器時,短路遮斷容量只作最低要求,主要考慮的是對過電流及短路電流故障保護動作的選
擇性。并網(wǎng)運行的柴油發(fā)電機組出口發(fā)生短路故障時,由于電網(wǎng)近乎于無限容量裝 置,故產(chǎn)生的短路沖擊電流非常大,化工廠內(nèi)的低壓側(cè)短路電流會達到
40KA 以上,所以應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)提供的參數(shù)來選擇出口空氣開關(guān)的分?jǐn)嗄芰Α?br/>
并網(wǎng)運行的柴油發(fā)電機組一旦發(fā)生故障原因所導(dǎo)致的柴油機供油切斷,并不會馬上自動停機,發(fā)電機反而從電網(wǎng)吸收有功電能,轉(zhuǎn)入電動機運行方式,驅(qū)動柴油機繼續(xù)運轉(zhuǎn),如果此過程持續(xù)下去會導(dǎo)致柴油發(fā)電機組的損壞,故控制系統(tǒng)必須設(shè)立逆功率保護。當(dāng)然,如果由于并網(wǎng)前柴油發(fā)電機組的頻率略低于電網(wǎng)頻率,那并網(wǎng)瞬間造成的少量逆功也是正常的,逆功率保護應(yīng)有選擇性?!?br/>
柴油機驅(qū)動功率一定,改變發(fā)電機的勵磁電流,則可以調(diào)節(jié)并網(wǎng)機組的無功功率的輸出,通常情況下,控制發(fā)電機以額定功率因素下的感性無功功率輸出。當(dāng)然,減少發(fā)電機的勵磁電流或并網(wǎng)前發(fā)電機的電壓低于電網(wǎng)電壓,也會從電網(wǎng)上吸收感性無功功率,吸收過大的感性無功功率會造成機組運行的穩(wěn)定性變差,所以,應(yīng)設(shè)有容性功率因素限制值的報警功能。
4、并網(wǎng)運行方式的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景
應(yīng)該說,柴油發(fā)電機組的并網(wǎng)運行技術(shù)在國外是成熟領(lǐng)先的,有非常專業(yè)的公司生產(chǎn)與此相關(guān)的控制功能產(chǎn)品,如:美國 WOODWARD 公司的
EGCP-II 和GCP30、英國 DEEPSEA 公司的增強型5 5 0 、丹麥 D E I F 公司的 G P C 、捷克COMAP 公司
IN-TEL 和 IGEN
等,這些產(chǎn)品基本上都采用了先進的數(shù)字控制制造技術(shù),集成有機組的控制保護、同步并網(wǎng)控制、有功和無功負(fù)載控制、遠方通訊等多項功能,操作與編程方便,應(yīng)用安全、可靠,既可以應(yīng)用于機組自動并網(wǎng),也可應(yīng)用于多機組的自動并聯(lián)。相比而言,國內(nèi)目前在這方面開發(fā)比較滯后,只有個別模擬型并車控制器,功能單一,控制精度不高,使用也不太方便。
以前一些化工廠內(nèi)備用柴油發(fā)電機組安裝了人工并網(wǎng)裝置,即調(diào)速、調(diào)壓過程由人為操縱,操作員通過觀察同步表、功率表、功率因數(shù)表來完成并網(wǎng)空氣開關(guān)的投合和負(fù)載控制的任務(wù),這種方式需要操作員擁有較高的技術(shù)素質(zhì),這種并車裝置投入實際投入運行的并不多。隨著柴油發(fā)電機組的并網(wǎng)運行技術(shù)的引進與消化,近年來一些化工廠陸續(xù)采用了自動并網(wǎng)技術(shù),人工完成的操作過程由事先設(shè)定的程序模式固化自動實現(xiàn),降低了人為操作失誤帶來的風(fēng)險,取得了很好的效果。
柴油發(fā)電機組并網(wǎng)運行方式和獨立運行方式相比,雖然運行的電氣環(huán)境不同,控制系統(tǒng)的復(fù)雜度、安全性、制造成本較單機運行有所增加,但對停電時間有嚴(yán)格限制的化工廠保安電源場所,允許網(wǎng)電與柴油發(fā)電機組并網(wǎng)運行可以說是一個比較好的解決方案。并網(wǎng)與解列的過程簡述如下:化工廠網(wǎng)電保安段電源故障,柴油發(fā)電機組應(yīng)急啟動柴油發(fā)電機出口開關(guān)合閘給保安段供電,當(dāng)保安段網(wǎng)電電源恢復(fù),操作員給并機控制裝置發(fā)送網(wǎng)電與柴油發(fā)電機組發(fā)電并列請求信號,并機裝置給柴油發(fā)電機組自動調(diào)速、調(diào)壓與網(wǎng)電校同期,達同步脈沖合閘點后,給網(wǎng)電保安段斷路器發(fā)同期合閘指令,網(wǎng)電與柴油發(fā)電機組并列,并列后柴油發(fā)電機組運行于固定功率模式,即柴油發(fā)電機組運行在不超過其額定功率的方式下,這是由并機裝置中的負(fù)載分配控制單元來完成的。負(fù)載分配控制單元通過測量機組功率來調(diào)頻調(diào)載達到控制負(fù)荷的目的;柴油發(fā)電機組出口斷路器的解列是操作員給一個解列請求信號,自動并車裝置控制柴油發(fā)電機組平滑降速把保安段負(fù)荷平滑轉(zhuǎn)移到網(wǎng)電并檢測
到柴油發(fā)電機組負(fù)荷為其額定負(fù)荷的
5%后,將柴油發(fā)電機組出口開關(guān)分閘解列,這樣減少保安段二次停電的發(fā)生,用電設(shè)備可以在無須失電的情況下,實現(xiàn)機組電與市電之間無縫隙的過渡切換。
對于燒機油現(xiàn)象,可以通過在換機油的時候順便加入一些恢復(fù)劑來解決。如果情況嚴(yán)重,請將發(fā)動機拆卸。必須定期維護發(fā)動機,更換機油,更換三濾,另外定期檢查,平時發(fā)現(xiàn)故障及時消除,保證發(fā)動機始終處于良好運行狀態(tài):
1,經(jīng)常去檢查并緊固零件。發(fā)電機出租柴油機或汽油機在使用發(fā)動機時受到?jīng)_擊和負(fù)荷不平衡的影響,螺栓和螺母容易松動,所有部件的調(diào)節(jié)螺栓都要仔細(xì)檢查。
以免造成因松動餓日損壞機件。氣門間隙、供油提前角、噴油壓力以及點火正時等都應(yīng)及時檢查、調(diào)整以保證發(fā)動機經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這樣才能節(jié)省燃油,延長發(fā)動機的使用壽命。
2、保持油凈、水凈、氣凈和機體凈。燃油不純凈,可使精密配合機件磨損,配合間隙增大,造成漏油、滴油、供電壓力降低、間隙變大,甚至造成油路堵塞、抱軸燒瓦等嚴(yán)重故障;若空氣中含有大量塵土,將會加速缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損;若冷卻水不純凈。會使冷卻后水垢增加,妨礙發(fā)動機散熱,潤滑條件變差,機件磨損嚴(yán)重;若肌體外表不凈,會使機體手到腐蝕,縮短使用壽命。
3、保證油足、水足、空氣足。若汽油和空氣供應(yīng)不及時或中斷,就會出現(xiàn)啟動困難、燃燒不良、功率下降、發(fā)動機不能政策運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象;若機油供應(yīng)不足或中斷,會使發(fā)動機潤滑不良、機件磨損嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象;若冷水卻水不足,會使機溫過高。
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