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發(fā)電機電控簡(jiǎn)介

  【摘要】發(fā)電機電控部分由轉速控制器、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(shí)現柴油發(fā)電機電控功能。 
  【關(guān)鍵詞】調速模塊;調壓模塊;并網(wǎng)保護單元 
  1、轉速控制 
  轉速控制器通過(guò)對柴油機轉速的調整來(lái)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怠速和額定轉速 
  怠速是指柴油機機在無(wú)負荷的情況下運轉,只需克服自身內部機件的摩擦阻力,不對外輸出功率。維持發(fā)動(dòng)機穩定運轉的最低轉速;額定轉速指柴油機在工作狀態(tài)下,對外輸出做功時(shí)的轉速。 
  1.2提速時(shí)間 
  柴油機從怠速加至額定轉速的時(shí)間,可調范圍(1—22s),第一次啟動(dòng)設置成最大值位置,減小RAMP TIME時(shí)需要考慮不能產(chǎn)生過(guò)大的轉速過(guò)沖。 
  1.3啟動(dòng)最小燃油量 
  即柴油機每次啟動(dòng)時(shí)的最小噴油量,這個(gè)噴油量只要能夠滿(mǎn)足柴油機啟動(dòng)需求即可,啟動(dòng)柴油機觀(guān)察排煙量做適當調整。 
  1.4動(dòng)態(tài)穩定性 
  即電力系統受到較大的干擾后,在自動(dòng)裝置參與調節和控制的作用下,系統進(jìn)入一新的穩定狀態(tài)并重新保持穩定運行的能力。增加GAIN獲得較快的瞬態(tài)響應,在負荷擾動(dòng)時(shí)要減小轉速的過(guò)沖,增加RESET,在負荷擾動(dòng)時(shí)要加快轉速的回歸,減小RESET。 
  1.5 DROOP值 
  DROOP值為一個(gè)百分數即DROOP=(空載速度-滿(mǎn)載速度)*100%/空載速度。是為保持機組并列運行穩定,運行于孤立總線(xiàn)的設備常常需要設置一個(gè)DROOP值。過(guò)大的DROOP值將會(huì )導致突然卸載時(shí)發(fā)動(dòng)機超速,負荷變化時(shí)機組反映過(guò)慢,太小的DROOP值將會(huì )導致機組運行不穩定。速度控制器連接可變電阻和PPU相連實(shí)現DROOP值控制轉速。 
  以上的速度反饋信號通過(guò)位于柴油機旋轉的正時(shí)輪齒的圓周上的速度傳感器采集,正時(shí)輪上有一定數量的鋸齒,除正時(shí)點(diǎn)處齒輪寬度不同外,圓周上其余部分齒輪分布均勻,當正時(shí)輪旋轉時(shí),齒與傳感器產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度調節PWM脈沖信號,速度傳感器將這個(gè)1—30V的電信號傳送給速度控制器作為反饋。調速執行信號將一個(gè)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(jìn)氣量等參數進(jìn)行轉速調整。 
  2、勵磁控制 DECS-100 
  勵磁控制是通過(guò)調整勵磁電流調整發(fā)電電壓,達到快速精確控制。對于大容量的同步發(fā)電機,其勵磁電流達到數千安培,使得集電環(huán)嚴重過(guò)熱,因此在大容量發(fā)電機中,采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉整流器勵磁系統,即主勵磁機是旋轉電樞式三相同步發(fā)電機,旋轉電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉的硅整流器整流后,直接送到主發(fā)電機的轉子勵磁繞組。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。由于這種勵磁系統取消了集電環(huán)和電刷裝置,提高了系統運行的穩定性。下面以DECS-100勵磁板介紹。 
  DECS-100勵磁板具有發(fā)電機過(guò)壓、電壓檢測失去、勵磁繞組過(guò)電壓(過(guò)磁關(guān)斷)保護、過(guò)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(shí)間的軟啟動(dòng)。 
  勵磁板的模擬量輸入信號母線(xiàn)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(xiàn)電流有效值,計算發(fā)電機相角,調壓和VAR/PF控制。輔助輸入(輔助調整A、B)接受來(lái)自PPU的電壓調整信號,調整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(gè)可控電流。DECS-100采用這個(gè)信號計算勵磁電壓的數值,用于系統保護。繼電器輸出為常開(kāi)不帶閉鎖的公共報警繼電器輸出點(diǎn)。RS-232通訊接口,九針陰連接器,光電隔離,用戶(hù)編程接口。 
  由于勵磁故障發(fā)電機升不起電壓故障多發(fā)生在旋轉整流器個(gè)別斷.短路,線(xiàn)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)參數的顯示,通過(guò)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(dòng)/半自動(dòng)同步控制的場(chǎng)合。通過(guò)面板可進(jìn)行相位窗口Δφ、電壓差ΔU、同步繼電器延時(shí)Td及同步脈沖長(cháng)度TR等參數的設定。 
  紅色LED的旋轉循環(huán)顯示頻率差,旋轉越快表示頻率差越大,每秒旋轉一圈相當于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(gè)LED表示0-360度相角,零點(diǎn)位于時(shí)鐘12點(diǎn)位置。儀表自動(dòng)檢測/計算同步參數是否在預設的同步范圍內。 
  CSQ-3實(shí)現手動(dòng)操作合閘。工作模式開(kāi)關(guān)在手動(dòng)位置,到額定轉速后手動(dòng)調節電壓和轉速調節開(kāi)關(guān),使電壓和頻率達到額定。觀(guān)察同步指示器的紅色指示燈慢速旋轉,正上方的指示燈亮時(shí),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(guò)流、逆功保護。 
  標準發(fā)電機保護功能有:逆功保護和過(guò)電流保護。其中發(fā)電機逆功保護可設定范圍為額定功率的0%—50%,通常設置為5%。延時(shí)保護時(shí)間為0.1s—100s,通常設置為10s。發(fā)電機過(guò)流保護可設定范圍為額定功率的50%—200%,通常設置為115%。延時(shí)保護時(shí)間為0.1s—100s,通常設置為10s。PPU還具有其他可選功能如過(guò)壓保護,欠壓保護過(guò)頻保護,欠頻保護,過(guò)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)采用準同期法并列時(shí),必須應滿(mǎn)足相序相同和波形相似,電壓、頻率,相位相同這3個(gè)條件,一般當電壓相差在±10%以?xún)葧r(shí),沖擊電流不太大,對發(fā)電機也沒(méi)有什么危險。如果并列時(shí)電壓相差較多,那么在并列時(shí)除了產(chǎn)生很大的電流沖擊外,還會(huì )使系統電壓下降,可能造成事故。一般在并列時(shí),應使待并發(fā)電機的電壓稍高于系統電壓。如果待并發(fā)電機電壓與系統電壓的相位不同,并列時(shí)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?xún)葧r(shí),產(chǎn)生的沖擊電流和同期力矩不會(huì )造成嚴重影響。如果相位差很大時(shí),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,它將使定子端和轉軸受到一個(gè)很大的沖擊應力,可能造成定子端部繞組嚴重變形,聯(lián)軸器螺栓被剪斷等嚴重后果。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(huì )對電網(wǎng)產(chǎn)生影響,如果差值較大就會(huì )對電網(wǎng)的供電質(zhì)量和設備造成影響。 
  各個(gè)發(fā)電機PPU之間通過(guò)Modbus通訊協(xié)議控制并網(wǎng)時(shí)的自動(dòng)調節同步、并網(wǎng)后的發(fā)電機之間的功率分配。各自PPU通過(guò)向GOV和AVR輸送±20mA的電信號控制柴油機轉速和勵磁量和頻率控制。 
  以上幾大功能模塊實(shí)現了柴油發(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)電機能夠安全穩定的運行。 
  參考文獻 
  [1]ABB大學(xué).ABB電控系統操作培訓,2008.6 
  [2]王洪明,喬德軍.《發(fā)電機故障排查手冊》 
  作者簡(jiǎn)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。



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