兩臺(tái)75kW柴油發(fā)電機(jī)組合閘線路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王德朋

摘要：使用GPC控制器設(shè)計(jì)并安裝了兩臺(tái)75kW機(jī)組的合閘線路，通過此線路可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的顯示、機(jī)組的保護(hù)、單機(jī)合閘、單機(jī)分閘、機(jī)組并聯(lián)、機(jī)組解列，在并聯(lián)運(yùn)行過程中保證功率平均分配。

關(guān)鍵詞：75kW柴油發(fā)電機(jī) 組合閘線路 GPC控制器

引言

柴油發(fā)電機(jī)的主要功能是通過柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向負(fù)載提供電能，一般作為市電的備用電源。柴油發(fā)電機(jī)組是由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括各種控制器和電氣元件，通過操作控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的各種功能。

一、機(jī)組的基本情況

本系統(tǒng)中是采用相同的兩臺(tái)75KW發(fā)電機(jī)組來供電，機(jī)組使用的是東風(fēng)康明斯生產(chǎn)的EQ6BT柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，功率為90kW，驅(qū)動(dòng)一臺(tái)75KW三相同步交流發(fā)電機(jī)，額定電壓400V，柴油機(jī)使用ESD5500電子調(diào)速器（EFC），發(fā)電機(jī)使用SX440型自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）。

二、主要控制器

本系統(tǒng)中采用丹麥戴夫公司（DEIF）生產(chǎn)的GPC控制器，GPC控制器主要用于陸用發(fā)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)的控制和保護(hù)，也可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)組并聯(lián)或機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的控制和保護(hù)。GPC采用基于微處理器的控制單元，一體式緊湊設(shè)計(jì)，主要由控制器本體和顯示面板組成，控制器本體上的控制端子通過與外部電氣元件的連接實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的控制；顯示面板主要顯示機(jī)組參數(shù)如水溫、油壓、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率等，同時(shí)可以從顯示面板設(shè)置機(jī)組的參數(shù)。

機(jī)組的斷路器采用正泰公司生產(chǎn)的NM8S-100型，具備失壓、欠壓、過載和短路保護(hù)，通過外加的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和輔助觸頭實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制，如圖1的QFl，其中P1、P2端子為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)電源，S1為控制公共端，S2和S4分別為合閘控制端子和分閘控制端子。

三、機(jī)組操作控制原理

本系統(tǒng)有兩臺(tái)機(jī)組構(gòu)成，分別為1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組使用一個(gè)GPC，分別為GPCI和GPC2，每臺(tái)機(jī)組的控制系統(tǒng)的控制線路是完全相同的，以1號(hào)機(jī)組為例，如圖1所示。

（1）基本設(shè)置。如圖1所示，首先進(jìn)行外部設(shè)置，使控制器的48、49、51、52端子接24V直流接電源，此時(shí)GPC設(shè)置為并機(jī)運(yùn)行模式，自動(dòng)分配有功和無功功率。同時(shí)通過GPC顯示面板設(shè)置相關(guān)參數(shù)，主要包括額定轉(zhuǎn)速、保護(hù)水溫、保護(hù)油壓、保護(hù)轉(zhuǎn)速、額定功率、額定電壓、額定電流、逆功率等內(nèi)容。

（2）參數(shù)的輸入與顯示。如圖1所示，水溫傳感器、油壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器分別把信號(hào)輸入到GPC的105、104、108端子，106端子為各個(gè)傳感器信號(hào)的公共接地端。發(fā)電機(jī)電流通過電流互感器輸入到73-78端子，發(fā)電機(jī)電壓輸入到79、81、83端子，母線電壓輸入到83、85、87端子。以上信號(hào)輸入到GPC中，在面板上顯示出來，同時(shí)根據(jù)要求發(fā)出控制信號(hào)。

（3）轉(zhuǎn)速與電壓的手動(dòng)調(diào)整。如圖1所示，SB1與SB2兩個(gè)按鈕分別為電壓、轉(zhuǎn)速調(diào)整按鈕，SB1與SB2是兩個(gè)雙位旋轉(zhuǎn)按鈕，可以進(jìn)行左右旋轉(zhuǎn)，需要調(diào)整電壓的時(shí)候，可以操作SB1按鈕，若向左轉(zhuǎn)即接通100號(hào)線和108號(hào)線，24V信號(hào)輸入到GPCI的44號(hào)端子，GPCI接到升速信號(hào)后，輸出-20mA-20mA的電流信號(hào)到電阻板，電阻板把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為-5V-5V輸入到EFC（電子調(diào)速器）的遠(yuǎn)程控制端子7、13，從而控制EFC使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，松開SB1，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，如果想降低轉(zhuǎn)速，可以操作SB1按鈕向右旋轉(zhuǎn)即接通100號(hào)線和109號(hào)線。調(diào)壓的調(diào)整操作與轉(zhuǎn)速的調(diào)整相同，只不過通過操作SB2是由GPCI控制AVR（電壓調(diào)節(jié)器）完成。

（4）合閘（并機(jī)）與分閘（解列）。在單機(jī)合閘時(shí)，按下SB3，GPCI接到合閘指令后輸出一個(gè)24V電壓到KA2線圈，KA2觸頭閉合，此時(shí)斷路器上的124號(hào)線與129號(hào)線接通，斷路器合閘，若果此時(shí)母線上有一臺(tái)機(jī)組在供電，應(yīng)按住SB3不動(dòng)，此時(shí)GPCI會(huì)通過66、67、70、71號(hào)線自動(dòng)調(diào)整待并機(jī)組的電壓與轉(zhuǎn)速，使待并機(jī)組與發(fā)電機(jī)組達(dá)到同步，同步后，GPCI輸出一個(gè)24V電壓到KA2線圈，控制機(jī)組合閘，完成并車，此時(shí)QFl和QF3（2號(hào)機(jī)組的斷路器）的輔助出頭都閉合使25號(hào)端子持續(xù)得電，通過兩臺(tái)機(jī)組問的負(fù)載分配線144、145和146保證兩臺(tái)機(jī)組有功、無功合理分配。分閘較為簡單，不管是單機(jī)供電和并聯(lián)供電，按下SB3按鈕，直接控制KA3線圈使斷路器分閘，同時(shí)把分閘信號(hào)輸入到GPCI即可。

（5）機(jī)組保護(hù)。當(dāng)機(jī)組監(jiān)測到故障，即監(jiān)測到輸入?yún)?shù)不在要求范圍內(nèi)時(shí)，通過5、6端子使燈HL2得電，發(fā)出故障警報(bào)，同時(shí)KAl線圈得電，KAl常開觸頭閉合使機(jī)組斷路器分閘，常閉觸頭斷開使EFC斷電，柴油機(jī)斷油停機(jī)，實(shí)現(xiàn)了故障保護(hù)，要想再次啟動(dòng)機(jī)組合閘必須使故障復(fù)位。

四、結(jié)論

線路設(shè)計(jì)安裝完成后，起動(dòng)機(jī)組進(jìn)行試機(jī)，進(jìn)行加減負(fù)載實(shí)驗(yàn)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)能控制在1%，而靜態(tài)電壓調(diào)整率低于1%，同時(shí)機(jī)組并聯(lián)后能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，且能平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移有功功率，有功功率和無功功率平均分配，且有功功率和無功功率分配差度不大于10%，符合發(fā)電機(jī)組使用要求。