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柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)化與并機(jī)原理

一、自動(dòng)化系統(tǒng)

柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)化主要依靠控制器和自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（ATS） 配合完成。

控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市電狀態(tài)。市電中斷后，控制器不會(huì)立刻啟動(dòng)，而是延時(shí)確認(rèn)幾秒，排除瞬時(shí)波動(dòng)，然后向發(fā)電機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令。若第一次啟動(dòng)失敗，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)嘗試第二、第三次，三次失敗則鎖定報(bào)警。

發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后，控制器檢測(cè)電壓和頻率是否穩(wěn)定。達(dá)標(biāo)后，控制器向自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)發(fā)送合閘指令。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)執(zhí)行“先斷后通”原則——先將負(fù)載與市電完全斷開(kāi)，確認(rèn)斷開(kāi)后再接通發(fā)電機(jī)側(cè)，防止市電與發(fā)電機(jī)電源瞬間并聯(lián)短路。

當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同樣延時(shí)確認(rèn)市電穩(wěn)定，然后將負(fù)載切回市電。此時(shí)發(fā)電機(jī)會(huì)空載運(yùn)行三到五分鐘進(jìn)行冷卻，隨后自動(dòng)停機(jī)。

運(yùn)行過(guò)程中，控制器持續(xù)監(jiān)測(cè)油壓、水溫、電壓、頻率等參數(shù)。一旦出現(xiàn)油壓過(guò)低、水溫過(guò)高或電氣故障，控制器立即報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)強(qiáng)制停機(jī)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

二、并機(jī)原理

多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，核心難點(diǎn)在于合閘瞬間的同步控制。并機(jī)必須滿足四個(gè)條件：電壓相等、頻率相等、相位一致、相序一致。其中相位一致最為關(guān)鍵。若條件不滿足強(qiáng)行合閘，會(huì)產(chǎn)生巨大的環(huán)流（不經(jīng)過(guò)負(fù)載、直接在兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間流動(dòng)的短路電流），嚴(yán)重時(shí)燒毀繞組。

安全并機(jī)的方法是“準(zhǔn)同步法”。自動(dòng)同步裝置檢測(cè)母線與待并機(jī)組的電壓、頻率和相位差，通過(guò)微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)油門使待并機(jī)組狀態(tài)向母線靠攏。當(dāng)雙方電壓差、頻率差均在允許范圍內(nèi)，且相位差接近零度的瞬間，裝置自動(dòng)發(fā)出合閘指令。實(shí)際操作中，常讓待并機(jī)組頻率略高于母線約零點(diǎn)一到零點(diǎn)三赫茲，確保合閘后立即承擔(dān)少量正向功率，避免逆功。

并機(jī)成功后，由自動(dòng)負(fù)荷分配器根據(jù)各機(jī)組額定容量按比例分配負(fù)載。它實(shí)時(shí)檢測(cè)總負(fù)載和各機(jī)組出力情況，動(dòng)態(tài)微調(diào)油門，使功率均衡分配，防止個(gè)別機(jī)組過(guò)載或輕載。

三、常用并機(jī)運(yùn)行模式

按需啟動(dòng)：系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)載大小自動(dòng)決定運(yùn)行機(jī)組數(shù)量。負(fù)載高時(shí)增開(kāi)機(jī)組并入，負(fù)載低時(shí)解列并停掉多余機(jī)組。

均衡運(yùn)行：并聯(lián)的機(jī)組輪換承擔(dān)主要負(fù)載，平衡各機(jī)組的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)整體壽命。

全開(kāi)并機(jī)：所有機(jī)組同時(shí)啟動(dòng)，哪臺(tái)先完成電壓和頻率建立就先合閘供電，其余機(jī)組隨后逐一同期并入。

四、系統(tǒng)架構(gòu)

大型并機(jī)系統(tǒng)多采用分布式控制架構(gòu)。每臺(tái)機(jī)組配備獨(dú)立控制器，控制器之間通過(guò)通信總線連接，協(xié)調(diào)并機(jī)和負(fù)荷分配。這種架構(gòu)可靠性高，單臺(tái)控制器故障不影響其他機(jī)組運(yùn)行，擴(kuò)展也更方便。