康明斯发电机组并联操作与解除
摘要：使用多台柴油发电机的同时并行配置运行是大型数据中心、公共设施、制造工厂等关键任务设施第一选择，即为柴油发电机术语中同步并列的含义。并联的条件是每台柴油发电机的频率、相位和电压必须匹配，这可以用示波器上的正弦波来说明。柴油发电机组并机运行，具有控制系统经济、简单、灵活、方便，安全、可靠等优势特点，可以满足用户动态负载的要求和需要。
⼀、并车条件
柴油发电机并车时，必须满⾜下列条件：
1、电压条件待并发电机的电压与运⾏发电机的电压⼤⼩相等。
2、频率条件待并发电机的频率与运⾏发电机的频率数值相等。
3、相位条件待并发电机的电压相位与运⾏发电机的电压相位⼀致。
并车操作就是要检测和调整待并发电机的电压、频率和相位，使之在满⾜上述三个条件的瞬间合上主开关(简称合闸)，使待并发电机投⼊运⾏。
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图1 柴油发电机组并机系统示意图 |
图2 柴油发电机组并机原理图 |
⼆、并联操作⽅式
以3台康明斯发电机组并机为例，下列为操作步骤：
1、基本⼿动功能(⼿动)
选择基本⼿动功能时，将功能选择开关置于⼿动功能位置。
（1）⾸台的投⼊
① 选择⼯作发电机组后，在机旁或集控实启动柴油机，待电压建⽴起来以后，电压表指⽰电压正确，频率表指⽰频率正确，“主开关分闸指⽰”灯亮。
② 按下市电分闸按钮，使市电停⽌向汇流排供电，再按下主发电机主开关合闸按钮，主发电机投⼊供电，“主开关合闸指⽰”灯亮，正常供电。
提⽰：当市电向汇流排供电时，按下主发电机合闸按钮会使市电⾃动分离。
（2）第2和第3台的投⼊
① 当汇流排由主发电机供电时，投⼊其余主发电机时，需经过整步操作才能将其余发电机组并⽹发电。
② 启动待并发电机组，待电压建⽴起来以后，电压表指⽰电压正确，频率表指⽰正确，“主开关分闸指⽰”灯亮。
③ 在第4屏上，通过并车选择开关，正确选择待并发电机组。此时整步表电源指⽰灯亮，红⾊指⽰灯旋转，指⽰频率和相位偏差。旋转速度越快，频率相差越多。
④ ⽩⾊并车指⽰灯明暗闪烁，闪烁频率越快，频率相差越多。
⑤ ⼿动调节待并车柴油机转速，待整步表上绿⾊同步指⽰灯亮(⽩⾊并车同步监测指⽰灯完全熄灭)，按下待并发电机合闸按钮，并车操作完成。
⑥ 并车成功后，增加新并⼊发电机组柴油机油门，减少原运⾏发电机组柴油机油门，进⾏负载转移，通过观察功率表，平均分配各发电机负载。
⑦ 第三台投⼊并车的操作与第⼆台并车的⽅法⼀样。
注意：当整步表上绿⾊同步指⽰灯不亮时，按下待并发电机合闸按钮，主开关不合闸。当整步成功后，应及时将并车选择开关⾄于0位，整步表不能长期⼯作。
（3）解列方法
需解列发电机组时，⾸先增加运⾏发电机组柴油机油门，减少待解列发电机组柴油机油门，进⾏负载转移，通过观察功率表，将待解列发电机组功率基本降为0KW时，按下待解列发电机组的分闸按钮，解列发电机组（注意在负载转移时不要造成逆功率）。
说明：⼿动功能时，采⽤发电机发出的电源作为⼯作电源，⽆需其它辅助电源，当DC24V电源停电时，电站会⾃动变为基本⼿动功能运⾏⽅式，保证电站的安全。在PLC控制器和PPU控制器不能正常操作的条件下，可以通过基本⼿动功能操作电站，保证供电。
2、⼿动功能(半⾃动)
选择⼿动功能时，将功能选择开关置于半⾃动功能位置。半⾃动并车模式中，当单台发电机供电时，PPU处于⾃动稳频⼯作⽅式，能够⾃动调节调速器，保证发电机输出电压频率稳定在50Hz；当发电机并联运⾏时，PPU处于⾃动调频、调载⼯作⽅式，⾃动均匀分配每台发电机的负荷，保持频率稳定，负载分配均匀。当需要解列发电机组时，能⾃动减少解列发电机组功率，直⾄负载接近为0时切除发电机，减少对电⽹的冲击，PLC在半⾃动并车操作中不起作⽤。直流24V电源通电后，PPU电源指⽰灯Power亮，⼏秒钟后，⾃检成功指⽰灯Self check ok亮，此时PPU投⼊正常⼯作。
（1）⾸台发电机的投⼊
选择⼯作发电机组后，启动柴油机，待电压建⽴起来以后，电压表指⽰电压正确，频率表指⽰频率正确，“主开关分闸指⽰”灯亮。此时PPU显⽰窗⼝显⽰发电机频率及发电机电压。按下市电分闸按钮，使市电停⽌向汇流排供电，再按下主发电机主开关合闸按钮，调节器投⼊Regulator on指⽰灯亮，主开关⾃动合闸，投⼊主发电机，空⽓断路器合闸指⽰灯Break on亮，正常供电。PPU⾃动保持发电机频率为50Hz。
① 当功能选择开关由基本⼿动(⼿动)转换为PPU⼿动(半⾃动)之前空⽓断路器已经合闸，选择开关转换后，PPU上的Regulator on指⽰灯不亮，空⽓断路器合闸指⽰灯Break on亮，此时需重新按⼀下该发电机的合闸按钮，使Regulator on指⽰灯点亮。
② 只有PPU上的Power、Self check Ok、Break on、Regulator on指⽰灯全部点亮时，PPU才能实现对发电机的控制。3、第⼆和第三台发电机的投⼊
③ 在半⾃动⼯况下，必须⼿动增减发电机组，如果负荷加重，需增加发电机组时，先启动柴油发电机组，待电压建⽴起来以后，电压表指⽰电压正确，主开关分闸指⽰灯亮。
④ 按下合闸按钮，此时由PPU进⾏发电机整步，当满⾜并车条件时，主开关⾃动合闸，PPU上的Regulator on指⽰灯亮，空⽓断路器合闸指⽰灯Break on亮，并车成功。并车成功后，PPU⾃动进⾏调频调载。
⑤ 采⽤PPU半⾃动功能时，不必在第5屏上，选择并车选择开关，
⑥ 整步表和并车指⽰灯均不⼯作。
（2）⼯作发电机组的解列
需解列发电机组时，直接按下该台发电机的分闸按钮，PPU⾸先增加运⾏发电机组柴油机油门，减少待解列发电机组柴油机油门，进⾏负载转移，待解列发电机组功率基本降为0时，PPU⾃动将待解列发电机组的断路器分闸。
注意：由于PPU需先转移负载再断开断路器，所以按下分闸按钮后，需耐⼼等待。
（3）PPU报警
① 由于本电站采⽤空⽓断路器作为发电机保护，所以PPU的⼤部分保护功能未操作。
② 当⾃动并车在60秒以内未能成功时，PPU会发出报警，Alarm红⾊指⽰灯亮。
③ 按下(SEL)按钮可以解除报警。
④ 当PPU发出其它报警时，可参阅PPU⼿册。
3、全⾃动功能(⾃动)
选择全⾃动功能时，将功能选择开关置于⾃动功能位置。当电站处于⾃动功能时，在操作PPU进⾏整步和调频调载的基础上，增加PLC作为控制电路，可以实现发电机的⾃动启动和停⽌控制，此时开关⼿动分合闸按钮失效。除具有⼿动功能的功能特点外，能够⾃动启动柴油发电机组，⾃动根据负荷变化增加或减少发电机数量，⾃动调频、调载。
（1）⾃动功能的进⼊：
⽆论什么时候，将功能选择开关置于⾃动位置，都可将电站转⼊⾃动运⾏状态。
在配电屏4#屏上，设有⾸选发电机组选择开关，通过⾸选机组
择开关选定⾸选发电机组。待电站⾃动运⾏时，将⾸先启动⾸选发电机组，并且始终保持⾸选发电机组为运⾏状态。
（2）增加机数
只有⼀台发电机⼯作时,⽤电量增加,需要再投⼊⼀台或⼆台发电机,称为增机。
① 当1#发电机组发电，此时需要增加发电机组，则⾸选2#发电机投⼊运⾏；
② 当2#发电机组发电，此时需要增加发电机组，则⾸选3#发电机投⼊运⾏；
③ 当3#发电机组发电，此时需要增加发电机组，则⾸选1#发电机投⼊运⾏；
（3）减少机数
有⼆台或三台发电机⼯作时,⽤电量减少,需要减少⼀台或⼆台发电机⼯作,称为减机。减机可以根据需要任选1＃或2#或3＃发电机减机，也可以选择其中的任⼆台减机。
（4）发电机组的启动
① 将功能选择开关⾄于⾃动位置时，PLC将⾃动启动⾸选发电机组，待启动成功后会⾃动合闸向汇流排供电。
② 如果转⼊⾃动时已经有主发电机在向汇流排供电，则会⾃动保留该发电机组为运⾏发电机组，不再启动新的发电机组。
③ 如果启动⾃动电站之前由市电在向汇流排供电，则只有在主发电机启动成功以后，才会将市电解除，并⽴即投⼊主发电机。
注意：PLC启动每台柴油机3次，每次5秒，间隔15秒。如果三次未成功启动，则报警，并依次启动下⼀台发电机组。
● ⾃动增机
当单台发电机组输出功率>50%额定发电机功率时，经延时后如果负载不降低，则会⾃动启动并投⼊⼀台备⽤发电机组。
提⽰：当1#和2#发电机组均已经投⼊或出现故障阻塞后，第6屏上的⽆备⽤发电机组指⽰灯亮。
● ⾃动减机
当单台发电机组输出功率<20%额定发电机功率时，经延时后如果负载不增加，则会⾃动解列⼀台发电机组。
● 故障⾃动报警
当发电机组启动失败，合闸失败或发⽣故障时，报警指⽰灯亮，通过第3屏上的消⾳按钮可以消⾳。发⽣过故障的发电机组被记忆，不再⾃动投⼊运⾏。故障排除后，当功能选择开关置于⼿动后，才能消除故障。
● 失电
如果运⾏中⼯作发电机组因故跳闸导致汇流排失电。PLC⾃动启动备⽤发电机组，并向电⽹供电。故障发电机组被记忆，不再投⼊运⾏。
● 故障转机
⼯作发电机组在运⾏时，如果出现故障报警，PLC⾃动启动备⽤发电机组，待启动成功并且并车成功以后，⾃动解列故障发电机组。故障发电机组被记忆，不再投⼊运⾏。
● 停机
⾃动解列的柴油发电机组待运⾏⼏分钟后⾃动停机。
● 取消⾃动电站的运⾏
将功能选择开关置于⼿动位置或半⾃动位置以后才可以停⽌⾃动电站的运⾏。
注意：在全⾃动⼯作状态时，每台发电机的合闸与分闸按钮均已经屏蔽，不再有效，但“紧急停机”按钮功能有效。在全⾃动⼯况下更改⾸选⽆效，必须在在⾃动状态下强⾏停⽌发电机组会⾃动进⼊完全失电⼯作状态，⾃动启动所有备⽤发电机组。
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展望未来
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■ 计划新建大马力制造基地和研发中心
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