柴油發(fā)電機(jī)在電廠的應(yīng)用

趙越

摘 要：目前，柴油發(fā)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于大型電廠的機(jī)組保安電源系統(tǒng)中，當(dāng)正常廠用電突然中斷時(shí)，緊急保安電源能及時(shí)、安全、可靠地投用。為了保證運(yùn)行中的電廠在失去正常交流電源的情況下能夠安全停運(yùn)，對電廠柴油發(fā)電機(jī)組提出了特殊的技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)；電廠；應(yīng)用

一、柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)要求

（一）自起動(dòng)功能

柴油發(fā)電機(jī)組必須保證在電廠的全廠停電事故中，能快速自起動(dòng)帶載運(yùn)行。

（二）帶負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行功能

（1）柴油發(fā)電機(jī)組自起動(dòng)成功后，保安負(fù)荷分級投入，機(jī)組按設(shè)置的自動(dòng)順序合閘。（2）機(jī)組在功率因數(shù)為0.8的額定負(fù)載下及每隔12h的穩(wěn)定運(yùn)行中，允許有累計(jì)1h的1.1倍過載運(yùn)行；發(fā)電機(jī)允許20s的2倍過載運(yùn)行。（3）整套柴油發(fā)電機(jī)組能滿足容量不小于0.2倍柴油發(fā)電機(jī)組額定容量（Pe）的四極籠型異步電動(dòng)機(jī)全電壓直接起動(dòng)。

（三）自動(dòng)調(diào)節(jié)功能

（1）柴油發(fā)電機(jī)組的空載電壓整定范圍為95%Ue～105%Ue，線電壓波形正弦畸變率不大于2%。（2）柴油發(fā)電機(jī)組在空載狀態(tài)，突加功率因數(shù)小于等于0.4（滯后）、穩(wěn)定容量為0.2Pe的三相對稱負(fù)載或在已帶80%Pe的穩(wěn)定負(fù)載再突加上述負(fù)載時(shí)，母線電壓0.2s后不低于85%Ue。突減額定容量為0.2Pe的負(fù)載時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組升速不超過額定轉(zhuǎn)速的10%。（3）柴油發(fā)電機(jī)組空載額定電壓時(shí)的正弦電壓波形畸變率不大于5%。柴油發(fā)電機(jī)組在一定的三相對稱負(fù)載下，在其中任一相加上25%的額定相功率的電阻性負(fù)載，應(yīng)能正常工作。發(fā)電機(jī)線電壓最大值（或最小值）與三相線電壓平均值相差不超過三相線電壓平均值的5%。柴油發(fā)電機(jī)組各部分溫升不超過額定運(yùn)行工況下的水平。

（四）自動(dòng)控制功能

柴油發(fā)電機(jī)組屬無人值守電站，其控制系統(tǒng)功能有：保安段母線電壓自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測；自動(dòng)程序起動(dòng)，遠(yuǎn)方起動(dòng)，就地手動(dòng)起動(dòng)；運(yùn)行狀態(tài)的柴油發(fā)電機(jī)組具備自動(dòng)檢測、監(jiān)視、報(bào)警、保護(hù)功能。

（五）模擬試驗(yàn)功能

柴油發(fā)電機(jī)組在備用狀態(tài)時(shí)，切換開關(guān)在模擬位置時(shí)，模擬保安段母線電壓低至25%Ue或失壓狀態(tài)，能按設(shè)定時(shí)間快速自起動(dòng)運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中不切換負(fù)荷。切換開關(guān)在工作位置時(shí)，當(dāng)保安段電壓降低至25%Ue時(shí)能快速切換帶負(fù)荷。

二、電氣接線

電廠的重要負(fù)荷（如事故照明、盤柜控制電源、潤滑油系統(tǒng)電機(jī)等）需專門的兩段保安電源供電。正常情況下，保安段由汽機(jī)段和鍋爐段分別供電；全廠失電情況下，保安段由柴油發(fā)電機(jī)供電。典型的保安電源一次接線見圖1。

三、柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇

（一）發(fā)電機(jī)容量選擇

DL/T5153—2002附錄D“柴油發(fā)電機(jī)組的選擇”中對發(fā)電機(jī)容量選擇規(guī)定為：發(fā)電機(jī)連續(xù)輸出容量應(yīng)大于最大計(jì)算負(fù)荷，即Se≥nSc，并注明Se為發(fā)電機(jī)的額定容量。電廠的柴油發(fā)電機(jī)組是屬于備用機(jī)組，因此此處Se應(yīng)該是備用功率對應(yīng)的額定容量。按標(biāo)準(zhǔn)JB/T10303—2001中規(guī)定，機(jī)組超過12h連續(xù)運(yùn)行時(shí)，（在按使用說明書規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)的條件下）其輸出功率按發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定功率的90%修正后折算的電功率，但此時(shí)電功率最大不得超過發(fā)電機(jī)的額定功率。由于這里的Sc為最大計(jì)算負(fù)荷，它僅會(huì)在電廠機(jī)爐事故停機(jī)過程中的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，且持續(xù)時(shí)間不會(huì)很長，在此之后的時(shí)間內(nèi)，只有部分負(fù)荷需要持續(xù)供電，其值不會(huì)超過最大計(jì)算負(fù)荷的90%，因此即使發(fā)生嚴(yán)重的電網(wǎng)停電事故，電網(wǎng)供電不能很快恢復(fù)時(shí)需柴油發(fā)電機(jī)組連續(xù)運(yùn)行超過12h時(shí)，也不會(huì)超出柴油發(fā)電機(jī)組的承受能力。

（二）發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)一臺最大容量的電動(dòng)機(jī)時(shí)短時(shí)過負(fù)荷能力校驗(yàn)

DL/T5153—2002附錄D規(guī)定發(fā)電機(jī)在熱狀態(tài)下，能承受150%Se，時(shí)間為15s。

Se≥[nSc+（1.25Kq-K）PDm]/1.5（1）

式中：PDm為最大電動(dòng)機(jī)的額定功率，Kq為最大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)。目前許多制造廠提供的柴油發(fā)電機(jī)組15s過負(fù)荷能力已經(jīng)超過1.5倍，在校驗(yàn)時(shí)再使用式（1）就不能將提高的過負(fù)荷能力反映進(jìn)去。根據(jù)公式的實(shí)際意義，分母上的1.5就是過負(fù)荷倍數(shù)，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)該用制造廠提供的過負(fù)荷倍數(shù)代入分母，這樣不會(huì)浪費(fèi)柴油發(fā)電機(jī)組提高的過負(fù)荷能力。

（三）柴油機(jī)輸出功率的復(fù)核

在柴油機(jī)輸出功率的復(fù)核的規(guī)定中采用了Pr，即標(biāo)準(zhǔn)使用條件（海拔高度0m，空氣溫度20℃）下的輸出功率。此處也要相應(yīng)的采用備用功率。

在持續(xù)1h運(yùn)行狀態(tài)下輸出功率校驗(yàn)時(shí)，考慮了全廠停電1h內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)組要有承擔(dān)最大保安負(fù)荷的能力。柴油機(jī)1h允許承受能力為1.1Px（Px為折算到實(shí)際使用地點(diǎn)的柴油機(jī)輸出功率）。

DL/T5153—2002附錄D中柴油機(jī)首次加載能力校驗(yàn)規(guī)定：制造廠保證的柴油發(fā)電機(jī)組首次加載能力，不低于額定功率的50%。為此，要求柴油機(jī)的實(shí)際輸出功率，不小于2倍初始投入的啟動(dòng)有功功率。

Px≥2.5KQ∑P"eDcosφQ（2）

式中：∑P"eD為初始投入的保安負(fù)荷額定功率之和，KQ為啟動(dòng)負(fù)荷的電流倍數(shù)，宜取5；cosφQ為啟動(dòng)負(fù)荷的功率因數(shù)，宜取0.4。

式（2）使用時(shí)有個(gè)問題，它只適用于旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，而首次加載的保安負(fù)荷內(nèi)還包括靜止負(fù)荷，如果一起計(jì)入∑P"eD，再用該公式校驗(yàn)，會(huì)使得計(jì)算結(jié)果偏大。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)將首次加載的保安負(fù)荷分為旋轉(zhuǎn)負(fù)荷和靜止負(fù)荷兩類，對于靜止負(fù)荷取啟動(dòng)負(fù)荷的電流倍數(shù)為1，功率因數(shù)取0.8進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)兩類負(fù)荷的啟動(dòng)有功功率的總和確定Px是否滿足要求。

另外，有的制造廠能保證柴油發(fā)電機(jī)組首次加載能力超過50%，可以按照制造廠承諾的數(shù)值對公式中的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

四、柴油發(fā)電機(jī)組的一般故障及解決方法

（1）啟動(dòng)程序不當(dāng)造成柴油發(fā)電機(jī)不能啟動(dòng)：運(yùn)行人員應(yīng)按指示程序啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。（2）負(fù)載太大，造成柴油發(fā)電機(jī)工作頻率不穩(wěn)定：除了供給本廠的應(yīng)急保安電源外，其他負(fù)載應(yīng)除去。（3）電線接線部分松動(dòng)，引起輸出電壓不穩(wěn)定：檢查各連接部分并予以修理，確保輸出電壓穩(wěn)定。（4）啟動(dòng)馬達(dá)故障，使得柴油機(jī)不能啟動(dòng)：更換啟動(dòng)馬達(dá)。（5）啟動(dòng)/停止開關(guān)失效，造成柴油發(fā)電機(jī)不能啟動(dòng)：聯(lián)系檢修對啟動(dòng)/停止開關(guān)進(jìn)行更換。（6）柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，周率轉(zhuǎn)換器或周率表失效會(huì)使得發(fā)電機(jī)頻率不穩(wěn)定：對周率轉(zhuǎn)換器或周率表進(jìn)行更換。電子調(diào)速器故障：檢查電子調(diào)速器及轉(zhuǎn)速感知器。（7）機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)過大，引擎速度不穩(wěn)定，造成發(fā)電機(jī)電壓不穩(wěn)定：運(yùn)行人員應(yīng)檢查機(jī)組避震設(shè)備，調(diào)整或更換引擎燃油系統(tǒng)零件，使其速度穩(wěn)定。

五、結(jié)語

綜上所述，柴油發(fā)電機(jī)組在電廠中的設(shè)置，是電廠安全性能的要求，也是衡量一個(gè)電廠能否安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)，在全廠廠用電中斷的情況下，它能夠快速成功恢復(fù)機(jī)組供電，為機(jī)組盡快恢復(fù)運(yùn)行提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

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