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柴油发电机组自投入启动条件、试验步骤及记录表 |
摘要：作为备用柴油发电机组的供电对象是事故保安负荷，在发生停电时，为了保证工厂企业的安全用电，需要在停电时继续进行供电。备用发电机组在实际应用中，由于柴油发电机的使用次数极少，长期处于静置状态，所以柴油发电机作为消防电源在全厂事故停电时容易存在启动故障。因此，需定期对柴油发电机进行空载、带载、启动自投入试验，以提高柴油发电机供电的可靠性。康明斯公司在本文中专门阐述了保安电源系统柴油发电机带载试验及自投入的步骤、条件和方法。
一、柴发启动条件的规定
民用建筑和工业建筑的供电电源都与市政电源的供电系统密切相关，当供电局市政电源只能提供一回路10kV工作电源时（一般的公共建筑、民用建筑、中小型工厂，供电局只提供开闭所10 kV电压级一回电源线），不能提供第二回备用电源的情况下，就不能满足一类建筑一级负荷应由双重电源供电。这时一类建筑的一级负荷及其它重要负荷，由自备电源采用应急快速柴油发电机组供电，这是一种被广泛采用的备用电源。故一类建筑的一级负荷及特别重要的负荷和二类建筑的二级负荷，被广大设计师们首选自备应急快速启动柴油发电机组作为备用电源。下面是应急柴油发电机组快速自启动时间国家设计规范要求制定。
（1）《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第91.2条要求：
一类高层建筑自备发电设备，应设有自动启动装置，并能在30s内供电。二类高层建筑自备发电设备，当采用自启动有困难时，可采用手动启动装置。
（2）《建筑设计防火规范》GB50016—2006第1112条：
一级负荷供电的建筑，当采用自备发电设备作备用电源时，自备发电设备应设置自动和手动启动装置，且自动启动方式应能在30s内供电。
（3）《供配电系统设计规范》GB50052—20 09第305条：
应急电源应根据允许中断供电的时间进行选择，并应符合下列规定：
① 允许中断供电时间为15s以上的供电，可选用快速自启动的发电机组（因快速启动的柴油发电机组一般启动时间为6〜10s以内）。
② 自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源之外的专用馈电线路。
（4）《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008第61102条：
选择自启动应急柴油发电机组应符合下列要求：
① 当市电中断供电时，单台机组应能自动启动，并应在3 0 s内向负荷供电。
② 当市电恢复供电后，应可自动切换并延时停机。
（5）第139.7条：
当消防应急电源由自备发电机组提供备用电源时，应符合下列要求：消防用电负荷为一级时，应设自动启动装置，并应在30 s内供电。
以上仅列出四个国家标准设计规范，对备电应急柴油发电机组的自启动和供电时间的要求。设计规范要求，应急柴油发电机组在一类建筑物以一级负荷供电（当市电不提供备用电源时）。工作电源停电后，应设计自动启动柴油发电机组，并且在30s内供电。
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图1 柴油发电机机启动运行状态 |
图2 柴发起动机工作特性曲线 |
二、柴发启动试验
柴油发电机带载试验接线如图3所示，其试验流程和系统组成如图4所示。
1、试验步骤
系统柴油发电机进行带负载试验的方法在具体操作时，在保安段负载容量不变的情况下，仅对消防电源的负荷与柴油发电机的容量进行分类校验，同时对保安段事故电源进线断路器、柴油发电机控制器及电动机等设备的定值配合进行核算设定，即可在柴油发电机组自启动成功后分批次自动投入保安段负荷，避免柴油发电机组自启成功后，因突然加载过大负荷带载失败而造成停机事故发生。
（1）保证保护定值正确投入，发电厂消防电源系统完成系统切换试验，切换逻辑以及开关均动作无误，柴油发电机能够正常启动；
（2）完成柴油发电机空载试验，确保柴油发电机的出口电压及相序正确，柴油发电机的运行参数正常；
（3）根据重要性对待投入负荷进行分类，再根据分类结果对投入负荷进行分批投入的延时设定；
（4）根据步骤（3）的分类结果及柴油发电机的容量对启动负荷进行校核；
（5）校验旋转负荷时的电压波动，根据校验结果对柴油发电机及电动机的低电压保护的动作值及延时进行修正；
（6）模拟消防电源失电，消防电源失电前带机组正常运行时的负荷，失电后消防电源由工作电源供电切换至柴油发电机供电，对柴油发电机进行带负载试验，同时对柴油发电机的电压及电流进行录波；
（7）负荷投入后，当柴油发电机带载失败，则调取录波文件，查看实际电压及采样电流是否超过保护定值，根据实际电压及采样电流对投入负荷或保护定值进行修正，修正完毕后，再转至步骤6；负荷投入后，当柴油发电机带载正常，则转至步骤8；
（8）负荷按延时设定值分批次自动投入，全部负荷投入后维持稳定运行，然后手动恢复消防电源系统由工作电源供电，停止柴油发电机运行。
（9）保安段母线经保安段负载开关与保安段负载相连接。
（10）柴油发电机经柴油发电机出口断路器及保安段备用进线开关与保安段母线相连接。
（11）步骤（4）中，根据步骤3的分类结果及柴油发电机的容量对启动负荷进行校核，保证柴油发电机首次加载能力，大于等于其额定功率的50％。
（12）在完成以上步骤后，应对试验过程中的数据进行记录，试验表单如表1所列。
表2 柴油发电机自投入试验记录表
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柴油机型号
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启动方式
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冷却方式
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发电机组型号
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额定容量
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kW
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励磁方式
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A
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制造厂家
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出厂编号
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出厂日期
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自动投入试验前检查
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盘内部清洁
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盘内孔洞封堵
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电缆挂牌
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二次接线标志
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仪表使用有效期
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室内消防设施
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一次回路绝缘对地
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MΩ
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二次回路对地绝缘
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MΩ
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蓄电池容量
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自动投入试验检查
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启
动
试
验
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就地启动，自动启动闭锁试验 |
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| 开关在试验位置，厂用电源正常，发电机出口开关在分闸位置，启动试验 |
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| 开关在维护位置，向集控室发指示信号，闭锁手动及自动启动试验 |
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| 厂用电源恢复，手动切换恢复厂用电源，并手动停柴油发电机组试验 |
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保护动作
跳主开关
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过流保护
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就
地
信
号
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接地保护
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远
方
信
号
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自启动失败
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欠电压保护
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冷却水温度高
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异常总信号
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差动保护
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润滑油压低
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故障总信号
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润滑油温高
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柴油机超速
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柴油机自启动时间
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s
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柴油发电机启动至带负荷时间
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s
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自动投入试验结论：
(本柴油发电机组自动投入试验, 达到制造厂及设计要求)
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质检机构
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验 收 意 见
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签 名
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工 地
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年 月 日
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质 检 部
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年 月 日
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监 理
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年 月 日
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建设单位
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年 月 日
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2、柴发试验技术措施
（1）备用柴油发电机自投试验中，必须保持试验的严肃性，操作中必须做到行动迅速，处理果断；
（2）备用柴油发电机自投试验前，试验负责人必需指明监理人和操作人，操作人员填写好操作登记表格；
（3）备用柴油发电机自投试验中所需的操作，操作人操作时必须严格按照《安规》规定携带相应工器具，并须保持与设备的安全距离。监理人员必须全程监护，严禁脱岗；
（4）备用柴油发电机自投试验过程中，运行设备出现异常情况，组织人必须立即下令中断试验，所有试验人员听从发电机厂家安排参与故障处理；
（5）备用柴油发电机自投试验应在保安段母线工作电源正常，备自投装置运行正常，试验部分无检修任务时进行；
（6）备用柴油发电机自投应严格按危险点分析作好相关控制措施；
（7）每次备自投试验只做一段母线，试验结束恢复正常运行方式后才能进行另外一段母线试验；
（8）备用柴油发电机自投试验不得影响用户正常的值班工作；
（9）备用柴油发电机自投试验中，严格遵守安全生产工作规程相关规定。
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图3 柴油发电机带载试验接线图 |
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图4 柴油发动机试验台架示意图
三、柴发使用风险预防及危险分析
1、使用风险预防措施
（1）操作前必须核对设备名称和设备编码，操作时必须强制扫码核对验证。
（2）启动前确保机油油位在油位标尺1/3处且油质正常。
（3）停运后务必检查柴油发电机在自动模式。
（4）检查保安PC进线电源开关在分闸位置。
（5）检查柴油发电机冷却系统正常。
（6）冬季汽温降低后，每天巡检加强柴油发电机室温度检查，检查暖气系统运行正常，保证柴油发电机室、柴油油箱间的温度在15℃以上，低于此温度应联系检修采取措施提高温度。
（7）巡检过程中要注意检查柴油发电机出口显示屏上各参数正常，要保证蓄电池电压在27V左右，冷却液温度在40-50℃左右，显示屏无报警。
（8）检查柴油发电机冷却液冷却风扇的百叶窗的防寒防冻塑料布应封闭严密，无漏风情况，防止长时间漏风造成冷却液温度、机油温度降低后无法启动。
（9）检查柴油发电机油箱的油位大于1/2，低于1/2时及时联系检修人员加油，防止油位低无法启动。
（10）柴油发电机试启动过程中，在启动前将冷却液冷却风扇百叶窗处的塑料布取下，取下后立即启动，防止长时间不启动造成冷却液温度、机油温度降低后无法启动。环境温度低于-10℃时，直接启动，启动后及时取回吹下的塑料布。
（11）启动试验过程中应及时通知检修人员到场，检查确认无问题后再进行启动试验，严禁相关人员不到现场自行试转柴油发电机。
（12）柴油发电机紧急启动后应就地检查设备运行正常，冷却风扇百叶窗处塑料布吹开，防止换热不良造成冷却液温度高，柴油发电机停运。
（13）长时间启动过程中应注意防止室内空气不足造成柴油发电机灭火，应适时开启柴油发电机房大门，保证空气充足，柴油机燃烧充分。
2、柴发使用危险点分析
（1）火灾危险：
柴油发电机组在工作时会产生高温，如果设备散热不良或电路短路等原因造成局部高温，易引发火灾。此外，柴油发动机的燃烧过程也会产生火源，如果未按要求进行通风和防爆措施，也会增加火灾的发生概率。
（2）气体中毒：
柴油燃烧时产生的一氧化碳等有毒气体如果无法及时排出，容易造成室内气体中毒。特别是在密闭环境中使用发电机组时，更容易造成气体中毒隐患。
（3）电击危险：
发电机组涉及到大量的电力工作，如果设备绝缘不良、接地不牢固或操作人员操作不当，都可能造成电击危险。特别是在高压电缆连接和维护过程中，要格外注意电击风险。
（4）油料泄露：
柴油发电机组的燃油系统、冷却系统等容易出现泄漏问题，油料泄露会导致工作区域滑溜、易燃等，增加事故发生的风险。
（5）设备故障：
柴油发电机组存在机械故障、电器故障等设备故障的风险。例如，发动机部件的磨损、电路接触不良等，都可能导致设备失灵、起火等情况。
表2 柴油发电机使用期间危险点分析表
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序号
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危险点/危险源
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危害结果
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控制措施
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1
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电气设备
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人身、电气设备危害
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1、所有工作人员都必须遵守《电力安全工作规程》各项规定；
2、工作人员必须遵守工作负责人的安排，严禁误走错间隔操作设备；
3、操作过程中必须严格执行操作票制度、倒闸操作制度；
4、工作人员必须与电气设备保持安全距离。
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2
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备自投
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备自投误动作影响发电机组安全运行
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1、操作前确认试验备自投与400V机旁动力屏备自投装置运行正常；
2、操作前做好事故预想，必要时可以将运行发电机组在动力屏的负荷手动切为非试验母线段，确保运行发电机组正常、连续运行。
3、若出现开关跳跃现象，应立即停运备自投，手动断开断路器。
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3
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柴油发电机
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柴油机故障
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立即采取恢复措施，检查柴油发电机。
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总结：
以上各项试验证明，在厂用电全停情况下能保证柴油发电机组安全停机。柴油发电机组正常运行期间，必须加强对柴油发电机组各系统的检查，确保柴油发电机组处于良好备用状态，在事故情况下柴油发电机组的启动更有可靠保障。此外，由于柴油发电机组存在一定的安全隐患，但通过采取相应的防范措施，可以减少这些隐患的发生。对于使用和维护人员来说，责任重大，要严格按照相关要求操作，并定期检查和维护设备，确保其安全运行。
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