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发电机及其控制器技术要求说明 |
摘要：柴油发电机组的技术要求是每个用户在选型时需要认真了解的内容，无论发电机还是控制系统，应更加注重整个发电系统的安全可靠性以及使用的智能方便性，要将全隔离的设计理念最大限度地融入进柴油发电机组的制造生产中去，从而保证设备系统的稳定运行。
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图1 开放式发电机组结构图 |
图2 静音箱式发电机组控制器功能框图 |
一、发电机技术要求
1、发电机的设计和制造须按国家标准规定进行。
2、发电机的电气性能指标：
（1）稳态电压调整率：±2.5％；
（2）稳态频率调整率：≤±2％；
（3）电压波动率：＜0.5％，恢复时间≤1s；
（4）频率波动率：＜0.5％；
（5）瞬态电压调整率：-15％～＋20％，电压恢复稳定时间4s；
（6）瞬态频率调整率：-7％～＋10％，频率恢复稳定时间3s；
（7）波形失真、线电压波形畸变率：≤5％；
（8）电压整定范围：±5％。
3、无电刷型发电机，其旋转磁场由交流励磁机和旋转整流装置励磁，并由自动电压调节器控制励磁。
4、转子和定子具有不少于F级绝缘。发电机须为防滴式，符合国家标准规定的IP22防护等级。
5、发电机的特性必须与发动机的转矩特性相适应，以使发电机在满载时能充分利用发动机功率而不致超载。
6、发电机应能承受高于同步值15％的超速运转。
7、发电机在一定的三相对称负载上，其中任何一相再加20％额定相功率的电阻性负载，且任一相的负载电流不超过额定值时，应能正常工作1h，线电压的最大、最小值与三相线电压平均值之差不超过三相线电压平均值的10％。发电机须能承担某一相电流大于其他两相达20％的不平衡负荷。
8、发电机须内装由恒温器控制的加热器，由控制屏上的手动隔离开关控制。当发电机运行时须将加热器切断。
9、发电机须能承受在其输出端短路达10s的短路电流而不致损坏。
二、控制系统技术
1、控制和保护及其附属设备
（1）控制和调节装置的放置位置
所有供操作用的控制器须集中装在随时可供使用、伸手可及的合理位置。调节用的装置必须分开放置，以防止未经许可擅自调整。
（2）发动机状态指示
发动机须具备以下最低限度的状态指示：油压；水温；发动机温度（风冷机）；运行时间；转速表；电池充电器电流表。
（3）发动机保护
发动机须配备最低限度的保护和控制装置，当发生润滑油压过低、发动机冷却液温度过高、发动机超速等情况时，尽早发出警告信号和/或停机；上述发动机保护须分为两阶段：在初阶段发出声光报警信号，当发动机处于预定的危险阶段时必须停机；所有声光报警信号和解除信号开关必须接至控制屏上；发电机组必须配有钥匙操作的保护装置越位开关。当此开关合上后不管发电机组发生任何故障，都必须持续运转，直至发动机不能再运转为止。此钥匙必须由用户指定工程师保管。
（4）发动机速度控制和速度调节
① 速度控制：
须配备电子速度传感速控器；速控器须传感发动机的实际转速；速度控制须满足国标规定。
② 速度调节：
速度须预先调整好，以保证在满载时的额定频率；在各种负载情况下，有手动调节速度的装置可在士5％的范围内进行调速。
（5）电压调整和调节
① 电压调整：
配备一套自动电压调整系统，以使发电机的端电压由空载到满载稳定状态下保持在＋2.5％额定值以内；发电机电压调整系统的工作性能须满足相关标准规范的规定。
② 电压调节：
电压调节提供一套输出电压调节装置，以便于将输出电压调节至设计参数范围内的任何水平上。
2、控制屏
（1）发电机组控制屏应为直立式，装设在设计图纸规定图标位置。
（2）控制屏为微电脑控制，带液晶数字显示屏，控制屏应由能承受机械、电气、振动、电和热应力及在正常运行情况下可能遭受的湿度影响。且须具有防电磁波干扰、故障储存、实时报警和系统自诊断功能。
（3）配有保护装置，以避免控制电路短路所引起的后果。
（4）当有电气装置装在面板或门上时，须采取措施（如以一条适当截面的接地线）以保证接地保护电路的连续性。
（5）为面板或门上的电气装置和测量仪表布线时，必须做到当面板或门移动时不会引起机械性损伤。
（6）不需每天使用的调节装置应布置在控制屏内，以达到安全运行。
（7）控制屏项目：
① 电气装置
装设三极或四极 ACB（Air Circuit Breaker，万能式/框架式断路器）/MCCB（Molded Case Circuit Breaker，塑壳式断路器），带有可调节的发电机过电流装置、接地保护和逆功率继电器（并联发电机组）、控制和指示器。ACB/MCCB的额定电流和断路容量须与发电机容量相配合。
② 仪表：
电能表；频率表；功率因数表；运行小时计；带有相选择开关的交流电压表、交流电流表和电流互感器，用以监视发电机的输出电压、输出电流；直流电压表，用以监视电池电压；直流电流表，用以监视充电电流；不可复归的计数器，用以记录启动次数；不可复归的计数器，用以记录启动失败次数。
③ 按钮：
发动机启动按钮；发动机停止按钮；系统复位按钮；用以模拟仿真主电源故障的按钮；紧急停机按钮。
④ 带红色指示灯及音响警报信号：
ACB/MCCB事故跳闸；发动机转速不稳/过摇晃锁定（非必需）；发动机超速停机（两阶段）；发动机启动失败；低油位（两阶段）；润滑油压力偏低（两阶段）；润滑油压力偏高（两阶段）；电池系统故障。
⑤ 带指示灯但不带音响警报信号：
红灯-ACB/MCCB闭合；发动机自动控制运行；电池放电。绿灯-ACB/MCCB断开；发动机手动控制运行；发电机带负载运行；主电源供电正常。
⑥ 其他控制设备：
指示灯试验按钮；频率预调装置；电压预调装置；发动机启动控制；电池充电器及其附属装置；发动机加热器控制；电子同步调节器（并联发电机组）；固态自动电压调整器；“手动-自动”旋转控制开关；音响警报信号和信号解除开关；带手动隔离开关，由恒温器控制的控制屏防冷凝加热器；按照系统要求遥测、遥控信号指示等所必需的继电器和干触点等；需预留发电机组启停联锁送、排风机及与各低压配电柜联锁的接点。
3、控制屏监控信号
所有监控信号，包括运行状态、故障报警、油位显示、油温、油压等参数，须通过相应的控制微处理机，利用RS485或RS232等通信接口与变配电自动监控系统连接。
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图3 柴油发电机控制箱体结构 |
图4 柴油发电机测试系统模拟图 |
4、系统操作和运行特性
（1）自动操作
① 在主电源故障时，在指定的低压配电屏内由自动切换系统的“正常”断路器前带0～5s可调延时的电压继电器动作发出信号激励发动机的启动系统。
② 在接到启动信号后，发动机须开始启动程序。
③ 发电机组须于15s内达到其额定速度并准备接载全负荷。
④ 如发电机组在规定时间内不能启动，启动程序须于5s后在15s内分别启动第二次、第三次。如发电机组仍不能启动，则启动程序须被闭锁，并发出声光报警信号。发动机须处于闭锁状态直至手动复归为止。
⑤ 在启动期间，若主电源恢复供电需不会使启动程序中止，但不需进行负荷的转换。主电源故障后而发电机组已运转，则在0.5～1s延时后，应进行负荷转换。此时，按设计图纸要求接在低压配电屏中重要负荷母线段上一些指定的馈出回路，须由各自的低电压继电器使之跳闸。
⑥ 当发电机组达到额定频率和电压时，须发出信号使“正常”断路器断开而使“备用”断路器闭合。当低压配电屏的重要负荷母线段上已带电时，上述已经由低电压继电器而断开的馈出回路须按图标预定的程序自动闭合到母线上，以避免使发电机组过载。
⑦ 当正常供电完全恢复后，负荷的转换及发电机组的停机，可由控制屏上的选择开关选择手动或自动操作。在此指令的激发下，负荷的转换须立即执行。发电机组空载运转0～15s可调，使之短暂冷却然后停机。
（2）手动操作
① 控制屏须装置“自动-手动”旋转控制开关。如选择“自动”位置，整个系统须能如上所述按照“自动操作”方式运行，并能使系统保持自动状态直至转换成手动控制为止。
② 通过控制板上的控制开关，发电机组能手动启动。一旦启动并运行正常，发电机可用手动接载重要负荷。
③ 在手动启动期间，只要主电源供电仍然可靠，所有负载须不会转换到发电机上。但当按“手动转换负荷”按钮时信号须令“正常”断路器断开，“备用”电源的断路器闭合，能如自动操作一样，使负荷转换。将“手动转换负荷”按钮复归，负荷须转回由主电源供电。
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