摘要：現代社會(huì )中，各種信息設備以及企業(yè)生產(chǎn)對供電提出了高質(zhì)量、高可靠的要求。為此，UPS與柴油發(fā)電機組，以它們各自的特點(diǎn)相輔相成地構成的不間斷供電系統成為最佳選擇。在這里，UPS基本上是并車(chē)冗余應用的，而柴油發(fā)電機組也常是并車(chē)冗余運行的。并且這種技術(shù)已在許多供電方案中得到廣泛應用。本文中介紹柴油發(fā)電機組并車(chē)運行的技術(shù)條件、調控模式及應用實(shí)踐。

一、并車(chē)運行的作用

      大型的網(wǎng)絡(luò )監控中心、銀行結算中心、空中管制中心等，根據自身的工作性質(zhì)和特點(diǎn)都對供電系統的性能和可靠性提出了很高的要求；采用兩路市電供電、配置兩組并車(chē)冗余運行的大功率UPS構成雙總線(xiàn)系統、同時(shí)安裝幾臺"N+1"模式并車(chē)冗余運行的柴油發(fā)電機組與UPS構成一個(gè)高可靠、高質(zhì)量、智能化的不間斷供電體系，已是普遍采用的技術(shù)方案。如圖1所示。

      柴油發(fā)電機組的作用是:一且兩路市電都中斷，UPS目口時(shí)將蓄電池的直流電逆變成交流電供給負載工作。然后并車(chē)冗余運行的柴油發(fā)電機組也部起動(dòng)起來(lái)，通過(guò)自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)（ATS）切換到直接給UPS提供與市電一樣的電能，從而使UPS又像平常那樣依靠交流電不間斷地給設備供電。這時(shí)"N+1"模式并車(chē)冗余運行的柴油發(fā)電機組不僅為UPS提供性能良好的電力，而且提供了高可靠的電能;假如運行中一臺發(fā)電機組出現問(wèn)題退出并車(chē)，其他發(fā)電機組會(huì )帶上全部負載仍正常運行?？梢?jiàn)并車(chē)冗余運行的發(fā)電機組完全代替了兩路市電供電的功能。

      通常情況下，并車(chē)冗余運行模式的柴油發(fā)電機組并不直接連接負載，而是通過(guò)UPS供給負載電能。柴油發(fā)電機組為增加原有發(fā)電機組的輸出功率而采用并車(chē)運行的方式要比UPS多一些。它們常被用于市電電力供應保障性不強，一年總有幾次停電或拉閘限電地區的工礦企業(yè)。由于現代機械制造技術(shù)的進(jìn)步、機電一體化的廣泛應用、智能控制技術(shù)的普及，現代柴油發(fā)電機組不僅制造精良，各項性能指標大為提高，運行的可靠性也大大增強。

      通常情況下，只要按規范做好維護保養工作，作為備用發(fā)電機組，在起動(dòng)運行后柴油發(fā)電機組因故障停機的幾率極其微小。在各類(lèi)工廠(chǎng)新增設備后，原有柴油發(fā)電機組已不能滿(mǎn)足后備供電需要時(shí)，考慮再增加一臺同樣的發(fā)電機組與其并車(chē)使輸出功率增加一倍，不失為一種經(jīng)濟實(shí)用的選擇。

      作為擴容應用的并車(chē)柴油發(fā)電機組一般不考慮冗余而只強調均分負載，它們都是接近滿(mǎn)負荷地直接驅動(dòng)用電設備。其系統組成和電路如圖2所示。

二、并車(chē)系統運行的步驟

1、并車(chē)條件

      為了增加后備電源的彈性，或者因為負載太大，這時(shí)便需要考慮將兩臺或以上的發(fā)電機組并聯(lián)（即并車(chē)）輸出備用電源。并車(chē)須符合幾種狀態(tài)：

（1）電壓一致

（2）頻率一致

（3）相序一致

（4）相位角一致

      一般備用發(fā)電機組并車(chē)最好采用全自動(dòng)裝置，并且需要自動(dòng)均衡負載?？得魉沟挠泄β守撦d分配由同步板分配，它會(huì )對兩臺發(fā)電機組的電壓、電流、相位作出比較，然后將負載平均分配到兩臺發(fā)電機組，而誤差少于5%（對于不同功率的發(fā)電機組并車(chē)，可以通過(guò)整調或設置負載分配因數來(lái)平衡）。無(wú)功功率則由康明斯最新開(kāi)發(fā)的數字式自動(dòng)調壓器負責，數字式自動(dòng)調壓器其伏特/赫茲特性可調，并且穩態(tài)調整率為0.25%；所以?xún)膳_發(fā)電機組的無(wú)功功率分配偏差不大于5%；兩臺發(fā)電機組的內部環(huán)流不大于1%。

      最先進(jìn)的并車(chē)裝置是可以使多部發(fā)電機組同時(shí)并車(chē)工作，并根據負載的多少而自動(dòng)將發(fā)電機組并車(chē)或停機，以達到最佳的經(jīng)濟效益，并使發(fā)電機組運行保持最佳狀態(tài)。此外還可以用遠程監控，對發(fā)電機組的運行參數作分析及報告。

2、并車(chē)注意事項

      柴油發(fā)電機組并車(chē)首先應滿(mǎn)足功率均勻分配的要求。所謂均勻分配指的是各臺發(fā)電機所承擔的有功功率和無(wú)功功率都應該和它們的額定功率成比例。國內對并車(chē)運行發(fā)電機組的功率分配有明確的要求，在交流發(fā)電機組并車(chē)運行時(shí)，當負載在總額定功率的20%-100%范圍內變化時(shí)，應能穩定運行，其功率分配誤差應符合以下要求：

（1）各臺發(fā)電機實(shí)際承擔的有功功率與按額定功率比例分配的計算值之差，在發(fā)電機額定功率相同時(shí)應不超過(guò)發(fā)電機額定有功功率的±10%；

（2）當發(fā)電機額定功率不同時(shí)，應不超過(guò)最大發(fā)電機額定有功功率±10% ，最小發(fā)電機額定有功功率的±20%，各臺發(fā)電機實(shí)際承擔的無(wú)功功率與按發(fā)電機額定功率比例分配的計算值之差，應不超過(guò)最大發(fā)電機額定無(wú)功功率的±10%。

① 如果功率分配出現較大的不均衡，無(wú)論是有功功率還是無(wú)功功率，都不僅會(huì )影響發(fā)電機組運行的效率和經(jīng)濟性，而且甚至會(huì )引起整個(gè)電站的故障。

② 如果并車(chē)發(fā)電機組的有功功率分配嚴重不平衡的話(huà)，在負載總功率較大的時(shí)候，往往是一臺發(fā)電機組已滿(mǎn)載或過(guò)載，而另一臺發(fā)電機仍處于輕載狀態(tài)，這樣就不能充分利用發(fā)電機組的容量，發(fā)揮整個(gè)電站的效能。

③ 發(fā)電機組過(guò)載不但會(huì )給柴油機或發(fā)電機帶來(lái)危害，而且還會(huì )引起保護設備動(dòng)作，影響整個(gè)電站的運行。反之，在負載總功率很小的時(shí)候，有功功率的不平衡又往往會(huì )在發(fā)電機組之間引起有功環(huán)流，使有的發(fā)電機組轉入電動(dòng)機狀態(tài)，這對柴油機同樣是不允許的。

 3、并車(chē)模式

（1）同型號規格和容量比不大于3：1的發(fā)電機組并聯(lián)

      型號規格相同和容量比不大于3：1的發(fā)電機組在20%～100%總額定功率范圍內應能穩定地并車(chē)運行，且可平穩轉移負載的有功功率和無(wú)功功率，其有功功率和無(wú)功功率的分配差度應不大于表1的規定。

表1    有功功率和無(wú)功功率的分配差度

*當使用該容差時(shí)，并車(chē)運行發(fā)電機組的有功標定負載或無(wú)功標定負載的總額按容差值減小。

（2）容量比大于3：1的發(fā)電機組并聯(lián)

      容量比大于3：1的發(fā)電機組并車(chē)，各發(fā)電機組承擔負載的有功功率和無(wú)功功率分配差度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規定。

三、并聯(lián)運行的調試

      大量的工程實(shí)踐表明，一般情況下，現在郡采用同型號同規格的柴油發(fā)電機組構成并聯(lián)運行，即使將原有的發(fā)電機組擴容也是如此。這是因為這樣選擇可以為發(fā)電機組的安裝、調試、運行以及維護、保養等帶來(lái)許多方便。在每臺參與并聯(lián)的發(fā)電機組控制柜中插入并機板，并且互聯(lián)并機線(xiàn)（符合RS485通訊協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò )結構如圖3，調試窗如圖4所示），就方便地組成了柴油發(fā)電機組的并聯(lián)運行系統。并機板也稱(chēng)并機卡，是以32位微處理器為核心的智能化電子裝置，具有速度和電壓調整、同步、并聯(lián)、有功及無(wú)功負載平均分配、電氣參數測量、有功與無(wú)功功率設定、電氣保護等強大的測控功能。

      在各發(fā)電機組的安裝、調試過(guò)程中，除了按技術(shù)規范做好并聯(lián)的各種接線(xiàn)外，要特別注意各發(fā)電機組接向輸出電壓并聯(lián)母排的相序U、V、W要相應一致，并且母排與市電網(wǎng)的相序也要一一對應相同。調試最好先在空載的情況下進(jìn)行；自動(dòng)或手動(dòng)將并聯(lián)母排和各負載之間的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，然后把組成并聯(lián)運行的各發(fā)電機組都開(kāi)動(dòng)起來(lái)，觀(guān)察各發(fā)電機組控制柜面板上的指示燈和LCD顯示屏。由于各發(fā)電機組的并機板都予先對頻率、電壓、功率等主要參數進(jìn)行了標準設定，各發(fā)電機組的運行大都離不開(kāi)這些參數范圍，通常情況下會(huì )順利地自動(dòng)并機。這時(shí)控制柜面板上的顯示屏會(huì )自動(dòng)彈出并機的相關(guān)參數，還可聽(tīng)到發(fā)電機輸出開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合的響聲。如果并聯(lián)的各發(fā)電機組都開(kāi)機后，兩、三分鐘仍并不上機，參數誤差大的發(fā)電機組會(huì )自動(dòng)報警，同時(shí)將偏差大的項顯示在屏上。在這樣的情況下，可以先將其它發(fā)電機組關(guān)機，只留該發(fā)電機組運行。然后通過(guò)控制柜面板上的鍵盤(pán)迸入參數調節選項，利用軟件對偏差參數進(jìn)行修正?；蛘咧苯釉诓C板上仔細調節相關(guān)的電位器等硬件，針對參數的誤差微調發(fā)動(dòng)機的轉速或同步發(fā)電機的電壓。因為參與并聯(lián)運行的柴油發(fā)電機組都應具有2%—5%穩態(tài)調速率與5%范圍內的穩態(tài)電壓調整率。經(jīng)過(guò)入為微調以后，再將其它發(fā)電機組開(kāi)動(dòng)起來(lái)，就能實(shí)現各發(fā)電機組的并聯(lián)運行。在空載條件下調試好的并聯(lián)運行的柴油發(fā)電機組，再帶上負載也可以平穩地運行工作。

      實(shí)際上，各發(fā)電機組切入并聯(lián)運行的瞬間、運行過(guò)程中、特別是負載接入、撤離時(shí)，各發(fā)電機組的相關(guān)參數不可能時(shí)時(shí)一致。這就完全靠功能強大的微處理器指令并機板實(shí)時(shí)測控各發(fā)電機組的并機數據，部使其在滿(mǎn)足并聯(lián)運行的條件下穩定地工作。發(fā)電機組并聯(lián)運行的過(guò)程也就是并機板對并機參數實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測控的過(guò)程。