柴油发电机组动态调试及并联负载试验

摘要：并联运行是指将多台发电机通过同步操作，共同输出电力，以满足更大负载需求的一种操作方式。在柴油发电机组中，如果一台发电机无法满足负载要求，可以通过并联运行的方式，利用多台发电机组合起来共同输出电力。为了确保柴油发电机符合设计目的、性能目标，以及安全性最后的确定，应对柴油发电机组进行负载和并机运行试验，其标准必须符合规范GB50303-2002附录A的规定。

柴油发电机组实际负载测试

一、柴发动态调试及负载运行试验

1、空载试运行的调整

（1）启动柴油机，使发电机加速到额定转速，在此过程中发电机应能自动建压，并达到额定电压值，若有偏差可通过磁场变阻器或电位器、微调电位器进行调整，调整过程中应注意发电机电压是否稳定，三相电压是否平衡，机组运转是否轻快，声音是否和谐，以及发电机振动、噪声、轴承温度等是否正常，若有异常应立即停机检查并予以排除。

（2）小型柴油发电机组转速的高低一般均以控制箱、屏上的频率表指示值为依据。由于控制箱、屏上的频率表内部构造的原因，在还不到45Hz的某一低速时，频率表指针一下子摆到55Hz，而此时电压表指示值还很低，有的无指示电压，这种情况下必须继续升速，频率表指针才回到45Hz左右，这时才是真正的频率。继续升速至额定值，电压表才指示到额定电压值。

（3）频率达到额定值时，调节电位器或磁场变阻器，使电压调节范围不小于95~105%额定电压，若电压达不到1.05倍额定电压，说明机组电压太低，则按三相发电机电压低的故障排除步骤予以排除。

（4）空载时还得观察一下三相电压是否平衡，若发现不正常现象，应停机检查原因，并予以排除。

（5）发电机空载运行状态下的动态试验：

① 发电机空载特性试验并录制空载特性曲线，用标么值表示与出厂试验对比相符合。

② 测量发电机相序应与出线标识一致，在双电源（电网、发电机）切换开关的两端测量发电机的相序应与电网一致。

③ 测量空载运行状态下的发电机转子轴对机座的电压与出厂试验对比相符合。

2、负载试运行的调整

（1）合上机组馈电侧配电柜上的负荷开关。并按设计的自备电源负载使用分配预案在发电机受电侧配电柜上分别合上支路负荷开关，逐渐增加负载至满载，并调节负载功率因数为0.8（滞后），再逐渐减少负载至空载，在此过程中，检查发电机的稳态电压调整率和满载时励磁电流（功率因数为0.8滞后时）是否与铭牌数值接近，观察控制屏，各指示仪表是否正常，发电机各部分是否有过热现象。

（2）发电机出厂前一般按柴油机转速变化率为5%进行性能调试，即空载时柴油机转速整定在1.05倍额定转速，满载时整定在额定转速，其它负载时按正比例变化整定转速。而实际上，柴油机转速变化与此都有异差。为了提高发电机调压特性等指标，必须按柴油机实际转速变化率再次进行调试，使发电机空载，cosφ=1、满载cosφ=0.8、满载状态下，稳态电压调整率都在合格区内，试验调整时，让发电机带上满载，调整柴油机为额定转速卸去负载时的柴油机实际转速，确定为发电机空载转速，其它负载时按正比例变化整定转速。

（3）在上述负载增加至满载时，应调节发动机转速至额定值，在其他负载直至空载，发动机转速不得人为调节，控制屏上频率表的指示值必须始终在产品技术标准规定的频率调整范围内。

      上述负载试运行调整正常后，可进行柴油发电机组负载试验连续运行12h，应无故障。

3、负载的合理分配

      对于三相柴油发电机组，若三相负载严重不平衡，将导致三相电压不对称，影响机组的正常运行，为此，机组技术标准规定，三相电流的任意两相电流之差不得大于额定电流的25%，且较大一相电流不得超过额定值，这就要求做到以下两点：

（1）在三相柴油发电机组的供电线路设计和安装时，必须把所有单相负载平均分配在三相线路上。

（2）机组运行时，必须及时调节负载，使三相电流之差不超过25%。

4、运行的监视

（1）经常观察电气仪表（电流、电压表、频率表、力率表、功率表等）和发动机仪表（机油压力表、机油温度表、冷却水温度表、转速表等）的指示值，其值应在规定的范围内（各种柴油发电机组不完全一样），一般为：机油油压力0.25-0.4兆帕，机油温度75--90℃，出水温度75--90℃。

（2）观察发电机及励磁装置，电气线路接头等处的工作情况。

（3）注意燃油、机油、冷却水的消耗情况，不足时应及时按规定的牌号添加。

（4）随时监听运转声音是否正常，观察发动机排烟情况是否良好。

（5）注意轴承、管路等处有无渗漏现象。

（6）察看柴油发电机组各种保护和监控装置是否正常。

（7）运行使用中应严格按照使用说明书的要求操作和带负载运行，避免慢车重负载和超速运行及在低速下长时间运行，不许长期超载运行或三相负载不对称运行，避免突然增加负载和突然减少负载。

二、发电机并联运行及带负载的操作

1、并联运行条件

       待并发电机与电网或与另一台先期运行的发电机并联运行，必须满足下列条件：

（1）待并发电机电压的相位角与电网或与另一台发电机电压的相位角相同（相位角差小于10°）；

（2）多台柴油发电机并联运行时，必须满足输出电压相同的条件（相差不大于5%），这样才能实现共同输出电力。如果发电机输出电压不同，会导致并联后的发电机输出电路短路或开路，甚至损坏发电机。

（3）频率是指电流的周期性变化，多台柴油发电机并联运行时，输出频率必须相同（相差不超过0.2%）。如果频率不同，会导致电能不能共同输出。因此，并联运行时必须注意各个发电机输出电压的频率是否一致，并对各个发电机进行频率调节。

2、准同期并联操作

（1）用手动准同期装置进行并联操作：

① 启动发电机，并将转速上升至额定转速。

② 发电机起励建压，并将电压上升至额定值。

③ 将同期开关，拨至“粗同期”位置，调节待并发电机频率，使其与系统频率相等。调节待并发电机电压，使其与电网或与另一台发电机电压相等。

④ 将同期开关拨至“精同期”位置，将同期表投入工作，同期表指针顺时针旋转，说明待并发电机频率高于电网或另一台发电机频率；反时针旋转，说明待并发电机频率低于电网或另一台发电机的频率，指针转动越快，说明两者频率相差越大，转动越慢，说明频率相差越小，此时应微调待并发电机频率，使同期表指针转动缓慢。

⑤ 当同期表指针慢慢地（以每分钟3~4转的速度为宜）转向红线（同步点）且稍提前一定角度时，发出断路器合闸指令，将发电机并入电网或另一台发电机。决不允许同期表指针很快地转向红线时合闸。为避免装置故障造成误投，也不允许同期表指针没有转动便稳定在红线上时合闸。

⑥ 将同期开关SA拨至“断”的位置，使同期表退出工作。

⑦ 调节发电机转速和励磁电流，使发电机带上需要带的有功功率和无功功率。

      当发电机转速增加时，所带有功功率增加，转速下降时，则所带有功功率减少。同样，当励磁电流增加时，所带无功功率增加，励磁电流减少时，所带无功功率减少。

（2）用灯光法进行并联操作

      以电抗、交流复合式相复励发电机为例。

① 启动发电机，并将转速上升至额定值。

② 发电机起励建压，并将电压升至额定值。

③ 用转换开关，分别测量待并发电机与电网或另一台发电机的频率和电压，并调节待并发电机的频率和电压，使其与电网或另一台发电机的频率、电压相等。

④ 合上开关，将同期指示灯投入工作，若三相灯光同时亮暗变化很快（当用旋转灯光法时，则是三相灯光旋转很快），说明待并发电机与电网或另一台发电机频率相差很大，此时应微调待并发电机频率，使三相灯光呈缓慢的亮暗变化（当用旋转灯光法时，则应使三相灯光缓慢地旋转）。

⑤ 当三相灯光慢慢熄灭后（当用旋转灯光法时，则当U相灯光慢慢灭熄后），发出断路器合闸指令，将待并发电机并入电网或另一台发电机。不允许灯光很快熄灭或未熄灭时合闸。

⑥ 断开开关，使同期灯退出工作。

⑦ 调节发电机的转速和励磁电流，使发电机带上应带的有功功率和无功功率。

（3）手动准同期装置的使用规定

      能否满足待并发电机与电网或另一台发电机的并联运行条件是靠同期装置来检定的，若同期装置使用不正确，不能正确地检定并列条件，或对并列条件判断错误，这样进行并列操作时，就会使发电机产生过大的冲击电流和对转轴产生过大的扭转力矩，会损坏发电机，严重时使转轴断裂，因此，正确使用同期装置必须遵守下列5项规定：

① 要认真检查同期装置各仪表是否正常，两只是电压表和两只频率表的准确度应基本一致，且无卡壳现象，以免发生仪表指示误差。

② 同期表是按短时工作设计的，通电时间长了，仪表发热易产生误差，同时会损坏，因此不宜长时间通电，所以操作时，必须将同期转换开关先转至“粗同期”位置，将电压表，频率表投入工作，并对待并发电机进行频率和电压调整。当发电机与电网或另一台发电机的频率、电压基本相等时，再将同期转换开关转至“精同期”位置，使同期表投入工作。发电机并列完成后，应尽快将同期装置退出工作。

③ 当同期装置在“粗同期”位置工作时，要认真调节待并发电机的电压和频率，使其基本相等，要求两者电压差不超过±5%，频率差不超过±0.1Hz。

④ 当同期表投入工作时，要注意微调待并发电机的频率，当同期表指针顺时针旋转时，应减少待并发电机频率，当同期表指针反时针旋转时，则应增加待并发电机频率，使同期表指针缓慢转动。断路器合闸指令应在同期表的指针慢慢地转向红线（3---4转/分为宜），且稍提前一定角度发出，不允许指针很快地转向红线时合闸。为防止装置故障造成误投，也不允许当同期表指针没有转动便稳定在红线上时合闸。

⑤ 当用灯光法来进行同期检查时，要切实注意灯泡的接法是用旋转灯光法还是用熄灭灯光法（见附录3）。因为灯光熄灭法的相序接错时会出现灯光旋转，而旋转灯光法相序接错时，会出现三组灯光同时熄灭。若把相序接错，当作接线正确进行并列操作，合闸时和合闸后都会产生极大的冲击电流，这个冲击电流力图使发电机反方向旋转，在机组上产生极大的扭转力矩，可能使发电机遭受严重损坏。

总结：

      柴油发电机并联运行需要满足多个条件，包括输出电压、相位、频率、负载均衡等，只有在满足这些条件的情况下，才能实现多台柴油发电机共同输出电力。在实际运用中，必须注意系统的控制和管理，确保柴油发电机运行的安全性和稳定性。其中，进行负载和并机运行试验能够有效评估柴油发电机在负载状态下的性能和稳定性，对于**生产和生活中的电力供应具有重要意义。