柴油发电机怎么样实现自动起动与大电转换

摘要：康明斯公司在本文主要引荐了大电柴油发电机双回路供电实现智能化切换，在大电损坏时快速准确转换至柴油发电机供电，电网正常后恢复电网供电，柴油发电机冷却后可靠关闭。通过ATS开关及附属继电器与柴油发电机操作界面有机的结合，规划出大电、柴油发电机自动转换系统。

      从用户现有供配电装置实际情形出发，较大限度利用现有设备，降低配套装备数量，减少整改成本，提升切换系统运转的可靠性。继续使用英国深海柴发机组操作系统（简称柴油发电机组控制模块，下同），由柴发机组控制屏监控发电机的运转，应尽量选定控制电压为AC220 V/380 V的切换开关，如必须选择直流控制电源，应选取控制电压等级为DC24 V的切换开关，由发电机蓄电池直接供电，避免另配直流稳压电源而增加配套装置。图1为双电源转换柜示意图，来实现智能化切换。

      作业机理如图2所示。电网监测详细实现对市电电压实时监测，当市电损坏时能给发电机自带柴发机组控制面板发出启动信号，并驱动转换装置切换。电网与发电机相互转换由切换装置完成，用户现有配电装置和发电机都具备相应短路、过载等保护功能，同时考虑投入成本、安装空间等详细因素，切换装备不考虑断路器形式，只在ATS（PC级）开关中选定。直流充电电源，具体给柴油发电机组控制系统待机供电和发电机电瓶充电，电网监测和转换装置是否需要直流供电，待实施方法确定和器件选型后，根据需要再定。

      根据布置思路与布置原则，结合现有配电装置情形，以及目前电器市场的成熟产品，有两种实现对策。ATS开关接线所示，柴油发电机组操作界面界面如图4所示。

      由ATS智能控制屏、ATS开关和柴油发电机组操作界面构成自动转换机构。ATS智能操作系统可精确监测电网、发电两路三相/单相电压，对发生的电压异样、断电、过压、欠压、缺相、相序做出准确判断，经延时后控制ATS开关切换，发出发电机延时启动信号。可设定电网优先用途，同时具有计算机接口模块，可实现计算机编程控制。其特征是能对电网及发电电压异样全面精准监测，ATS开关转换步骤可人为设定，可满足多种转换要求，适应性广，能实现计算机编程控制。但整改成本偏高，占地面积大，安装调试难度大。

      由ATS开关及保护继电器、时间继电器等和柴油发电机组控制模块组成自动转换装置。保护继电器能够监测电网三相/单相电压，对断电、缺相、相序、三相不平衡等做出正确判定，发出发电机启动信号，经柴油发电机组监控系统延时后启动发电机，发电机起动后，时间继电器控制ATS开关延时切换至发电机，当电网恢复，直接切换至大电，具备大电优先功用，发电机运行由柴发机组操作系统监控。具有老旧低压配电柜整改成本低、安装调试简单、占用空间小，较主要是能利用现有装置等特性。

       通过比较，方案二接近办法一的控制转换作用，但构成简易，易于实现，方便保养，且造价低廉，手段二更实用于用户配电装置陈旧现状。

图3  双电源切换开关（ATS）接线端子示意图  

      举例某用户现有电力变压器功率160 kVA，较市电流230 A，发电机功率130 kVA，较电网流188 A。从可靠性和电气寿命等方面考虑，ATS开关功率应适当放大，初步确定为300 A。选择ATS开关时，联系到了3家专业生产授权厂商，详细从可靠性、使用时限、切换功能、接通分断能力、额定电流、电压等方面考虑，较终选取了SYK1-300A型ATS开关。此开关采用双列负荷式触头、横拉式装置、微电机预储能以及微电子控制技术，基本实现零飞弧，可带载切换。机械使用带手动用途，可靠性高，使用寿命10000次以上。表1为详细电气性能参数。

表1    SYK1-300A型ATS开关具体电气性能参数

      为实现电网监测功用，选取xJ3-C型断相与相序保护继电器，作线路的断相、相序、三相电压不平衡故障状态的保护控制作用，其相关参数及技术性能如表2所示。

      根据柴油发电机启动后需要有几十秒的稳定运转时间，故选型JsZ3A-B型时间继电器能满足延时转换的要求，相关数据如表3所示。

      此布置电路需要扩展触头数量和触头容量，于是选取小型通用继电器HH53P，其工作电压220 VAC，触头功率5 A，触头数量3常开、3常闭，装配步骤为导轨式。

      选型RT28N-32型熔断器可满足二次回路的保护功能，装配程序为导轨式。

      在市电、发电手动转换运行期间，发电机只在市电停电或按期试机等需要启动运行时，由蓄电池提供起动电力，手动启动发电机运转。平常蓄电池处于开路状态。电瓶的充电（蓄电池存在自放电情形）具体是定期（2~3个月）由40 A脉冲式充电器进行一次6~8小时的补充电，使电瓶达到满电状态。在市电、发电自动转换升级改造后，柴发机组操作界面需采用自动模式，发电机将长期处于备用待机状态。

      柴发机组控制模块直接由2只12 V、105 Ah原配蓄电池串联24 VDC供电，能否满足长期待机要求，需要进行估算：

I2：风帆6-0A-105蓄电池自放电电流（因为风机蓄电池进行了技术升级，自放电电流很小，日放电率小于1%）取20 mA。

μ——蓄电池功率下线保持率，当电瓶放电到一定容量时，会造成发电机起动失败，出于安全考虑取保守值70%；

      通过计算可以看出，由蓄电池直接供电给柴油发电机组操作系统16.4天后，蓄电池已达到启动发电机所需容量的下限，必须要进行一次充电。这样频繁充电造成蓄电池功率快速降低，加之长久小电流连续放电，会造成蓄电池板极活性减少、硬化等状况，严重缩短蓄电池使用寿命，给发电机正常工作埋下隐患，因此必须加装电瓶浮充器。

      BCC6B智能浮充电源是专为发电机组备用电池24V铅酸电池布置，采用电池管理IC新技术进行三段式智能充电，具有恒流快充、均流冲、涓流浮充，延迟电池使用时限，避免电解溶液的分层和硫化，是传统浮充电源的升级换代产品，其技术指标如表4所示。

      总的来说，市发电切换柜的主要功能是确保生产用电的连续提供，**企业重要装备不会因断电而受到危害或损坏。当电网出现中断或异常时，大电切换柜可以快速将电源转换到康明斯发电机组上，以防止重要装备停机、事故或数据丢失等问题。电网切换柜的切换时间会根据主要装备的性能和布置有所不同，通常来说，较短的切换时间可以达到几毫秒甚至更短。这样的短的切换时间可以确保设备在市电产生中断时不会受到明显的干扰，**电力机构的连续作业。