摘要：現(xiàn)代社會中，各種信息設(shè)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，以它們各自的特點相輔相成地構(gòu)成的不間斷供電系統(tǒng)成為最佳選擇。在這里，UPS基本上是并車冗余應(yīng)用的，而柴油發(fā)電機組也常是并車冗余運行的。并且這種技術(shù)已在許多供電方案中得到廣泛應(yīng)用。本文中介紹柴油發(fā)電機組并車運行的技術(shù)條件、調(diào)控模式及應(yīng)用實踐。

一、并車運行的作用

      大型的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心、銀行結(jié)算中心、空中管制中心等，根據(jù)自身的工作性質(zhì)和特點都對供電系統(tǒng)的性能和可靠性提出了很高的要求；采用兩路市電供電、配置兩組并車冗余運行的大功率UPS構(gòu)成雙總線系統(tǒng)、同時安裝幾臺"N+1"模式并車冗余運行的柴油發(fā)電機組與UPS構(gòu)成一個高可靠、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目口時將蓄電池的直流電逆變成交流電供給負載工作。然后并車冗余運行的柴油發(fā)電機組也部起動起來，通過自動轉(zhuǎn)換開關(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(shè)備供電。這時"N+1"模式并車冗余運行的柴油發(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(xiàn)問題退出并車，其他發(fā)電機組會帶上全部負載仍正常運行?？梢姴④嚾哂噙\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運行的方式要比UPS多一些。它們常被用于市電電力供應(yīng)保障性不強，一年總有幾次停電或拉閘限電地區(qū)的工礦企業(yè)。由于現(xiàn)代機械制造技術(shù)的進步、機電一體化的廣泛應(yīng)用、智能控制技術(shù)的普及，現(xiàn)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(guī)范做好維護保養(yǎng)工作，作為備用發(fā)電機組，在起動運行后柴油發(fā)電機組因故障停機的幾率極其微小。在各類工廠新增設(shè)備后，原有柴油發(fā)電機組已不能滿足后備供電需要時，考慮再增加一臺同樣的發(fā)電機組與其并車使輸出功率增加一倍，不失為一種經(jīng)濟實用的選擇。

      作為擴容應(yīng)用的并車柴油發(fā)電機組一般不考慮冗余而只強調(diào)均分負載，它們都是接近滿負荷地直接驅(qū)動用電設(shè)備。其系統(tǒng)組成和電路如圖2所示。

二、并車系統(tǒng)運行的步驟

1、并車條件

      為了增加后備電源的彈性，或者因為負載太大，這時便需要考慮將兩臺或以上的發(fā)電機組并聯(lián)（即并車）輸出備用電源。并車須符合幾種狀態(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)電機組并車最好采用全自動裝置，并且需要自動均衡負載?？得魉沟挠泄β守撦d分配由同步板分配，它會對兩臺發(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，可以通過整調(diào)或設(shè)置負載分配因數(shù)來平衡）。無功功率則由康明斯最新開發(fā)的數(shù)字式自動調(diào)壓器負責，數(shù)字式自動調(diào)壓器其伏特/赫茲特性可調(diào)，并且穩(wěn)態(tài)調(diào)整率為0.25%；所以兩臺發(fā)電機組的無功功率分配偏差不大于5%；兩臺發(fā)電機組的內(nèi)部環(huán)流不大于1%。

      最先進的并車裝置是可以使多部發(fā)電機組同時并車工作，并根據(jù)負載的多少而自動將發(fā)電機組并車或停機，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(jiān)控，對發(fā)電機組的運行參數(shù)作分析及報告。

2、并車注意事項

      柴油發(fā)電機組并車首先應(yīng)滿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功功率都應(yīng)該和它們的額定功率成比例。國內(nèi)對并車運行發(fā)電機組的功率分配有明確的要求，在交流發(fā)電機組并車運行時，當負載在總額定功率的20%-100%范圍內(nèi)變化時，應(yīng)能穩(wěn)定運行，其功率分配誤差應(yīng)符合以下要求：

（1）各臺發(fā)電機實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應(yīng)不超過發(fā)電機額定有功功率的±10%；

（2）當發(fā)電機額定功率不同時，應(yīng)不超過最大發(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)電機實際承擔的無功功率與按發(fā)電機額定功率比例分配的計算值之差，應(yīng)不超過最大發(fā)電機額定無功功率的±10%。

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

② 如果并車發(fā)電機組的有功功率分配嚴重不平衡的話，在負載總功率較大的時候，往往是一臺發(fā)電機組已滿載或過載，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)揮整個電站的效能。

③ 發(fā)電機組過載不但會給柴油機或發(fā)電機帶來危害，而且還會引起保護設(shè)備動作，影響整個電站的運行。反之，在負載總功率很小的時候，有功功率的不平衡又往往會在發(fā)電機組之間引起有功環(huán)流，使有的發(fā)電機組轉(zhuǎn)入電動機狀態(tài)，這對柴油機同樣是不允許的。

 3、并車模式

（1）同型號規(guī)格和容量比不大于3：1的發(fā)電機組并聯(lián)

      型號規(guī)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(nèi)應(yīng)能穩(wěn)定地并車運行，且可平穩(wěn)轉(zhuǎn)移負載的有功功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度應(yīng)不大于表1的規(guī)定。

表1    有功功率和無功功率的分配差度

*當使用該容差時，并車運行發(fā)電機組的有功標定負載或無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，各發(fā)電機組承擔負載的有功功率和無功功率分配差度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

三、并聯(lián)運行的調(diào)試

      大量的工程實踐表明，一般情況下，現(xiàn)在郡采用同型號同規(guī)格的柴油發(fā)電機組構(gòu)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(diào)試、運行以及維護、保養(yǎng)等帶來許多方便。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（符合RS485通訊協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3，調(diào)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(tǒng)。并機板也稱并機卡，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(diào)整、同步、并聯(lián)、有功及無功負載平均分配、電氣參數(shù)測量、有功與無功功率設(shè)定、電氣保護等強大的測控功能。

      在各發(fā)電機組的安裝、調(diào)試過程中，除了按技術(shù)規(guī)范做好并聯(lián)的各種接線外，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(yīng)一致，并且母排與市電網(wǎng)的相序也要一一對應(yīng)相同。調(diào)試最好先在空載的情況下進行；自動或手動將并聯(lián)母排和各負載之間的開關(guān)斷開，然后把組成并聯(lián)運行的各發(fā)電機組都開動起來，觀察各發(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(shù)進行了標準設(shè)定，各發(fā)電機組的運行大都離不開這些參數(shù)范圍，通常情況下會順利地自動并機。這時控制柜面板上的顯示屏會自動彈出并機的相關(guān)參數(shù)，還可聽到發(fā)電機輸出開關(guān)自動閉合的響聲。如果并聯(lián)的各發(fā)電機組都開機后，兩、三分鐘仍并不上機，參數(shù)誤差大的發(fā)電機組會自動報警，同時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。然后通過控制柜面板上的鍵盤迸入?yún)?shù)調(diào)節(jié)選項，利用軟件對偏差參數(shù)進行修正?；蛘咧苯釉诓C板上仔細調(diào)節(jié)相關(guān)的電位器等硬件，針對參數(shù)的誤差微調(diào)發(fā)動機的轉(zhuǎn)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(yīng)具有2%—5%穩(wěn)態(tài)調(diào)速率與5%范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率。經(jīng)過入為微調(diào)以后，再將其它發(fā)電機組開動起來，就能實現(xiàn)各發(fā)電機組的并聯(lián)運行。在空載條件下調(diào)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(wěn)地運行工作。

      實際上，各發(fā)電機組切入并聯(lián)運行的瞬間、運行過程中、特別是負載接入、撤離時，各發(fā)電機組的相關(guān)參數(shù)不可能時時一致。這就完全靠功能強大的微處理器指令并機板實時測控各發(fā)電機組的并機數(shù)據(jù)，部使其在滿足并聯(lián)運行的條件下穩(wěn)定地工作。發(fā)電機組并聯(lián)運行的過程也就是并機板對并機參數(shù)實時動態(tài)測控的過程。