两台柴油发电机并联运行的性能标准
发布时间：2023-09-13 点击：458
两台柴油发电机并联运行的性能标准
两台规格型号完全相同的三相发电机组，在额定功率因数下，应能在20%～100%额定功率范围内稳定并联运行。为了提高有功功率和无功功率合理分配精度和运行的稳定性，要求发电机组中柴油机调速器具有稳态调速率在2%～5%范围内调节的装置。在控制箱（屏）内的调压装置可使稳态电压调整率在5%范围内调整。
一、并机性能
1、并联基调点：
调节并网各发电机组的输出功率为发电机组额定功率的75%，且为额定功率因数、额定电压和额定频率。此后的实验过程中不得再调节转速和电压。
2、加载方法：
在额定功率因数条件下，按下列总功率的百分数和程序变更负载：75%→100%→75%→50%→20%→50%→75%，在各级负载下至少运行5分钟。
3、有功功率分配差率δp（%）≤±5%。
δp=（p1-p2）/2p×100%
式中，p——发电机组的额定有功功率；
p1、p2——某一工况下，两台发电机组各自输出的有功功率。
并联发电机有功功率的调节
4、无功功率分配差度δq（%）：≤±10%。
δq=（q1-q2）/2q×100%
式中，q——发电机组的额定无功功率；
q1、q2——某一工况下，两台发电机组各自输出的无功功率。
同步发电机无功功率相量图
二、10kv高压柴油发电机组在通信行业应用的并机方案
首先，动力中心发电机主要为机房it负载、空调、建筑电气等提供应急电源保障容量。发电机组的并机容量首先应满足以下三个条件：
1）发电机组的连续运行额定功率大于或等于稳定负载的计算功率；
2）发电机组的备用运行功率大于或等于负载的尖峰功率；
3）在最大的电动机启动时，发电机组的瞬时电压降不大于15％～20％。
其次，数据中心配置有大量的不间断电源，它的特性是非线性负载，在供电线路上会产生谐波，使发电机输出电压波形产生失真。对于高阻抗的发电机组，谐波对发电机组影响更大。由于发电机组相对电网是有限容量系统，多台发电机并机系统除了满足稳定负载需求外，还需考虑负载特性（电能质量）、启动性能、冲击负载（冷冻机组和水泵的启动电流、变压器投入时的激磁电流）对发电机使用的影响。
因此，针对上述模型，建议对10kv高压发电机组以12台作为1个并机组合。当市电中断/故障后，自动启动发电机组并机输出供电，发电机组供电与市电不并网。动力中心建设2个并机模块，分别由2套并机控制系统控制。
为保证响应速度，并机系统同步控制采用准同期方式，系统采用随机并联方式，即系统中任一台首先达到额定输出的机组，都可以先合闸到母线供电，其他机组与该机组同步后再依次合闸供电。高压柴油发电机组外形如图7-2所示。
n+1柴油发电机组并联运行示意图
三、10kv 高压柴油发电机组在通信行业应用的负载管理
当数据中心市电中断/故障时，全部10kv发电机组自动并联运行，系统自动分配负载，按下述逻辑实现负载管理。
系统负载管理按n＋1模式来控制，全部12台机组（一个并机组合）并联运行1～10min（可调）后，如系统全部负载小于单台发电机组额定容量的900％（可调）且持续时间超过1min，则系统自动切除第12台机组，此时全部负载由11台机组供电，通过n＋1的冗余负载管理设计，来保证供电的可靠性。
如负载继续下降至小于单机容量的810％且持续时间超过1min，则系统自动切除第11台机组；如负载继续下降至小于单机容量的720％且持续时间超过1min，则系统自动切除第10台机组；如此类推，直到负载继续下降至小于单机容量的90％且持续时间超过1min，则系统自动切除第3台机组。系统最少保证两台机组在线运行。
反之，如系统负载增加到大于单台发电机组额定容量的120％时，则系统自动启动第3台机组，并自动同步后合闸，向负载供电；如系统负载继续增加，至大于单机额定容量的240％，则系统自动启动第4台机组，并自动同步后合闸，向负载供电。其他机组的运行以此类推。
系统带载运行中，如果任一台机组故障时，系统都将自动报警，同时启动一台冗余机组投入使用。
市电恢复，则全部在线发电机组通过主控柜断开发电机组进线断路器，发电机组自动冷却延时后停机。
上述逻辑控制功能可在现场设定，无需硬件改动，即可灵活扩容。
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一、并机性能
1、并联基调点：
调节并网各发电机组的输出功率为发电机组额定功率的75%，且为额定功率因数、额定电压和额定频率。此后的实验过程中不得再调节转速和电压。
2、加载方法：
在额定功率因数条件下，按下列总功率的百分数和程序变更负载：75%→100%→75%→50%→20%→50%→75%，在各级负载下至少运行5分钟。
3、有功功率分配差率δp（%）≤±5%。
δp=（p1-p2）/2p×100%
式中，p——发电机组的额定有功功率；
p1、p2——某一工况下，两台发电机组各自输出的有功功率。
并联发电机有功功率的调节
4、无功功率分配差度δq（%）：≤±10%。
δq=（q1-q2）/2q×100%
式中，q——发电机组的额定无功功率；
q1、q2——某一工况下，两台发电机组各自输出的无功功率。
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二、10kv高压柴油发电机组在通信行业应用的并机方案
首先，动力中心发电机主要为机房it负载、空调、建筑电气等提供应急电源保障容量。发电机组的并机容量首先应满足以下三个条件：
1）发电机组的连续运行额定功率大于或等于稳定负载的计算功率；
2）发电机组的备用运行功率大于或等于负载的尖峰功率；
3）在最大的电动机启动时，发电机组的瞬时电压降不大于15％～20％。
其次，数据中心配置有大量的不间断电源，它的特性是非线性负载，在供电线路上会产生谐波，使发电机输出电压波形产生失真。对于高阻抗的发电机组，谐波对发电机组影响更大。由于发电机组相对电网是有限容量系统，多台发电机并机系统除了满足稳定负载需求外，还需考虑负载特性（电能质量）、启动性能、冲击负载（冷冻机组和水泵的启动电流、变压器投入时的激磁电流）对发电机使用的影响。
因此，针对上述模型，建议对10kv高压发电机组以12台作为1个并机组合。当市电中断/故障后，自动启动发电机组并机输出供电，发电机组供电与市电不并网。动力中心建设2个并机模块，分别由2套并机控制系统控制。
为保证响应速度，并机系统同步控制采用准同期方式，系统采用随机并联方式，即系统中任一台首先达到额定输出的机组，都可以先合闸到母线供电，其他机组与该机组同步后再依次合闸供电。高压柴油发电机组外形如图7-2所示。
n+1柴油发电机组并联运行示意图
三、10kv 高压柴油发电机组在通信行业应用的负载管理
当数据中心市电中断/故障时，全部10kv发电机组自动并联运行，系统自动分配负载，按下述逻辑实现负载管理。
系统负载管理按n＋1模式来控制，全部12台机组（一个并机组合）并联运行1～10min（可调）后，如系统全部负载小于单台发电机组额定容量的900％（可调）且持续时间超过1min，则系统自动切除第12台机组，此时全部负载由11台机组供电，通过n＋1的冗余负载管理设计，来保证供电的可靠性。
如负载继续下降至小于单机容量的810％且持续时间超过1min，则系统自动切除第11台机组；如负载继续下降至小于单机容量的720％且持续时间超过1min，则系统自动切除第10台机组；如此类推，直到负载继续下降至小于单机容量的90％且持续时间超过1min，则系统自动切除第3台机组。系统最少保证两台机组在线运行。
反之，如系统负载增加到大于单台发电机组额定容量的120％时，则系统自动启动第3台机组，并自动同步后合闸，向负载供电；如系统负载继续增加，至大于单机额定容量的240％，则系统自动启动第4台机组，并自动同步后合闸，向负载供电。其他机组的运行以此类推。
系统带载运行中，如果任一台机组故障时，系统都将自动报警，同时启动一台冗余机组投入使用。
市电恢复，则全部在线发电机组通过主控柜断开发电机组进线断路器，发电机组自动冷却延时后停机。
上述逻辑控制功能可在现场设定，无需硬件改动，即可灵活扩容。
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