柴油发电机组自动并机并网系统方案(精)

柴油发电机组自动并机并网系统方案 一、环境条件与系统参数

1.极限最高温度:70摄氏度IEC60068-2-1 2.极限最低温度:-25摄氏度IEC60068-2-2 3.相对湿度:25摄氏度时≤95% 4.海拔高度:2000米内 5.抗震能力:地震烈度8度 6.输入电压:40VAC-600V AC 7.输入电流:<5A 8.最大输入电流:

4倍额定电流长期20倍额定电流10秒 9.编程继电器:8A250V 10.工作电源:8-36VDC25W 11.测量精确度:1.0IEC60688

12.防护等级:面板IP52整体IP20IEC/EN60529 二、功能描述

1.并机系统概述

并机系统用于柴油发电机组的自动化并联和并网运行,

配合主控柜可实现无人值守运行方式,满足自动启动、自动并联和并网输出的功能,总共4台10KV1800KW发电机组独立运行或者并联于气机母排运行。主控制柜可延伸监测和控制范围,包括自动加油系统工作状态、液位、故障信号、进排风系统、远置冷却系统、断路器状态、断路器告警,具有第3方通信接口,提供Modbus通信协议或者TCP/IP通信,远距离传输采用光纤通信模组。

本方案为独立电站设计,无电网电压情况下,可根据主发电机运行情况、电力参数等外部因素来调整发电机组的运行状态,当紧急情况或需要发电机组运行时并机系统自动投入运行,可实现系统内任意1台或者多台发电机组并网使用,主控柜实现并联系统集中监测和运行逻辑处理,共同完成自动投入,自动负载均分,自动撤出,支持加载斜坡和卸载斜坡功能,和自动冷却停止的控制,系统时间和定时器时间可根据使用情况和项目要求随意设定。

如原理图所示,发电机组运行于独立的母排,通过两端的母联开关与1号、2号气机母排连接,当所有气机都停止运行后,发电机组做孤岛运行,独立为母排供电;当任意一台气机投入运行,并网系统自动判断并网运行,母排上的10KV 发电机组,可同时或者部分并联于母排上运行,共同分担母线的负荷;目前提供4台机组,预留1台发电机组接口,包括并机柜控制回路、主控柜连接回路、高压开关柜控制及母

排回路。

并机系统提供一套独立的落地式安装的并联控制柜和主控柜,完成对总共5台发电机组的并联、控制和监控。机组并机和控制系统采用原装进口柴油发电机并联管理装置,控制柜提供自动/手动起动/停止操作、发电机冷却停机延时(延时可调、紧急停机、发电机盘车、指示灯测试、发电机电压、发动机转速/发动机频率、数字仪表。

2.系统运行描述:

A,并机系统可独立运行、可并网运行(并联于蒸汽发电机,电厂建设初期,系统可以在手动模式下实现不间断循环运行,维护保养无需全部停运,保证施工电力供给;并且满足效率管理运行模式,当负荷减小时可停止一部分运行时间长的机组,直到达到最低储备容量,保证期间较大设备启动所需;当负荷增加到一定比例后则可以自动启动其余机组,自动并联到母排运行;

B,电厂建成后,发电机组用于启动汽机辅助设备和锅炉,启动完成后,发电机组系统可自动转换为并网模式,随时准备与汽机主机进行投切,精确的功率控制可以满足与汽机的平稳过渡。

C,汽机投运初期,由于蒸汽量不一定稳定,发电机组可作为补峰电源,与汽机一起并网运行,当汽机运行正常后,可自动撤出并保持待机状态,随时准备下一次启动,确保发电

系统能频繁投撤;

D,汽机正常投运后,如果其中一台汽机故障,主控柜侦测系统故障情况,可控制发电机组自动或者手动投入运行,所有汽机均故障停机,则需要根据现场情况判断,视情况手动选择投入,保证发电机组安全。

3.系统运行方式 A自动运行方式:

①当柴油发电机组和控制系统处于自动模式时,在主控系统检测到电源质量不良后,10秒内(可调发电机启动,首先达到额定电压、频率的机组通过发电机断路器同期并联到柴油发电机母线。第二台机组自动同步启动,同期后并联于应急母线,分担系统负载。每台发电机允许3次10秒钟的启动尝试(时间可调,每次启动间隔10秒钟。当3次启动尝试全部失败后,起动超时闭锁并告警启动失败,其他机组正常运行,且自动增加备用机组到系统内运行。

②电厂汽机运行正常且运行参数正常后,主控系统向发电机组发出停止命令,收到停止命令后发电机组进入冷却停机状态,卸掉负载后空载运行3-5分钟,然后停止,复位到待机状态。

B手动运行方式:

①当控制系统处于手动模式时,整个应急柴油发电机系统处于手动状态,由柴油发电机选择按钮控制机组的启动和停

止,手动操作面板按钮进行同期合闸。

②系统在手动运行和自动运行时同样具有各项保护功能。

③系统在非自动情况下可实现自动负荷分配,主控系统还将自动判断电厂电力数据的质量,不正常时可以发出告警。4.柴油发电机组控制器配合智能并机馈线系统可以实现如下运行模式

A:闭锁/重设:当发电机运行时,无论什么时候被置于闭锁位置,机组将立刻停机并且

发电机断路器将断开。当故障引起柴油机闭锁时,闭锁/重设也将重新设置柴油机起动和故障控制。

B:关机/冷却:允许经过一定时间延迟后正常切断柴油发电机,以使柴油发电机在经过

一定带负荷运行时间后冷却。当柴油发电机运行时,无论什么时候被置于关状态,发电机断路器将断开,机组将按延时继电器设置的延迟时间继续运行一段时间停机。

C:自动/手动:自动方式运行时,柴油发电机处于待机状态,无论什么时候收到由自动

切换系统或进行系统测试传来的启动信号,系统自动投入运行,启动信号撤出,系统自动撤出运行,恢复到待机状态。手动方式运行时则通过面板操作启停机和断路器分合闸。

D:运行/测试:置于运行状态时柴油发电机将起动并达到要求的转速和电压,柴油机将

连续运行。若置于测试方式运行,则按照测试方式将发电机组启动,在测试时间内运行,运行完毕自动停止发电机。5.自动卸载、加载功能:

系统具有自动功率管理功能,并可根据负载大小来调整投入运行机组的数量(增加或减少投入机组数量,运行中一台机组故障,备用机组自动启动和并联。当系统接收到自启动信号,所有在线机组启动,并投入运行,待系统运行稳定后,根据负载情况,将多余的发电机组停掉,保持一个比较好的燃油效率,节约运行成本;功率管理始终运行,当系统负载增大到一定程度,又会启动部分机组来补充总输出容量,防止系统超载运行。

6.负载分配控制:

并联系统具备数字式自动负载负荷控制功能,每一台在线机组的运行数据共享,控制每一台发电机组的输出功率百分差不超过1%,将负载依各机组容量进行比例分担,可有效防止发动机因使用不当而提前大修。

7.保护特性:

①每台柴油发电机装设逆功率继电器来提供反转保护。 ②系统装设有同步检查窗口,方便实时查看同期状态。

③联锁装置用于确保发电机断路器合闸到母线上之前,同步指示仪处于工作状态

④提供如下标准保护

保护国际电工代码 反向功率保护32R 短路保护50P/N 过电流保护51 过电压保护59P 欠电压保护27P 过频率保护81O 欠频率保护81R 过负载保护32F 紧急停止保护1 启动电压低保护27DC 启动电压高保护59DC 同期失败保护25 输出开关故障保护52BF 相序保护47 卸载失败保护34 启动失败保护48 8.监控功能:

柴油发电机组并机并网控制装置具有标准接口(RS485和RS232,支持MODBUS-RTU标准通讯协议,开放接口通讯协议编码表,可连接至电站集中控制系统。

机组控制器能接受消防系统无源开关量远控启停信号,

并将机组工作状态、故障报警信号返送消防中控室(数字信号和开关量信号都可提供

电气监控能监测以下参数和信号(不局限于以下内容: A机组工作状态、故障报警等信号,输出频率、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等

B电源主断路器运行状态、故障报警、手/自动转换开关状态等信号; C油箱液位超限、油压过低、油温过高、水温过高及启停故障等报警信号; D报警信号 E停机信号 F继电器动作信号

G并机系统和单机的工作参数与工作状态 9.其他选配功能

A可配置ATS自动双电源切换控制功能 B可配置并联市电运行功能 C可配置纵差动保护

D可配置零序保护、负序保护 E可配置智能浮充电器

F可配置消防控制接口

G可配置触摸式主控制柜(已配置 H可配置远程触摸式监控系统 三.并机系统设备配置 A并机控制柜

并机控制柜用于发电机组间的同期并联和控制逻辑的管理,具有发电机组控制功能和机组输出断路器同期操作功能、负载分配功能、超限保护功能、通信等功能。

B主控制柜

主控制柜配置了触摸式显示屏,PLC,中间继电器和RS485通信接口;

面板配置模式转换按钮,机组运行/故障指示灯等硬件,显示窗口还可显示多种功能操作按钮和指示灯,采用分页显示与综合显示相结合,分为:系统单线图、机组参数和控制、PM负载管理控制、故障报警显示和复位页,主页可配置为项目或者公司主画面。

C并联开关柜

配置施耐德真空断路器柜及断路器ACB、断路器手车、手动操作按钮、智能保护控制单元、状态指示。

按钮包括:手动分合闸按钮、试验位置分合闸按钮。

实现功能:接受并机控制柜的指令并迅速执行、反馈运行状态、反馈故障信息、输出电能

D输出开关柜

配置施耐德真空断路器柜及断路器ACB、断路器手车、手动操作按钮、智能保护控制单元、状态指示。

按钮包括:手动分合闸按钮、试验位置分合闸按钮。

实现功能:接受并机控制柜的指令并迅速执行、反馈运行状态、反馈故障信息、输出电能

E直流电源柜

直流电源用于系统内所有断路器柜的储能、分闸、合闸和保护,厂内所有电源故障的情况下,独立工作于发电机组并联系统,与其他电源无干扰。

F中性点接地电阻柜

用于发电机中性点保护和单相接地故障保护功能,提供一个较小的接地电流,避免大电流冲击发电机绕组,增加配置了零序CT,精确测量零序电流,发生故障时及时跳闸停机,保护电力系统的安全。

四.数据测量与显示

数字交流仪表准确等级不低于1.5级,直流仪表准确等级不低于1.5级 开关柜内与测量表计配套的分流量,变送器的准确等级不低于1.5级;电流互感器的准确等级不低于1.5级;保护用的电流互感器应满足保护装置的要求。

电气回路至少装设下列测量表计或通过监控系统液晶显示屏显示:

交流电压表、交流电流表,有功功率表、功率因数表、频率表、电量表、同步表直流电压表、累计运行计时器等

五．结构与端子连接 系统所有连线都通过的端子连接，令设备的连线、移动、 维修、更换非常容易和方便，系统内部在出厂前已经搭接了 进出线铜排，方便设备安装移动；控制器及其它二次控制线 路都通过工厂集成端子排连接；与外

部的控制连接线也全部 集成在柜内的端子排上、柜内二次线路通过行线槽走线、方 便将来功能扩展并预留空间；出线柜和控制柜预留至集中监 控系统备用端子