两台75kW柴油发电机组合闸线路的设计与实现

王德朋

摘要：使用GPC控制器设计并安装了两台75kW机组的合闸线路，通过此线路可以实现参数的显示、机组的保护、单机合闸、单机分闸、机组并联、机组解列，在并联运行过程中保证功率平均分配。

关键词：75kW柴油发电机 组合闸线路 GPC控制器

引言

柴油发电机的主要功能是通过柴油机带动发电机发电，向负载提供电能，一般作为市电的备用电源。柴油发电机组是由柴油机、发电机和控制系统组成，控制系统包括各种控制器和电气元件，通过操作控制系统可以实现机组的各种功能。

一、机组的基本情况

本系统中是采用相同的两台75KW发电机组来供电，机组使用的是东风康明斯生产的EQ6BT柴油机，额定转速为1500r/min，功率为90kW，驱动一台75KW三相同步交流发电机，额定电压400V，柴油机使用ESD5500电子调速器（EFC），发电机使用SX440型自动电压调节器（AVR）。

二、主要控制器

本系统中采用丹麦戴夫公司（DEIF）生产的GPC控制器，GPC控制器主要用于陆用发电机，可以实现单机的控制和保护，也可实现多台机组并联或机组与电网并联运行的控制和保护。GPC采用基于微处理器的控制单元，一体式紧凑设计，主要由控制器本体和显示面板组成，控制器本体上的控制端子通过与外部电气元件的连接实现对机组的控制；显示面板主要显示机组参数如水温、油压、转速、电流、电压、功率等，同时可以从显示面板设置机组的参数。

机组的断路器采用正泰公司生产的NM8S-100型，具备失压、欠压、过载和短路保护，通过外加的电动操作机构和辅助触头实现电动控制，如图1的QFl，其中P1、P2端子为电动操作机构电源，S1为控制公共端，S2和S4分别为合闸控制端子和分闸控制端子。

三、机组操作控制原理

本系统有两台机组构成，分别为1号机组和2号机组，每台机组使用一个GPC，分别为GPCI和GPC2，每台机组的控制系统的控制线路是完全相同的，以1号机组为例，如图1所示。

（1）基本设置。如图1所示，首先进行外部设置，使控制器的48、49、51、52端子接24V直流接电源，此时GPC设置为并机运行模式，自动分配有功和无功功率。同时通过GPC显示面板设置相关参数，主要包括额定转速、保护水温、保护油压、保护转速、额定功率、额定电压、额定电流、逆功率等内容。

（2）参数的输入与显示。如图1所示，水温传感器、油压传感器、转速传感器分别把信号输入到GPC的105、104、108端子，106端子为各个传感器信号的公共接地端。发电机电流通过电流互感器输入到73-78端子，发电机电压输入到79、81、83端子，母线电压输入到83、85、87端子。以上信号输入到GPC中，在面板上显示出来，同时根据要求发出控制信号。

（3）转速与电压的手动调整。如图1所示，SB1与SB2两个按钮分别为电压、转速调整按钮，SB1与SB2是两个双位旋转按钮，可以进行左右旋转，需要调整电压的时候，可以操作SB1按钮，若向左转即接通100号线和108号线，24V信号输入到GPCI的44号端子，GPCI接到升速信号后，输出-20mA-20mA的电流信号到电阻板，电阻板把电流信号转化为-5V-5V输入到EFC（电子调速器）的远程控制端子7、13，从而控制EFC使柴油机转速上升，松开SB1，柴油机转速保持不变，如果想降低转速，可以操作SB1按钮向右旋转即接通100号线和109号线。调压的调整操作与转速的调整相同，只不过通过操作SB2是由GPCI控制AVR（電压调节器）完成。

（4）合闸（并机）与分闸（解列）。在单机合闸时，按下SB3，GPCI接到合闸指令后输出一个24V电压到KA2线圈，KA2触头闭合，此时断路器上的124号线与129号线接通，断路器合闸，若果此时母线上有一台机组在供电，应按住SB3不动，此时GPCI会通过66、67、70、71号线自动调整待并机组的电压与转速，使待并机组与发电机组达到同步，同步后，GPCI输出一个24V电压到KA2线圈，控制机组合闸，完成并车，此时QFl和QF3（2号机组的断路器）的辅助出头都闭合使25号端子持续得电，通过两台机组问的负载分配线144、145和146保证两台机组有功、无功合理分配。分闸较为简单，不管是单机供电和并联供电，按下SB3按钮，直接控制KA3线圈使断路器分闸，同时把分闸信号输入到GPCI即可。

（5）机组保护。当机组监测到故障，即监测到输入参数不在要求范围内时，通过5、6端子使灯HL2得电，发出故障警报，同时KAl线圈得电，KAl常开触头闭合使机组断路器分闸，常闭触头断开使EFC断电，柴油机断油停机，实现了故障保护，要想再次启动机组合闸必须使故障复位。

四、结论

线路设计安装完成后，起动机组进行试机，进行加减负载实验，柴油机转速波动能控制在1%，而静态电压调整率低于1%，同时机组并联后能够稳定的运行，且能平稳的转移有功功率，有功功率和无功功率平均分配，且有功功率和无功功率分配差度不大于10%，符合发电机组使用要求。