新聞主題	柴油發(fā)電機組保護功能的主要范圍

 

摘要：柴油發(fā)電機組保護裝置對保證供電設備的正常工作和電能質(zhì)量以及安全運行起著(zhù)決定性的作用，同時(shí)柴油發(fā)電機組也是企業(yè)購買(mǎi)成本較高的電氣設備之一。保護裝置分為柴油機機械保護系統和發(fā)電機電氣保護系統，其中，發(fā)電機根據電壓不同又分為高壓發(fā)電機保護系統和低壓發(fā)電機保護系統。為了降低人為因素因無(wú)法及時(shí)處理設備異常運行現象而產(chǎn)生安全事故，應該針對柴油發(fā)電機組組各種不同的故障和異常工作狀態(tài)，裝設性能完善的自動(dòng)報警以及停機的保護裝置。

 

一、低壓發(fā)電機電氣保護功能

 

      保護系統可以對低壓發(fā)電機的電氣部件進(jìn)行監測，比如發(fā)電機的絕緣狀況、電壓、電流等。當電氣部件出現異常時(shí)，保護系統會(huì )通過(guò)斷路器、熔斷器等方式實(shí)現對電氣設備的保護，避免電氣故障引起柴油發(fā)電機組整機損壞。

1、過(guò)電壓保護 

      當任意一相電壓數值超過(guò)如圖1所示的最大電壓保護值時(shí)，保護系統應能切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

2、欠電壓保護

      當任意一相電壓超過(guò)如圖1所示最小電壓保護值時(shí)，保護系統應能切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

3、過(guò)頻率和欠頻率保護

      當柴油發(fā)電機組的輸出頻率超出51.5~52Hz范圍時(shí)，保護系統應延時(shí)2～3s動(dòng)作，切斷柴油發(fā)電機組，停止向用電負載供電，當頻率低于350Hz時(shí)，延時(shí)應小于0.2s，切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

4、過(guò)電流和短路保護

      當負載特性超過(guò)表1中要求時(shí)，過(guò)電流保護系統應動(dòng)作，切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。過(guò)電流保護特性根據柴油發(fā)電機組產(chǎn)品技術(shù)文件的規定來(lái)確定。如果柴油發(fā)電機組內部及其配電系統發(fā)生短路，過(guò)電流保護應按照反時(shí)限特性動(dòng)作，以保護柴油發(fā)電機組。柴油發(fā)電機組的所有輸出支路，都應具有單獨的過(guò)電流保護功能。柴油發(fā)電機組只能將出現過(guò)電流的支路斷開(kāi)。

表1    柴油發(fā)電機組交流負載能力

5、相序保護

      三相之間的相序關(guān)系應符合如圖2所示的規定，當不符合要求時(shí)，保護系統應能切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

6、中線(xiàn)開(kāi)路保護

      當檢測到中性線(xiàn)開(kāi)路時(shí)，保護系統應能切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

7、接地故障保護

      交流柴油發(fā)電機組輸出中線(xiàn)不接地時(shí)，應當持續監測中線(xiàn)與機殼（大地）間的電壓差，在電壓差的峰值超過(guò)50V前，保護系統應能切斷柴油發(fā)電機組對用電負載的供電。

 

圖1  柴油發(fā)電機電壓保護限值

圖2  柴油發(fā)電機相序關(guān)系矢量圖

 

二、高壓發(fā)電機電氣保護功能

 

      以下是高壓發(fā)電機的常見(jiàn)保護裝置內容，除此之外還有溫度保護、振動(dòng)保護等。這些保護裝置可以使高壓發(fā)電機在異常情況下及時(shí)做出反應并切斷電源，確保電力系統的安全穩定運行。

1、發(fā)電機差動(dòng)保護

      發(fā)電機差動(dòng)保護是一種用于保護發(fā)電機內部故障的保護裝置，原理如圖3所示。它的主要功能是對發(fā)電機內部的故障進(jìn)行保護，包括短路、接地、絕緣損壞等。如果發(fā)電機內部出現這些故障，差動(dòng)保護裝置會(huì )自動(dòng)報警并切斷發(fā)電機的電源，以保證發(fā)電機運行的安全和穩定。

2、發(fā)電機定子接地保護

      保護由發(fā)電機機端零序電壓和中性點(diǎn)側三次諧波電壓共同構成100%保護區的定子接地保護，基波跳閘，三次諧波發(fā)信號。設PT斷線(xiàn)閉鎖。區外故障時(shí)不誤動(dòng)。

3、發(fā)電機過(guò)電壓保護

      過(guò)電壓保護動(dòng)作電壓取1.3倍額定電壓，延時(shí)0.5秒動(dòng)作于全停。

4、低頻保護

      低頻保護反應系統頻率的降低，保護由靈敏的頻率繼電器和計數器組成，并受出口斷路器輔助接點(diǎn)閉鎖。即發(fā)電機退出運行時(shí)低頻保護自動(dòng)退出運行。保護動(dòng)作于發(fā)信號或全停。裝置在運行時(shí)可實(shí)時(shí)監視定值，頻率及累計時(shí)間的顯示。兩套保護之間宜有連續跟蹤和數據累計功能。

5、失步保護

      保護由三阻抗元件或測量振蕩中心電壓及變化率等原理構成，在短路故障、系統穩定振蕩、電壓回路斷線(xiàn)等情況下，保護不誤動(dòng)作。能檢測加速和減速失步。保護通常動(dòng)作于信號，當振蕩中心在發(fā)電機變壓器內部，失步動(dòng)作時(shí)間超過(guò)整定值或電流振蕩次數超過(guò)規定值時(shí)，保護動(dòng)作于全停。并裝設電流閉鎖裝置，以保證斷路器斷開(kāi)時(shí)的電流不超過(guò)斷路器額定失步開(kāi)斷電流。

6、失磁保護

      保護由發(fā)電機端測量阻抗判據、變壓器高壓側低電壓判據、定子過(guò)電流判據組成，原理如圖4所示。設PT斷線(xiàn)閉鎖。閉鎖元件動(dòng)作，阻抗元件動(dòng)作發(fā)出失磁信號經(jīng)延時(shí)t1動(dòng)作減出力。閉鎖元件動(dòng)作，阻抗元件動(dòng)作延時(shí)t2切換廠(chǎng)用電源。閉鎖元件動(dòng)作，系統電壓低于動(dòng)作允許值時(shí)經(jīng)延時(shí)t3動(dòng)作于全?；虺绦蛱l。

7、發(fā)電機逆功率保護

（1）通過(guò)測量發(fā)電機有功功率的大小和方向，當發(fā)電機有功功率小于設定值時(shí)，逆功率保護動(dòng)作，跳開(kāi)發(fā)電機斷路器，防止發(fā)電機長(cháng)時(shí)間運行在逆功率狀態(tài)。

（2）通過(guò)測量發(fā)電機電流和電壓的大小、相位，當發(fā)電機電壓或電流出現異常時(shí)，逆功率保護動(dòng)作，跳開(kāi)發(fā)電機斷路器，防止發(fā)電機受到損壞。

8、發(fā)電機過(guò)激磁保護

      過(guò)激磁是以V/HZ的比值為動(dòng)作原理，設有兩段定值。定時(shí)限帶時(shí)限動(dòng)作于信號和降低勵磁電流，反時(shí)限部分動(dòng)作全?；虺绦蛱l。

9、發(fā)電機對稱(chēng)過(guò)負荷保護

      保護由定時(shí)限和反時(shí)限組成，定時(shí)限部分帶時(shí)限動(dòng)作于信號和自動(dòng)減負荷。反時(shí)限部分保護反應電流變化時(shí)發(fā)電機定子繞組的熱積累過(guò)程。動(dòng)作特性按發(fā)電機定子繞組的過(guò)負荷能力確定，動(dòng)作于全?；虺绦蛱l。

10、發(fā)電機不對稱(chēng)過(guò)負荷保護

      保護由定時(shí)限和反時(shí)限組成，定時(shí)限動(dòng)作于信號，動(dòng)作電流按躲過(guò)發(fā)電機長(cháng)期允許的負序電流值和按躲過(guò)最大負荷下負序電流濾過(guò)器的不平衡電流值整定。反時(shí)限保護反應發(fā)電機轉子熱積累過(guò)程。動(dòng)作特性按發(fā)電機承受負序電流的能力確定，動(dòng)作于全?；虺绦蛱l。

11、發(fā)電機定子匝間短路保護

      發(fā)電機定子繞組匝間短路通常是由于過(guò)載、過(guò)電壓、異物進(jìn)入機內、接線(xiàn)松動(dòng)等原因導致。當發(fā)電機運行過(guò)程中出現這些情況，電流會(huì )在繞組中形成高溫區域，導致繞組絕緣擊穿并最終形成匝間短路故障。短路保護繼電器是一種常見(jiàn)的發(fā)電機保護設備，可用于檢測和保護發(fā)電機內部的繞組短路故障。當發(fā)電機內部發(fā)生故障時(shí)，保護繼電器會(huì )立即發(fā)送信號給控制系統，保護瞬時(shí)動(dòng)作于全停。

12、PT斷線(xiàn)閉鎖

      PT斷線(xiàn)閉鎖是一種保護功能，旨在防止電壓回路因故障失壓后，導致距離元件、功率方向元件等保護裝置誤動(dòng)作。當電壓互感器（PT）的一次側斷線(xiàn)時(shí)，如U相熔絲熔斷，斷線(xiàn)閉鎖繼電器會(huì )發(fā)揮作用，暫時(shí)退出這些保護裝置的運行。在三相電壓恢復正常后，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，這些保護裝置會(huì )全部恢復正常運行。斷線(xiàn)閉鎖繼電器就是用于實(shí)現這一功能的設備，它可以在PT一次側斷線(xiàn)時(shí)防止保護裝置誤動(dòng)作。

13、勵磁繞組過(guò)負荷保護

      保護由定時(shí)限和反時(shí)限兩部分組成。定時(shí)限部分動(dòng)作電流按正常勵磁電流下能可靠返回的條件整定，帶時(shí)限動(dòng)作于信號，并動(dòng)作于降低勵磁電流；反時(shí)限部分動(dòng)作特性按發(fā)電機勵磁繞組的過(guò)負荷能力確定，并動(dòng)作于解列滅磁。保護能反應電流變化時(shí)勵磁繞組的熱積累過(guò)程。

 

圖3  發(fā)電機勵磁系統整流橋差動(dòng)保護系統

圖4  發(fā)電機失磁保護裝置原理圖

 

三、柴油機機械保護功能

    保護系統能夠對柴油機的機械部件進(jìn)行監測，如冷卻系統、潤滑系統、啟動(dòng)系統等。當檢測到機械部件出現異常，比如過(guò)熱、過(guò)載、油壓低、水位低等，保護系統就會(huì )自動(dòng)采取停機報警措施。  柴油發(fā)電機組應設有下列機械保護裝置，各項保護值應符合配套的原動(dòng)機產(chǎn)品技術(shù)條件規定。

1、機油壓力過(guò)低保護

      潤滑油油壓過(guò)低，將導致潤滑油膜破壞，不但要損壞柴油發(fā)電機的軸瓦，而且能造成動(dòng)靜之間摩擦等惡性事故。裝設低油壓保護裝置一般具備以下任務(wù)：潤滑油壓低于正常要求數值時(shí)，首先發(fā)出信號，提醒運行人員注意并及時(shí)采取措施。若機油油壓持續下降至≤0.2mpa時(shí)，立即發(fā)出聲光報警，蜂鳴器報警，同時(shí)柴油機降速并立即停機。

2、冷卻介質(zhì)溫度過(guò)高保護

      當散熱器水溫超過(guò)柴油發(fā)電機組控制系統預設的上限時(shí)，會(huì )發(fā)出警告，能夠自動(dòng)對水溫進(jìn)行調節，同時(shí)該裝置能夠對水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，該能夠快速將水箱內部的水排出，防止換水的時(shí)候使用者進(jìn)行等待。

3、發(fā)動(dòng)機超速保護

      柴油機在運行過(guò)程中，若出現轉速≥1750rpm(10%額定轉速)故障時(shí)，立即發(fā)出聲光報警，同時(shí)柴油機降速并立即停機。超速保護裝置要求反應靈敏，可靠性高，具有超速自動(dòng)停機和手動(dòng)緊急停機的雙重保護功能，能有效的避免發(fā)動(dòng)機因超速而造成發(fā)動(dòng)機損壞。

4、過(guò)載保護裝置

      當用電量過(guò)大，使發(fā)動(dòng)機負載過(guò)大，超過(guò)了規定極限，感應器會(huì )將發(fā)動(dòng)機關(guān)閉，避免零部件損壞。

5、燃油泄漏保護裝置

      當燃油系統出現泄漏時(shí)，感應器會(huì )發(fā)出警報并停機以避免火災發(fā)生。

6、低油位保護裝置

      當燃油箱油量降低到一定的程度時(shí)，感應器會(huì )發(fā)出聲音或者警示燈亮起，提示操作員及時(shí)添加柴油。10分鐘后如油位未恢復，蜂鳴器立即報警，報警燈閃爍。同時(shí)柴油機降速，延時(shí)3分鐘后停機。

7、啟動(dòng)保護

      若柴油機三次啟動(dòng)不成功，輸出啟動(dòng)失敗信號并閉鎖自動(dòng)工作系統。蜂鳴器報警，報警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報警消失，報警指示燈轉為平光指示。

8、電瓶電壓低保護

      在柴油機處于集控狀態(tài)待命時(shí)，當電瓶電壓低于22v（或10v）時(shí)蜂鳴器立即報警，報警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報警消失，報警指示燈轉為平光指示，且一直保持到電壓恢復正常為止。

9、低水位保護

      在柴油機處于集控狀態(tài)待命或運行時(shí)，散熱水箱的液位低于規定高度時(shí)，蜂鳴器立即報警，報警燈閃爍，按消音按鈕消音，聲報警消失，報警指示燈轉為平光指示，同時(shí)柴油機降速，延時(shí)3分鐘后停機。

 

總結：

      柴油發(fā)電機組保護系統的作用在于保護設備、延長(cháng)使用壽命、提高設備的可靠性和穩定性。如果沒(méi)有保護系統的保護，很可能會(huì )因為一旦有異常發(fā)生而導致設備的損壞或停機，給生產(chǎn)帶來(lái)不必要的損失。因此，保護系統不僅是柴油發(fā)電機組的一個(gè)重要組成部分，也是保證設備正常運行和安全的重要保障措施。綜上所述，以上內容對柴油發(fā)電機組保護系統的作用進(jìn)行了介紹，強調了保護系統對設備的保護作用以及保障設備正常運行和安全的重要性。

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