自动化柴油发电机组的分级

摘要：随着技术水平的不断提高，人们对交流电源的供电要求也越来越高，有些设备不允许交流电源有瞬间中断，这就要求机组必须具备自动化的功能，目前正逐步推广的电源设备集中监控技术也要求机组必须自动化。由于机组自动化程度不同，因此，国家标准有明确规定。根据中国国家标准 GB 4712-84，机组自动化分为三级，下面分别予以叙述。

一、机组的分级

（一）一级自动化机组

i．机组应自动维护应急准备运行状态，柴油发电机启动前自动进行预润滑。

ii.当机组需要启动运行时，能按自动控制指令或遥控指令实现自动启动。如果机组需要停机时，也能按自动控制指令或遥控指令自动停机。

ii.机组在运行过程中，若出现过载、短路、超速、过频、水温过高、机油压力过低等异常情况均能进行自动保护。

IV.机组应配备表明正常运行和非正常运行声光信号系统，通过这些信号表明机组运行情况。

V．机组在无人值守的情况下应能连续运行4h。

（二）二级自动化机组

此类机组除满足一级自动化机组各项要求外，还应满足下述要求。

i．机组应具有燃油、机油和冷却水自动补充的功能。

ii．机组在无人值守的情况下，能连续运行24h。

（三）三级自动化机组

该机组除满足一级、二级自动化机组的各项要求外，还必须具备以下功能。

i．当机组自启动失灵时，自启动控制程序系统，应能自动地将启动指令转移到下一台备用机组。

ii.机组应能按自动控制指令或遥控指令完成两台同型号规格的机组自动并机和解列。

i.机组并行运行时，应能自动分配输出的有功功率和无功功率。

iv.机组除了具有一级、二级自动化机组的各项保护外，还应具有逆功率保护等功能。

二、自动化机组的特点

（一）机组的特点

自动化柴油发电机组的品种较多，一般分为两类：一是常设控制机组；另一类是无人值守机组。以中高科技生产的奔驰4000系列为例，该机组采用目前世界上十分先进的电子管理系统，可作为常规或备用电源使用。当市电停电或发生异常时，即自动投入运行，市电恢复正常供电后能自动停车。其各项指标均满足或优于下列各项国家及行业标准的最高要求，除正常提供50Hz的电源外，同时可根据需要，提供60Hz及其他国际通行的电压规范：

《GB 2820-1997往复式内燃机驱动的交流发电机组》；

《JB/T 10303-2001工频柴油发电机组技术条件》；

《YD/T 502-2000通信专用柴油发电机组技术要求》；

《GJB 2815-1997军用内燃机电站通用规范》。

机组能在环境温度5～35℃下，完成自动启动的次数一般不超过3次，总启动时间不超过1min（通信行业标准要求为5min）。启动成功后在1min（通信行业标准要求为3min）内带额定负载运行。机组中水温过高保护，冷却水温低能自动加热保温，机组还备有主备用双机自动切换装置以及完善的报警系统，遥控、遥测、遥信（三遥）远程控制功能，实行无人值守。

（二）系统的组成

1．系统结构

整套机组有MTU柴油发电机（该柴油发电机在进气温度40℃、海拔高度400m时机组的功率不下降）、三相无刷交流同步发电机励莱森玛（Le-roy Somer）、燃油箱、机组补剂箱、冷却水箱和ZGPT-04DHII型多功能自动控制屏。该自动控制屏以Deepsea5110自动控制器为控制核心，控制回路如图1所示，可以实时检测柴油发电机的工作状态、实现自动启停，并具有自动保护功能，完全满足自动化的规范要求。

图1 控制回路框图

2．柴油发电机

自动化机组对柴油发电机的要求是：良好的启动性能，运行平稳可靠，无漏油、漏水现象。MTU2000和MTU4000系列柴油发电机是德国戴姆勒-克莱斯勒集团1997年推出的最新产品，也是世界上最先实行电子管理系统的柴油发电机之一，其中MTU4000采用的是高压共轨系统，其各项性能均处于世界领先地位，可以满足目前世界上的任何标准。

3．同步发电机

自动化机组对发电机的要求：体积小，无火花，励磁性能好，抗干扰能力强等。目前一般采用三相无刷交流同步发电机，其励磁系统采用相复励结构，该系统自励恒压性能好，建压快而容易，波形畸变率小，调压精度高，运行可靠，维护方便，运行平稳不易引起供电系统的电磁振荡。这种发电机除了性能较好外，主要特点是励磁电流大，整机的体积可以大大缩小。

（三）机组的自动控制柜

1．自动化控制柜的原理

自动化控制柜具有将市电和柴油发电机组实行自动转换的功能，以达到供电不间断或具备按人为要求定时供电或遥控自动供电的目的。

（1）交流主回路

如图2所示，三相供电的主回路有三个主接触器（市电用、I号机、II号机）。当市电正常时，控制柜由PLC将市电接触器自动合闸输出供电；当市电无电时，PLC会及时或延时自动启动I号机（II号机），柴油发电机组正常发电，使I号机（II号机）的接触器自动合闸输出供电；当市电恢复正常，延时后让市电的接触器又合闸输出供电，柴油发电机组停车。保证对负载提供瞬间间断电源。

（2）直流控制回路

自动化控制柜的核心是PLC，采用稳定的元器件可以使得整个控制柜的质量和可靠性得以提高。图3为PLC控制回路框图。