柴油发电机控制柜

2 柴油发电机组

2.1启动发动机

A 确保发电机电路断路器处于断开位置。

B 按柴油机?怠速?（IDLE）按钮。

C 使柴油机上的超速跳闸机构复位。

D 启动柴油机，一旦柴油机启动运行，发电装置中的电动调速

器处于自动控制状态。

E 按柴油机制造厂家所推荐的持续时间，使柴油机怠速运行指示

灯发出暗淡光。

F 按下柴油机?RUN?（运行）按钮。此时柴油机达到额定运行速

度，发电机（GEN）运行指示灯变亮。

2.2 第一台发电机并网

A 将同步开关置于待并网发电机位置。

如果同步开关上标有?BUS—OFF—GEN?记号（母线—断开—发电机），要选择?GEN?（发电机）如果开关上标有?MAN —OFF—AUTO?（手动—断开—自动）的记号，要选择?AUTO?（自动）。?MAN?的位置是在自动功能有故障时使用。

B 此时同步盒电压表和频率表显示待并网发电机的数值，通常显

示交流母线上的数值。（发电机交流输出的频率与柴油机的速度成正比）。

C 转动电压调节旋钮到600伏刻度位置，顺时针转动旋钮下边的

一个控制杆，锁紧调整位置。

D 转动速度调节旋钮，调节发电机频率到60Hz 并锁紧。

E 接通发电机电路断路器，如果断路器是电动操作，要按柜体面板

上的接通按钮。

对于手动操作GE通用电器公司的断路器，首先要反时针转动手柄，使断路器合闸机构贮能。然后按断路器面板上的?PUSH ON?（前推合闸）按钮。

为了操作ITE断路器，首先要把凸缘手柄插入短轴内，将手柄向下拉到?Reset?（复位）位，然后再向上推。

F 发电机在线的指示灯亮，表示此时发电机向交流母线馈电。

对于手动操作GE通用电器公司的断路器，首先要反时针转动手柄，使断路器合闸机构贮能。然后按断路器面板上的?PUSH ON?（前推合闸）按钮。

2.3 发电机同步

如果要把其他发电机并入交流母线，首先要使待并车发电机的频率与母线的频率进行匹配（同步）。

A 按步骤1所述，将柴油机调到?RUN?（运行）速度。

B 按步骤2所述调节发电机输出电压到600伏。

C 对于手动操作的GE（通用电器公司）电路断路器，要对断路器合闸机构贮能，以使其能接通。

D 调节柴油机速度略高于60Hz，以便同步指示器指针顺时针慢慢转动，同步灯十分慢的发亮。

E 当同步指示器指针处于垂直位置，同步灯熄灭，接通断路器。在有些系统中，如果同步尚未达到，有一个同步检查电路防止断

路器接通。

2.4 载荷分配

A 千乏（无功分量）分配：

旋转并网发电机的电压调节旋钮，使它们的千乏表显示一个相同的值。以确保能从所有发电机获得最大的功率输出。

B 千瓦分配：一个主—从电路自动平衡发电机发出的千瓦数。当系统驱动载荷时，要确保所有并网发电机的千瓦表读数的差值在50千瓦范围内。

千瓦和千乏载荷均匀分配，以使在柴油机组上的磨损一样。

2.5 接地故障：

接地测试灯和交直流百分比接地仪表，指示接地故障。如果没有接地故障，仪表指示为零。所有三个灯为暗橙色。为了试验指示灯，要按接地测试试验按钮。所以三个灯应为暗橙色。

(1) 查找交流接地故障

每天监视交流接地故障表。如果读数不为零，首先检查交流电机，按以下所述一个一个地进行。

(A) 断开电动机控制中心一个交流电动机的电路断路器，检查交流接地故障表是否指向零。如果不指向零，再合上电路断路器

(B) 对所有交流电动机，重复上述步骤。

(C) 如果查到了一个故障电动机，逐段断开到该电动机的电缆。从可控硅房电缆连接开始。

(D) 如果故障看来在电缆内，断开电动机控制中心的电动机，沿着电缆追踪接地故障点，如：

●电缆内进水。

●由于绝缘磨破。

如果接地故障仍旧存在，用同样的方法查找配电变压器和电动机控制中心。

(2) 查找直流接地故障：

每天监视直流接地故障表，如果读数不是零，按以下所述一个接一个地试验每一个直流传动装置。

(A) 关掉直流传动装置的任一个，如转盘，这个可通过断开司钻控制台内的锁紧开关来达到。检查直流接地故障表是否指向零，如不指零，再起动转盘。

(B) 对其余的直流功能—泥浆泵，轿车等反复上述试验，直到你查出来有故障的传动装置为止。

(C) 用锁紧开关开有故障的传动装置，沿其电缆追踪接地故障

点，如：

电缆内有水浸入。

由于绝缘磨破。

(D) 如果检查电缆是好的。断开电动机上的电缆，折回到电动机检查直流故障是否在电动机内。

(E) 电动机电路断路器跳闸

最大可能情况是热过载，为了恢复作业，首先要按复位按钮。

2.6 停车须知

B 将发电机电路断路器跳闸使发电机断离母线。并网发电指示灯熄灭。

C 按发电机的?怠速?（IDLE）按钮。

D 在发电机按制造厂家推荐

的持续时间空转之后，关掉发电机。

设备检查和维护

1 每天的工作检查：

A 检查柜体和控制台上的指示灯。

●正常的发电机运行，并网的发电机，运行的可控硅，电机

风机指示灯应发亮。

●浪涌抑制信号灯应发亮。

●所有三个接地检测灯应发暗橙色光。

当按接地检测试验按钮时，所有三个灯应发亮。直流和交流百分接地表，读数应为零。

B 确保所有的可控硅风机运行。

C 确保有功功率（KW‘S）和无功功率（KV AR’S）由多个并网发电机均分，千乏分配可以通过转动电压调节旋钮来调节。如果KW分配出现故障，柴油机的执行器就需要维修。

D 检查到它励电动机的磁场电源。

E 在起下钻过程中，检查绞车动力刹车接触器的工作情况。

F 确保怠速时发电机加热器工作正常。

2.每周的试验

3.作一次交、直流控制组件信号检查，每个组件有一个着色编码

的试验开关和仪表。当开关位置着色编码和仪表显示匹配时，

信号在规范之内。

4.每月的试验

A 在直流控制组件上的试验插头处，检查可控硅电流信号的波形，以确保所有可控硅正确的触发。见表Ⅱ—3技术手册可控硅部分内的可控硅试验。

B 对柴油机过速跳闸和逆功率跳闸功能试验，见表Ⅱ—3有关保护电路功能试验部分。

5.检修

该项工作包括设备元件的清洁，更换损坏的元件。

A 每周检修

（1）如果可能，清洁发电机转速表传感器插头。

（2）检查司钻控制台和绞车脚踏调节器，确保气压正常。

（3）检查通到司钻控制台的气路软管内的干燥剂。

（4）检查所有露天插座，接线盒和开关，看是否有腐蚀和

受潮。

B 每季度的检修

（1）检查接头板，开关和插座的上紧程度。

（2）检查接触器线圈是否过热，接头是否腐蚀和锈斑。

（3）用沾有软的清洁剂不起毛的布擦柜体表面。

警告：在进行清洁之前要断开设备电源。在传动设备断开电源之前，不要接触公共交流母线的汇流排和变压器的馈电线。

（4）检查所有电缆是否有磨损，切破及震动摩擦等。

（5）如果在可控硅房内使用应急照明设备，要确保其功能正常。

一系统单线图

发电机发出的三相交流电采用铜芯电缆连接到母排。在每一根电缆线上装有电流互感器（CT1-3，800：1，2.5A）检测出来的电流经过电流表（0-2000A）显示，为了三相电流的切换显示，通过安装一个三相转换开关来实现。在三相电经过熔断器后由三角形接法经过T10变压接到电压表（0-750V）显示，其出线是星形接法，因此可以显示六组相间电压。电流检测与电压检测回路都接到交流控制模块（AC CONTROL MODULE）作为反馈进行运算以显示功率（功率表：0-2000KW，无功功率表：0-2000KV AR），并且实现一系列错误监测：脉冲检测丢失；速度过高；频率过低；过压；电源相序错误。另外，交流控制模块实现的开关控制，同步控制，过载保护都要在后面陆续讲到。在每组发电机输出回路上都有一个主断路器（规格是：75000A，2000AF，2000AT），它有一个UV（UNDER VOLTAGE，欠压）线圈，与交流模块的保护电路连锁，当出现异常情况时及时断开发电机与交流总线的连接。在600V母线母排上通过FB1开关（规格：75000A，1600AF，1600AT）可以驱动顶驱，通过FB2连接一个1250KV A，600：380V，Δ：Y的变压器输出380V连接到MCC。

二发电机电缆内联图

2 TB11连接图解：

THROTTLE（1，2）：连接至柴油机油门传动机构；

SDNR（4，5）：连接至继电器RL15（CB TRIP：错误监测）；

EMERG SD（6，7）：连接至继电器RL01（EMERG STOP：紧急停止）；

TACH，SHIELD（8，9，10）：连接至磁场传感器（带屏蔽，电机测速信号）； EXCITER（11，12）：连接至发电机励磁线圈。

4 电源柜（TB08）：

充电电路连接至电源柜（24V DC）。

5 电缆规格要求：

磁场传感器电缆用带屏蔽的双绞线（3芯 2.5SQ MM）；电源电缆要符合满负载要求。

三发电机控制柜电原理图

1 主断路器：将住交流总线与发电机隔离。它有一个UV（UNDER VOLTAGE，欠压）线圈，与交流模块的保护电路连锁。当发生过载，欠压，频率过高/低等故障时，磁脱扣装置就自动断开与发电机的连接，很好的起到了保护作用。

2 励磁部分：

给励磁部分供电是从发电机输出的三相交流电的A，B两相取出通过熔断器，T08变压为115V，进入PC11（励磁供电控制，EXCITER PC）。励磁电流反馈送入交流控制模块的I EX+（556）信号输入。励磁供电控制输出的电流供给励磁线圈。

3 交流控制模块（AC CONTROL MODULE）部分：

交流控制模块是控制柜的核心部件。它包括电子马达控制，电压调节，保护电路和主从电路等。在后面附图里有四张是ROSS HILL提供的交流模块原理图，专门介绍了各个电路的原理。

（1）电子马达控制装置：通过控制马达速度和功率，进而调整发电机输出频率。该控制装置的输出连接到柴油机的执行器上（它用来控制油路的阀门）。该执行器依据线圈给出的电流大小控制阀门的开度，线圈电流信号通过交流模块的THROTTLE+（533），THROTTLE-（545）给出。电子马达控制器有两组反馈回路。外面的速度控制回路匹配实际发电机的频率使之与要求的一致，内部的一路电流控制回路匹配电机的功率。速度给定是通过速度调节旋钮设置的，调整范围是0-11VDC，对应的发电机的频率大约在46-54HZ。而如图所示，POT1即速度调整。TACH+/-信号是由安装在马达飞轮附近的脉冲检测装置给出的，每当飞轮转过一周的时候其电路就发出一次脉冲以此来检测速度。脉冲检测电路的供电是由HOC（禁动电路的12V电池）提供的。

在A，B，C三相每一根电缆线上装有电流互感器（CT1-3，800：1，2.5A）检测出来的电流三相线电流分别输入到模块的519-524。为了三相电流的切换显示，通过安装一个三相转换开关S1来实现。马达控制开关设定了电机的工作状态：额定功率/怠速（RUN/IDLE）。其速度反馈信号是低电平直流信号。额定时-2.5VDC对应50HZ，怠速时+5.0V对应35-40HZ。

（2）电压调节：如图POT2即电压调节。其原理是通过调整发电机励磁电流来控制发电机输出电压。对于正常100V DC的励磁机来说，电压调节器输出信号（EX+，EX-）在怠速（IDLE）时应该在+10V，运行（RUN）时〈=+70V DC。电压调节器拥有两个反馈回路。外部回路通过调节来匹配发电机电压与面板上电压设定的参考值相一致。内部回路则调节励磁。在三相电经过熔断器后由三角形接法经过T10变压，其出线是星形接法，因此可以显示六组相间电压作为反馈，分别输入到模块的512-217。

（3）保护电路：该电路不断的监测各种可能出现的异常情况：脉冲检测丢失；速度过高；频率过高/低；过压；电源相序错误。

在后面的ROSS HILL有关交流模块的附图里第四张是相序反相、频率过高/低、过压检测的电路图。

●比较器Z6监测有功电流反馈信号，如果超过了预设值，就会使保护开

关动作。

●频率如果低于42HZ，比较器Z7就会触发保护开关同时Z7还给出低频

信号给电压调节器电路使发电机电压降低。

●相反的，如果反馈的频率达到了56-57HZ，比较器Z14就会触发保护开

关。

●电压反馈信号通过由R90和R96组成的分压电路，当线电压大于1.16

倍的正常电压的时候Q6就会被触发。

（4）主从电路：主从逻辑电路检测发电机是否处于主或从或者完全断开的位置。该电路接收来自发电机断路器上的主从逻辑信号（M/S LOGIC，交流模块的544端子），还有其他发电机主从逻辑发出的从信号（SLAVE，交流模块539-542，连接的端子数量根据发电机的数量，多余的就不接）。M/S LOGIC信号的作用就是：使处于从位置（SLAVE）的发电机的速度参考信号无效。只有主（MASTER）发电机的速度调整旋钮（SPEED ADJUST）对所有在线的马达的速度有效，即作为全部机组电流调节电路的有功电流给定信号。

（5）频率解调电路（在ROSS HILL交流模块原理图的第三张）：发电机相电压经由变压器T10通过交流模块的解调电路。解调器输出经过Z5得到负的速度反馈信号。

（6）频率检测电路：TACH+/-信号是由安装在马达飞轮附近的脉冲检测装置。每当飞轮转过一周的时候其电路就发出一次脉冲以此来检测速度

四发电机同步控制电原理图

当另外一台发电机的供给电源要接入交流总线的时候，就有必要在合闸之前匹配电压幅值和频率与要求的一致。这一过程是通过同步模块（SYNC BOX）比较两频率来实现的。具体就是：当同步开关（S02，SYNC SWITCH）置于OFF的时候，电压表M03即显示交流总线电压。同步检测装置（M02，SYNC SOPE）与同步灯（L01，L02，SYNC LIGHT）比较交流总线与即将投入的发电机的频率。如果两者不匹配，同步检测装置的指针旋转，同步灯闪烁。如果频率和电压正常，则指针稳定在垂直位置，两个同步灯都会熄灭。

五发电机柜连接图

1 接地故障连接：RL10是接地故障的继电器（交流115V），与PLC连接。

L06，L07，L08分别是A，B，C三相的接地故障指示灯。

2 HOC电路（HANDS-OFF，禁动电路）：由连接着两个12V电池的充电电路

组成。来自交流总线A，B经过三抽头的变压器T14（HOC CPT）得到的31V

电压通过二极管桥式整流电路形成给+/-12V电池充电的电路。这个充电电

路供电给马达启动电路和交流控制模块中的脉冲检测电路。

3

4 发电机启动信号与PLC的连接：

每台发电机的 AC CB AUX的两端接入PLC输入端发电机ON的两接入点上。当发电机启动后，AC CB AUX即给PLC输入端一个电平信号。

5 司钻台紧急停止按钮与发电机RL09继电器的连接：

司钻台紧急停止按钮动作，则RL09继电器动作。

六功率限制连接图

1 三相交流总线分别经过电流互感器将电流显示值接入IA+/-（520，519），IB+/-（522，521），IC+/-（524，523）。KW MTR（550）接功率表，KVAR MTR （553）接无功功率表，I TOTAL（525）表示总电流，I REAL（534）表示有功电流。当功率限制电路驱动RL02功率限制继电器动作的时候，与之串联的L05功率限制灯就会提示。

2 功率限制电路：功率限制电路避免负荷超过电机的容量。电路监测发电机的I REAL（KWS）与I TOTAL（KVAS），分配合理的负荷。功率限制通常设在电机额定功率的约95%左右（视具体情况而定）。I REAL与I TOTAL是代表发电机实际电流的低电平直流信号。随着负荷的增大，功率限制信号增加。该信号是在功率限制板（Power Limit Board）的+0.25到+0.5V的直流信号。只要有功功率和总的功率其中一项超过设定即刻通过调整直流整流桥路的相位角来降低功率负荷。

七充电电路原理图

从交流总线的A，B两相引出三组交流电分别经过T05，T06，T07得到240V的电源供给PS01，PS02，PS03这三个24V供电单元。出来的24V直流电经过BR01，BR02，BR03连接到TB08直流柜。在正常情况下是通过这条回路供电的。同时A，B两相还引出来通过T03（变压），T04（隔离）得到115V 的直流电分别进入充电器1#，2#，电池1，2为其充电储能电池，两个12V 电池串联。当需要时合上开关K1，则两个电池两端提供24V的直流电也接入到TB08的直流柜内。由两个二极管AC1，AC2组成的BR起的作用是：在正常情况下，并不需要从充电器为其提供电源，二极管AC2是截止的，只有正常供电单元使AC1处的电压比AC2小的时候，K1开关合上，电流就通过充电器提供给直流柜。