摘要：柴油发电机组是由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动与控制用蓄电池及配电柜等部件组成的成套发电设备。其中，电控系统最核心的部件为控制箱，而控制箱中的核心器件为柴油发电机专用控制器——一种高度集成了数字显示、逻辑编程与配电保护功能的专业化可编程逻辑控制器（PLC）单元。发电机组安装完毕后，控制系统的电气部分必须经过全面的检查和调试，确认各项功能正常后方可投入正式运行。本文以康明斯柴油发电机组为例，系统介绍了试机前的电气系统检查、发动机检查及通电检查的具体内容与操作要点；详细阐述了并网型与单机型机组在试机过程中的注意事项与操作禁忌；深入分析了自动转换开关（ATS）的四种类型及其适用场景，以及单机切换、双机主备切换、双机并联切换等供电控制模式；最后给出了空载试运行、负载分阶段加载试验的详细操作步骤与调试内容要求。本文可为现场调试人员和运维管理人员提供规范化的操作指导。
一、试机前的准备工作
发电机组安装完毕后，在正式启动试机前，必须对电气系统、发动机本体及辅助系统进行全面检查，确认各项条件满足启动要求。
1. 电气系统检查
（1）控制器外观检查：背包式控制器外观如图1所示，侧立式（立式）控制器外观如图2所示。日常检查及试机前应将控制器内外清洁干净，清除各组件及控制屏内部的积尘和杂物，防止灰尘积聚引起绝缘降低或短路。
（2）各元件状态检查：检查各开关、按钮操作是否灵活、触点接触是否良好；各仪表外观是否完好，指针是否在零位；各元器件安装是否牢固，型号规格是否与电气图纸一致；各接线端子排的标识是否清晰完整。
（3）接线正确性检查：检查控制屏一次回路（主电路）及二次回路（控制、保护、信号回路）接线是否正确、可靠。二次回路配线两端的线号标识是否与线路图相符合，插头电缆连线是否正确，有无断路和短路现象（可使用万用表逐点通断测试）。
（4）紧急停机与出口开关检查：检查柴油发电机就地仪表盘上的“紧急停机”按钮位置是否正确（应处于复位状态）；检查柴油发电机出口断路器（主开关）是否在断开位置，确保试机前负载侧不带电。
（5）交流发电机输出接线检查：检查交流发电机的输出电缆连接紧固度，确保接线端子螺栓扭矩符合制造商要求（防止接触电阻过大发热）。若为并网型柴油发电机组，应将副控屏的隔离开关断开，接好电网侧至副控屏的联络电缆。
（6）各连接器与端子连接：将主控屏至副控屏、主控屏至发电机组、主控屏至自控板之间的各插头插好，并连接好所有需要外部接线的端子。
（7）蓄电池与加热装置接线：柴油机至启动蓄电池的接线应尽量缩短长度，以减小线路压降，建议导线截面积不小于50 mm²（24 V系统，功率200 kW以上机组）。将柴油机缸套水加热装置与主控屏之间的供电电缆接通，确保预热系统可正常投入。
2. 发动机及辅助系统检查
（1）润滑油油位：抽出机油标尺，检查润滑油油位是否位于上下刻度线之间，不足时应添加同型号机油至标准位置。
（2）冷却液水位：检查膨胀水箱或散热器加水口的冷却液液面是否在正常标记范围内，不足时补充符合规格的冷却液。
（3）蓄电池电源：检查蓄电池充电电源已投入（AC 220 V充电器已接通），启动及控制用的24 V直流电源正常，蓄电池端电压不低于24 V（对于12 V系统不低于12.6 V）。
（4）燃油储量：检查日用油箱或储油罐的油位，确认燃油储量充足，满足试机及后续带载运行的消耗需求。
（5）管路密封性：检查柴油发电机组的燃油管路、冷却水管路及消防水管路无渗漏现象，各阀门处于正确的开启或关闭位置。
（6）机房环境与通道：发电机房内通道畅通，照明正常，排风系统运行正常，排气口、通风口和进气口畅通无异物堵塞。
3. 通电检查
通电检查是指接通蓄电池向电气系统供电的直流回路，检查启动前控制器显示数据是否正常，具体操作如下：
（1）通电检查在无负载条件下进行，因此主控屏与副控屏的出线汇流排不应连接（即主开关处于断开位置）。
（2）主控屏各开关预置位置应为：控制方式置于“手动”位置；“应急”开关置于正常位置；缸套水加热器开关置于关断或“自动”位置（视环境温度而定）。
（3）接通蓄电池电源后，观察控制器显示屏是否正常点亮，各指示灯是否正常，显示参数（如蓄电池电压、水温、油压等）是否在合理范围内。
（4）若控制器显示异常或报警，应查明原因并排除后方可进行后续启动操作。
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图1 柴油发电机普通控制箱外观图（背包式） |
图2 柴油发电机组智能控制屏外观图（立式） |
二、试机过程中的注意事项
1. 并网型柴油发电机组
并网型柴油发电机组是一套能够将自身发出的电力，与市电公共电网或其他发电机组并联运行、协同供电的电力设备系统。供电原理如图3所示。
（1）当机组不具备并网运行条件时，严禁人为取消屏内的互锁电路。互锁电路是防止发电机组与市电非同期并列的安全保障，取消互锁将可能导致严重设备事故。
（2）市电恢复后，发电机组经确认运行时间（通常为冷却运行时间）后，在副控屏上的主开关分闸操作不受“手动”或“自动”模式的限制，但操作时应谨慎，确认市电已稳定后再执行切换。
（3）发电机组在全速运行时，严禁改变“手动”/“自动”开关位置。“试机”停止位置即为“应急”停止位置。当试机停止时，发电机组经怠速冷却运转后自动停机，并自动进入“应急”待命状态。
（4）主控屏和副控屏的过电流保护整定值出厂时已预设：主控屏整定在发电机额定电流值上，副控屏整定在主开关额定电流值上。安装完毕后，应根据实际发电机组额定值和电网情况，按现场条件重新核定整定值，必要时进行调整。
（5）若安装或检修需要主控屏和副控屏均停电时，应先将主控屏置于“手动”位置，再将副控屏的隔离开关拉开。恢复供电时，应先合上副控屏的隔离开关及主开关，然后将主控屏置于“自动”位置。
（6）当主控屏“自动”/“手动”开关置于“手动”位置时，柴油机、主控屏和副控屏均需手动操作。若发电机组在自动运行状态下将开关扳到“手动”位置，发电机组将立即紧急停机（此操作用于紧急情况，正常切换应避免）。
（7）若发电机组的容量不能满足全部用电负荷需求时，可在非重要负荷的供电支路上安装带欠压自动脱扣器的断路器。当市电停电时，欠压脱扣器自动动作切断该支路供电，防止副控屏因过载而跳闸，从而保障重要负荷的持续供电。
2. 单机型柴油发电机组
单机型柴油发电机组是和“并网型”相对的运行模式。简单来说，它独立运行，不与公共电网（市电）或其它发电机组并联，是发电机组最基础、应用也最广泛的应用形式。供电原理如图4所示。
（1）发电机组主机启动前，应将设备的润滑系统、液压系统、冷却系统等附属系统进行全面检查，确认各系统符合设备技术文件要求后方可启动主机。
（2）机械设备的转动部分应先使用人力缓慢盘动数周（无盘车装置时可使用撬杠盘动飞轮齿圈），确认无卡阻、无干涉且转动方向正确后方能正式启动。
（3）首次启动时，宜采用“点动”方式（即开即停）作数次试验，观察各部分动作是否正常，确认无异常后方能正式运转，并由低速逐级增加至额定转速。频繁点动时需注意防止启动电机过热，应采取间歇操作（每次间隔不少于2分钟）。
（4）柴油机运转中应密切注意运转声音，发现异常敲击声或振动应及时停车检查，找出原因并排除后方可继续试车。
（5）密切监视柴油机及其管路系统在试运过程中的温升和油压，防止因过热或压力超限引起的设备损坏及系统泄漏事故。
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图3 并网型柴发机组系统框图 |
图4 单机型柴发机组接线图 |
三、自启动控制模式与自动转换开关类型
自动转换开关（ATS）主要用于紧急供电系统，其功能是将负载电路从一个电源（常用电源）自动切换至另一个（备用）电源，以确保重要负荷连续可靠运行。ATS广泛应用于重要用电场所，其产品可靠性至关重要。切换一旦失败可能造成严重后果——如两路电源短路或重要负荷断电，不仅带来经济损失（产品报废、计算机系统瘫痪、生产中断），还可能引发社会安全问题。因此，工业发达国家均将ATS的生产和使用列为重点加以规范。
负载切换控制是指通过自动化控制系统对用电单位的市电、发电机组及重要负载实施集中控制管理，构成交流不间断供电系统，其目的在于为用户提供高品质、高可靠性的持续供电保障，同时确保柴油发电机组运行的经济性。主控制器通常设置有单机运行切换、双机主备运行切换、双机并联运行切换等控制方式，并通过软件逻辑与硬件互锁设计，有效防止误操作对机组及负载造成影响。上述三种系统控制关系结构如图5、图6、图7所示。
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图5 市电与柴油发电机组ATS转换系统（单机） |
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图6 市电与柴油发电机组ATS转换系统（并联） |
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图7 市电与柴油发电机组ATS转换系统（一备一用） |
根据建筑物的供电需求，ATS系统主要分为以下四种类型：
1. 开放式过渡ATS
开放式过渡开关（先断后合开关）适用于公用电源与本地备用电源切换时允许短暂电力中断的系统。其延迟时间通常不足1秒，但足以确保安全转移，防止市电与发电机组非同期并列。该类型的变种为程序转换开关，在公用电源与发电机电源之间引入暂停，允许电路中的残余电压在恢复供电前充分衰减。
2. 封闭式过渡ATS
封闭式过渡系统用于不能容忍任何电力中断的关键空间。该ATS具有内部同步检测系统，允许两个电源瞬间重叠（先合后断），实现无缝切换，同时保持安全标准。相比开放式过渡系统，其结构更复杂，投资更高。
3. 软负载转换开关
此开关类似于闭合过渡ATS，但能够根据实际情况动态调整所转移的负载量。这种动态能力需要额外的控制成本，但为企业在不同备用电源场景下提供了更大的运行灵活性。
4. 旁路隔离ATS
这是功能最全面的ATS系统，由两个通常并行运行的系统组成，允许在不中断负载供电的情况下对ATS本体进行检查、维护和测试。旁路隔离ATS通常用于最敏感的关键场合——如生命支持系统、电信枢纽、空中交通管制站等。鉴于这类场所的复杂性和敏感性，有大量技术规范和标准对其设计、安装和使用进行专门管理。
四、柴油发电机组试运转的程序与步骤
根据柴油发电机组的实际情况，设备试运转应遵循“先单台设备运行合格，再联动试运行”的原则。试运行应遵守“先无负荷、后带负荷”、“先手动、后自动”、“先点动、后连续”、“上道工序不合格、下道工序不试车”的基本准则。单机试运转合格后，方能进行系统联动试车。
1. 空载试运行
（1）断开柴油发电机组负载侧的所有断路器或自动转换开关，确保机组输出端与负载完全隔离。
（2）将机组控制屏的控制方式开关设定到“手动”位置，按动启动按钮，机组启动后空转运行5分钟，观察各仪表参数是否正常。
（3）检查机组输出电压、蓄电池电压、频率是否在允许误差范围内，如有偏差应进行适当调整（电压调整通过AVR电位器，频率调整通过调速器）。
（4）检查机油压力表读数，确认机油压力在正常范围内（怠速不低于100 kPa，额定转速不低于350 kPa，视机型而定）。
（5）以上各项正常后，完成正常停车试验（通过停机按钮）及紧急停车试验（通过紧急停机按钮），验证停机功能可靠。
空载运行合格后，做好空载试运行记录。
2. 负载试验
发电机组空载运行合格后，切断负载的市电供电电源，通过发电机逐级向负载供电，按以下分阶段加载程序进行负载试验：
（1）加25%额定负载，连续运行30分钟，检查发电机运行是否稳定，电压、频率、电流、功率等参数是否保持在正常允许范围内，记录各项数据后再启动下一级负载加载。
（2）加50%额定负载，连续运行30分钟，检查并记录运行参数。
（3）加75%额定负载，连续运行60分钟，检查并记录运行参数。
（4）加100%额定负载，连续运行10分钟，检查并记录运行参数。
（5）加110%额定负载，连续运行10分钟（超载试验，验证机组短时过载能力）。
（6）若上述加载试验均正常，柴油发电机可正常停机，将控制屏的控制方式开关切换至“自动”状态，准备投入备用运行模式。
3. 调试内容及要求
（1）操作程序：送电时应遵循“总开关——分开关——负荷开关”的顺序逐级合闸；断电时应遵循“负荷开关——分开关——总开关”的顺序逐级断开。
（2）电气参数测量：记录发电机的启动电流、空载电流及各负载段下的负载电流，确认显示值符合指标要求；检查电流表、电压表的动作是否正常，指针摆动是否平稳。
（3）机械转动部分检查：确认转动部分灵活无卡滞，转动方向正确，无不正常噪声和异常磨损，机组机体稳固无异常振动，运转平稳。
（4）安全装置验证：设备的安全联锁装置、紧急停机及制动功能、报警信号系统等应正确、灵敏、可靠。
（5）操作件与信号验证：各种手柄的操作位置、按钮及控制显示信号应与实际动作及其运动方向一致；压力、温度、流量等仪表及仪器指示应正确、灵敏、可靠，所有仪表显示正常。
总结
柴油发电机组安装完成后的电气检查与调试是确保机组安全投入运行的关键环节。试机前的准备工作应包括控制器清洁、元件状态检查、接线正确性验证、蓄电池连接及通电检查等全部内容，确保电气系统无异常后方可启动。试机过程中，并网型机组须严格遵守互锁保护及操作顺序要求，单机型机组须遵循点动测试、逐级升速及异常停机的操作规程。自动转换开关（ATS）的选型应根据负载对供电中断的容忍程度确定——开放式过渡ATS适用于允许短暂中断的常规备用场景，封闭式过渡、软负载转换及旁路隔离ATS则适用于对供电连续性有严格要求的特殊场合。负载试验应采用分阶段加载方式（25%→50%→75%→100%→110%），每阶段均需记录电压、频率、电流及油压等关键参数，验证机组在不同负载水平下的稳态及瞬态性能。完整的调试记录和规范的试运行程序，是发电机组长期安全、可靠运行的基础保障。
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