重康动力（深圳）有限公司

摘要：柴油发电机自动投入（简称自投）装置采集进线、母线、柴油发电机线路上电气量和开关量信息，完成自投或自复准备过程。在完成自投准备过程后，当母线无压、进线无压无流时，启动柴油发电机，跳进线开关、出线开关，合柴油发电机开关、出线开关，实现自投过程；在完成自复准备过程后，当进线恢复有压后，自复动作跳出线开关、柴油发电机开关，合进线开关、出线开关，实现自复过程。另外康明斯公司还可提供相应的装置，增加对出线开关进一步智能分合控制功能，能改善自投自复过程中柴油发电机起停机、投切负荷的机电暂态过程。

 

一、低压母线分段断路器自动投入

 

低压母线分段断路器自动投入方案的主接线如图1所示。当1号和2号主变压器同时运行，而QF3断开时，一次系统中1号和2号主变压器互为柴油发电机，此方案是“暗备用”接线方案，有两种运行方式。

1. 自动投入方式1

（1）若1号主变压器故障，保护跳开QF1，或者1号主变压器高压侧失压，均引起I段母线失压，I1无流，并且II段母线有电压，即跳开QF1，合上QF3。自动投入条件是I段母线失压，I1无流，II段母线有压，QF1确实已跳开。检查I1无流是为了防止TV1二次侧三相断线引起的误投。

（2）在自动投入过程中，应优先确认QF1已确实跳开，防止并列运行或反送电。若QF1未完全跳开而合上QF3，将导致两路电源并列，可能引起短路事故或保护误动作。因此，自投装置应设置QF1跳位确认延时（通常50～100ms），确认QF1确已断开后方可发出合QF3指令。

（3）方式1的启动逻辑还应考虑II段母线的电压质量。II段母线有压的判定阈值通常设定为额定电压的70%～80%，低于该值应视为II段母线失压，不应进行自投操作，防止备用母线电压过低导致负荷无法正常运行或设备损坏。

2. 自动投入方式2

（1）当发生与上述自动投入方式1相类似的原因，II母线失压，I2无电流，并且I段母线有压时，即断开QF2，合上QF3。自动投入条件是II段母线失压，I2无流，I段母线有压，QF2确实已跳开。该方式与方式1逻辑对称，确保任一段母线失压时均能通过分段断路器实现负荷转带。

（2）方式2同样需要确认QF2的跳位状态，并在合QF3前检查I段母线电压正常。若I段母线电压低于允许值，自投应闭锁或延时等待，防止在母线电压不稳定时投入负载导致系统振荡。

（3）两段母线均失压处理。当两段母线均失压（即两台主变压器同时故障或同时失电）时，此方案无法通过分段断路器转带负荷，应启动柴油发电机组作为第三备用电源，由柴油发电机开关向两段母线供电。此时应优先切除次要负荷，确保重要负荷优先供电，避免柴油发电机组过载。

3. 自投后的自动恢复（自复）

（1）当故障进线恢复有压后，自投装置应能自动完成自复过程：先合上故障侧进线断路器（QF1或QF2），确认进线供电正常后，再断开QF3，恢复两段母线分列运行方式。自复操作应设置足够的延时（通常5～10秒），确保进线电压稳定后再执行切换。

（2）自复过程中，应优先确认进线电压稳定（持续有压时间超过设定值，通常3～5秒），防止进线暂态波动导致反复切换。自复失败时应发出报警信号，提示运行人员手动干预。

4. 低压母线分段断路器自投的注意事项

（1）低压母线分段断路器自投的闭锁条件应包括：主变压器保护动作信号（防止变压器内部故障时投入备用电源）、母线故障信号（防止母线故障时合闸）、手动分闸信号（防止检修时误投）和QF3的异常状态（如QF3合位异常或弹簧未储能）。

（2）自投装置的动作时间应配合上下级保护的时限配合要求。通常整定延时为0.5～1.5秒，以躲过瞬时故障（如电动机启动引起的电压暂降）和上级保护的动作时间，防止不必要的自投动作。

 

 

图1 低压母线分段断路器自投入接线图

 

二、内桥断路器的自动投入

 

内桥断路器自动投入方案的主接线如图2所示。如果两段母线分列运行，即桥断路器QF3在分位，而QF1、QF2在合位，XL1进线带I段母线运行，XL2进线带II段母线运行时，这时XL1和XL2互为柴油发电机，所以是暗备用接线方案。此方式与低压母线分段断路器自动投入方案及其运行方式完全相同，其中方式1为跳QF1合QF3，方式2为跳QF2合QF3。

（1）暗备用方式的自投逻辑与低压母线分段断路器方案一致，要求失压母线对应的进线无流，另一段母线有压，且失压侧进线断路器确已跳开。需注意的是，在主变压器高压侧失压但主变压器本体无故障时，可进行自投操作；若主变压器内部故障，保护装置应闭锁自投。

（2）当主变压器故障时（会引起高压母线失压）应闭锁内桥断路器自投。主变压器故障时，不应通过桥断路器将故障变压器与另一段母线连通，防止故障扩大。主变压器差动保护、瓦斯保护动作信号应接入自投装置的闭锁回路。闭锁信号的保持时间应足够长，直至故障隔离完成。

（3）明备用接线方案方式3和方式4。当XL1进线带I、II段母线运行为方式3，即QF1、QF3在合位，QF2在分位时，XL2为柴油发电机。当XL2进线带II、I段母线运行为方式4，即QF2、QF3在合位，QF1在分位时，XL1是柴油发电机。显然这两种接线方案是“明备用”接线方案。明备用接线方案方式3（方式4）柴油发电机自动投入条件是I、II母线失压，I1（或I2）无流，XL2（或XL1）线路有压，QF1（或QF2）确实已跳开时合QF2（或QF1）。

（4）明备用方案中，备用线路正常运行时处于热备用状态，自投速度较快（通常0.5～1秒即可完成），但需确认备用线路确实有压，防止合闸到故障线路。备用线路有压的检测取自线路侧PT，应确保PT保险完好，防止因PT断线导致误判。备用线路的电压检测应采用“有压”判据（通常额定电压的70%～110%），避免因电压过低合闸后无法正常带负荷。

 

图2 内桥断路器自投入接线图

 

三、进线柴油发电机自动投入

 

进线备自投方案一般在农网配电系统、小型化变电站或在厂用电系统中使用，一般为单母线接线。参见图2（QF3合闸运行），该备自投方案接线是“明备用”方案。XL1和XL2中只有一个断路器在分位，另一个在合位，因此当母线失压，备用线路有压，并且I1（I2）无流时，即可跳开QF1（QF2），合上QF2（QF1）。

（1）该备用方案的自动投入条件类似于内桥断路器的自动投入条件中备用方式3和方式4的自动投入条件，即母线失压，线路XL2有压，I1无流，QF1确实已跳开，合上QF2；或者母线无压，I2无流，线路XL1有电压，QF2确实已跳开，合上QF1。

（2）进线备自投方案需注意备用线路的电压检测方式——若备用线路电压取自线路侧PT，应确保PT保险完好，防止因PT断线导致误判备用线路无压而拒绝动作。同时，自投装置应设置足够长的延时（通常1～3秒），以躲过瞬时电压波动，防止因系统暂态扰动引起的误投。对于频繁出现电压暂降的线路，可适当延长延时至3～5秒。

（3）进线备自投的负荷分配问题。当备用线路容量小于运行线路容量时，自投前应先切除部分次要负荷（通过低压出线开关的分级卸载），防止备用线路过载。卸载的级数和顺序可根据负荷重要性和容量预先设定，通常分为3～5级，自投动作时按优先级依次切除。

（4）进线备自投的合闸位置判断。合闸前应确认备用线路断路器确在分位，防止合闸于故障。若备用线路断路器位置异常（如分位指示不可靠），应闭锁自投并发出报警信号。断路器位置判断应采用双位置触点（合位+分位），防止单一位置触点故障导致的误判。

（5）进线备自投的电压检测冗余。为提高可靠性，母线电压检测可采用三相电压“或”逻辑——任一相有压即可认为母线有压，防止单相PT断线导致误判。备用线路有压检测同样应采用三相逻辑，三相均无压方可判定为无压。

 

四、柴油发电机自投试验检查与验收

 

表1为柴油发电机自投试验表单，列出了试验前检查、自动投入试验检查和试验结论等完整验收项目。

表1 柴油发电机自投试验表单

 

1. 试验前检查项目

（1）盘内部清洁，盘内孔洞封堵，电缆挂牌齐全，二次接线标志清晰完整，仪表使用有效期在合格范围内，室内消防设施齐全有效。这些基本条件确保试验环境安全、接线可追溯、仪表准确。

（2）一次回路绝缘对地电阻应在规定范围内（通常不低于1MΩ），二次回路对地绝缘电阻不低于1MΩ。蓄电池容量应满足连续启动要求（通常应能保证连续启动不少于6次）。绝缘电阻测量应在试验前进行，确认无受潮或绝缘破损现象。

2. 启动试验检查项目

（1）就地启动和自动启动闭锁试验：验证就地启动操作是否正常，以及自动启动的闭锁逻辑是否可靠（如检修闭锁、维护位置闭锁等）。开关在试验位置时，厂用电源正常、发电机出口开关在分闸位置，进行启动试验，确认机组能正常启动建压。开关在维护位置时，应能向集控室发指示信号，并闭锁手动及自动启动，防止误启动。

（2）厂用电源恢复后，手动切换恢复厂用电源，并手动停柴油发电机组试验，验证手动切换和停机逻辑正常。保护动作方面，需测试过流保护、接地保护、欠电压保护和差动保护等，确认保护动作时能正确跳主开关。

（3）就地信号和远方信号检查：自启动失败、冷却水温度高、润滑油压低、润滑油温高、柴油机超速等报警信号应能正确上传至就地控制盘和远方监控系统。异常总信号和故障总信号应能正确反映机组的综合状态。

（4）柴油机自启动时间和柴油发电机启动至带负荷时间应分别测量记录。自启动时间通常从启动信号发出到机组达到额定转速（建压完成）计时，不应超过15秒；启动至带负荷时间从启动信号发出到断路器合闸带载计时，不应超过30秒（具体要求视设计而定）。时间测量应使用专用计时器，确保准确。

3. 试验结论与验收

试验结论应明确：本柴油发电机组自动投入试验达到制造厂及设计要求。验收签字应依次由工地、质检部、监理和建设单位完成，形成完整的质量控制链，确保试验结果可追溯。

 

 

结语

柴油发电机自动投入装置通过采集进线、母线和发电机线路上的电气量与开关量信息，完成自投或自复逻辑判断与执行。自投过程在母线无压、进线无压无流时启动发电机，依次跳进线开关和出线开关，合发电机开关和出线开关；自复过程在进线恢复有压后，依次跳出线开关和发电机开关，合进线开关和出线开关，恢复市电供电。自投主要有三种运行方式：低压母线分段断路器自动投入（暗备用，两段母线互为备用）、内桥断路器的自动投入（可配置为暗备用或明备用，主变压器故障时应闭锁自投）和进线备自投（明备用，单母线或双进线配置）。暗备用方案中QF3分位、QF1和QF2合位时，I段或II段失压且另一段有压时跳开失压侧进线开关合QF3；明备用方案中一路进线运行一路备用，母线失压且备用线路有压时跳开运行进线合备用进线。自投试验验收需完成绝缘电阻测试（一次回路及二次回路均≥1MΩ）、启动及闭锁试验、保护动作测试、就地及远方信号验证，以及自启动时间（≤15s）和启动至带负荷时间（≤30s）的测量记录。掌握这三种自投方式的逻辑条件和试验验收规范，对保障配电系统的供电可靠性具有重要意义。自投装置的正确动作可显著缩短市电中断后的恢复时间，确保重要负荷的连续供电。在实际应用中，应根据配电系统的具体接线方式和负荷重要性，选择合适的主接线方案和自投逻辑，并通过规范的试验验收确保装置可靠动作，同时注意主变压器故障时应可靠闭锁自投，防止故障扩大。

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