康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机与市电转换流程及接线图解

 

摘要：由于现今工厂企业用电质量要求越来越高，通常为供配电系统配备2路市电，并将柴油发电机作为应急电源。一般大部分客户用电设备繁多，配套的配电柜繁多，当市电故障后，所有配电柜因失电分闸，之后柴油发电机组上线供电，诸多配电柜的再上电合闸成为一个难题。同时由于要求在市电消失后的短时间内将所有配电柜合闸，市电全部转为柴油发电机组电源，对于人工控制来说，时间非常紧迫，同时市电故障的时间又存在不确定性，因此市电能够自动、快速、准确的转换为柴油发电机电源对于企业生产和应急供电来说尤为重要。

 

      发电机自启动系统的核心部分是微处理器，不仅具有逻辑控制功能，而且还具有运算、数据处理和数据传送等功能，是具有计算机功能的专用工业控制装置。可编程序控制器紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、强大的指令以及较高的可靠性和简便的维护近乎完美的满足了自动控制要求。使用智能控制器实现柴油发电机组与市电切换的自动控制，不但省略了许多繁琐的中间控制环节，还大大提高了可靠性和精确性，达到了理想的效果。

一、开关机控制

 

      基于自启动系统的柴油发电机组与市电切换系统，由柴油发电机组和智能自启停控制器组成。通过此控制系统能实现：当电网正常时，负载由电网供电；当电网不正常时，控制系统立刻起动柴油发电机组，实现柴油发电机组输出对负载供电。当电网恢复正常后，系统恢复电网供电，并关闭柴油发电机组。通过此系统能确保负载的正常输出。

1、启动

      合上接地开关SA1，整个系统开始工作，当智能控制器通过三相电压保护继电器，检测到市电不正常时，立即起动柴油发电机组。柴油发电机组的启动分成以下两个阶段。

① 自启动系统输出点Q0.1输出，使柴油发电机进入运行状态，并将输出Q0.0闭合使KA1得电，启动马达M运转，带动柴油发电机运转，当柴油发电机启动成功后，自启动系统输出点Q0.0输出点立即断开，KA1失电，启动马达与柴油发电机飞轮分离。

② 当柴油发电机启动成功后进入怠速运行30s后，自启动系统输出点Q0.2闭合，则柴油发电机进行全速运行，电子调速器驱动执行器，将柴油发电机油门加大，柴油发电机进入全速运行状态。

2、停机

      柴油发电机组的停机也可以分成以下两个阶段。

① 在确定柴油发电机组对外供电开关已经断开，即停止对负载供电后，自启动系统输出点Q0.2断开，则柴油发电机进行怠速运行，电子调速器驱动执行器，将柴油发电机油门减小，柴油发电机进入怠速运行状态。

② 30s后，自启动系统输出点Q0.1断开，使柴油发电机进入停止状态。

 

图1  市电/发电机组的供电系统图

图2  双电源转换系统演示图

 

二、柴发与市电切换控制

 

1、市电与发电转换模式

      一般分为以下三种方式

（1）手动控制柴油发电机送电，手动将所有配电柜合闸；

（2）柴油发电机自动送电，手动将所有配电柜合闸；

（3）柴油发电机自动送电，自动将所有配电柜合闸；

      针对两路市电的不同故障情况，康明斯公司推荐第三种方式的自动进行电路控制和柴油发电机组运行，无需人工控制，控制精度高，能够将两路市电完全自动、快速、准确的转换为柴油发电机电源，提高供电系统的可靠性和稳定性。

2、状态传输信号

      发电机与市电供电转换控制系统包括控制单元，用于获取市电向负载供电的状态信号，根据状态信号输出控制信号，该控制信号包括发电机启停信号和负载供电切换信号。

（1）发电机启停单元，用于接收控制单元输出的发电机启停信号控制发电机气动或者熄火；

（2）切换单元，用于接收控制单元输出的负载供电切换信号并控制负载的供电通路在市电和发电机之间转换。

      通过上述结构，当电网供电中断或者恢复时能够自动完成发电机供电和电网供电的切换，无需人工干预，响应时间短，而且在切换过程中能够保证发电机可靠启动以及可靠停机，工作稳定可靠。

3、控制原理

      过载及短路保护断路器QF1及QF2，在平时状态下为断开，在系统开启状态时，闭合断路开关。市电通过接触器KM1向负载供电。发电机组通过接触器KM2向负载供电。两个接触器通过联络柜进行防并联机械互锁。通过市电上的三相电压保护继电器，来检测市电是否正常。当市电正常并保持稳定时，三相保护继电器会给自启动系统发出一个市电正常指示信号，自启动系统检测到市电正常后，通过控制输出将发电机组供电接触器KM2断开，闭合市电供电接触器KM1。此时，电站通过市电向负载供电。

      当市电不正常时，三相保护继电器会给PLC发出一个市电不正常指示信号，自启动系统检测到市电不正常后，通过自启动系统启动柴油发电机，使其全速运行后，控制输出将市电供电接触器KM1断开，闭合发电机组供电接触器KM2。此时，电站通过发电机组向负载供电。

 

图3  双电源转换柜进线电路图

图4  双电源转换开关接线图

 

三、工作注意事项

 

① 自启动系统安装的地点应避免太阳光直接照射，保证有足够的散热空间和通风条件，避免安装在干扰严重高温、高湿度有粉尘、不清洁以及有腐蚀气体的环境中。在此例中，要将自启动系统安装在有减振措施的控制屏内。

② 不要将输入、输出线同用一根电缆，同时动力电缆和控制电缆要分开铺设，避免干扰。

③ 电源连接：

      自启动系统通常用的是单相交流电源。接线时，要分清接线端子上“N”端“零线”和“接地”端。自启动系统的交流电源线应单独从机顶进入控制柜中，不能与其他直流信号线、模拟信号线捆在一起走线，以减少对其他控制线路的干扰。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给自启动系统接上专用地线，接地点应柴油发电机组的接地点分开，平常要注意检查自启动系统的接地是否良好。

④ 控制自启动系统的工作环境(0℃～50℃为宜)，必要时要采用强迫风冷冷却方式，可以有效地提高它的工作效率和寿命。

 

四、切换系统操作步骤

 

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