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發電機逆功率保護學習
發電機逆功率保護
發電機逆功率保護又稱功率方向保護。一般而言，發電機的功率方向應該為由發電機流向母線，但是當發電機失磁或其他某種原因，發電機有可能變為電動機運行，即從系統中吸取有功功率。這就是逆功率。當逆功率達到一定值時，發電機的保護動作，或動作于發信號或動作于跳閘。
1、概述說明
并網運行的汽輪發電機，在汽輪機的主汽門關閉之后，便作為同步電動機運行：吸收有功功率而拖著汽輪機轉動，可向系統發出無功功率。由于汽輪機主汽門已關閉，汽機尾部葉片與殘留蒸汽產生摩擦而形成鼓風損耗，長期運行過熱而損壞。燃氣輪機和水輪機也主要是對原動機的損害。發電機逆功率保護主要保護汽輪機不受損害。
對汽輪機逆功率保護的整定計算，就是要確定該保護的動作功率Pdz及動作延時t。
1、動作功率Pdz的整定 汽輪發電機逆功率保護的動作功率可按下式計算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護的動作功率 Krel-可靠系數，取0.8 P1-主汽門關閉后，汽輪機維持同步轉速旋轉所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機的結構及容量有關之外，還與汽輪發電機的主蒸汽系統的結構(管道結構及有無旁路管道等)有關，一般取額定功率的1.5~2% η-發電機拖動汽輪發電機旋轉時的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發電機的額定功率。 實際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動作延時發電機逆功率保護的動作延時，應按照汽輪發電機主汽門關閉后允許運行的時間來整定，該允許時間一般為10~15min。計算及運行實踐表明，當汽輪機蒸汽系統有旁路管道時，允許運行時間還要長一些。 因此，若按照汽輪機主汽門關閉之后允許運行的時間來整定保護的動作延時，可取5~10min。動作后作用于解列滅磁。
另外，投運的大型汽輪發電機，多采用逆功率保護去啟動程序跳閘回路，此時，動作時間通常取1~2s。 對于程控逆功率保護，由于動作時間短，在主汽門點閉后很短的時間內，由于汽輪機及發電機的慣性，實際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應大于1%PN。
2、原理介紹
當發電機出現逆功率(外部功率指向發電機，也就是發電機變成電動機工況)，逆功率保護動作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號。
由于一次能源形態的不同，可以制成不同的發電機。利用水利資源和水輪機配合，可以制成水輪發電機;由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉速各異的水輪發電機。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機配合，可以制成汽輪發電機，這種發電機多為高速電機(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風能、原子能、地熱、潮汐、生物能等能量的各類發電機。 此外，由于發電機工作原理不同又分作直流發電機，異步發電機和同步發電機。在廣泛使用的大型發電機都是同步發電機。
何為逆功率?
眾所周知，發電機的功率方向應該由發電機方向流向系統方向。但由于某種原因，當汽輪機失去原動力，而發電機出口開關又未能跳閘，則功率方向變為由系統流向發電機，即發電機變為電動機在運行。此時發電機從系統中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發電機逆功率保護是汽輪機由于某種原因導致主汽門關閉而失去原動力時，發電機變為電動機帶動汽輪機旋轉，汽輪機葉片在無蒸汽情況下高速旋轉會引起鼓風摩擦，特別是在末級葉片可能會引起過熱，導致轉子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護實則是對汽輪機無蒸汽運行的保護。
發電機的程序逆功率保護
發電機程序逆功率保護主要是防止發電機在帶有一定負荷的情況下，突然跳開發電機出口開關而汽輪機主汽門又未能全部關閉的情況。在此情況下，汽輪發電機組極易發生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對于非短路故障的某些保護，動作信號發出后，先作用于關閉汽輪機主汽門，待發電機逆功率繼電器動作后，與主汽門關閉的信號組成與門，經一短時限組成程序逆功率保護，動作作用于全停。
逆功率保護與程序逆功率保護的區別
逆功率保護是為了防止逆功率后，發電機變為電動機，帶動汽輪機旋轉，造成汽輪機的損壞。歸根到底，是怕原動機動力不足，反被系統帶著跑!
程序逆功率保護是為了防止發電機組突然解列后，主汽門未完全關閉，導致汽輪機超速，從而利用逆功率來規避。歸根到底，是怕原動機動力太足導致機組超速!
所以說嚴格意義上來說，逆功率保護是發電機繼電保護的一種，但主要是保護汽輪機。而程序逆功率保護不是一種保護而是為了實現程序跳閘而設置的動作過程，也叫程序跳閘，一般應用于停機方式。
關鍵的是逆功率只要定值達到就會跳閘，而程序逆功率除了定值達到，還要求汽機主汽門關閉，所以說在機組啟動過程中并網瞬間，一定要避免逆功率動作。
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發電機電控系統部件詳細介紹
噴油器
燃油共軌系統采用的是電控噴油器，它是根據電子控制單元的指令在適當的時候將適量的燃油噴射到燃燒室中。電控高壓噴油器主要由噴油器體、噴油器控制電磁閥、噴油器偶件、O形密封圈、QR code信息片、噴油器電磁閥接線柱等部分組成。
電控噴油器的工作原理、工作過程如下。
①未噴油狀態。高壓油軌內的燃油進入噴油器，但電磁閥沒通電，TWV閥關閉，控制室壓力等于油軌壓力，噴嘴關閉。
②噴油過程。ECU控制電磁閥通電，TWV閥打開，控制室壓力得到釋放，使控制活塞上移，噴嘴打開噴射燃油。
③噴油結束。電磁閥斷電，TWV閥關閉，控制室壓力與油軌壓力同步，噴嘴關閉，噴油結束。
電子控制單元
電子控制單元是整個柴油機電控系統的“計算機與控制中心”，它是電控系統的“大腦”整個電控系統的核心。它承擔整個電控系統的信號采集與處理、數據運算與分析、控制策略的實現、控制指令的產生、數據的通信與交換等功能。
ECU通過各種傳感器和開關，采集到發動機當前的工作狀態信息，進行分析計算并按此狀態下預先標定好的 參數，控制發動機的噴油量、噴油時間及噴油壓力，從而調整發動機的工作狀態，達到省油、、低排放的目的。
傳感器
傳感器是一種轉換器，作用是進行信號變換。柴油機電控系統中常用的傳感器有溫度、壓力、轉速傳感器等。
電控共軌系統中的傳感器一般有加速踏板位置傳感器、曲軸轉速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器等。
①加速踏板位置傳感器。加速踏板位置傳感器分為電位器式（早期使用）和霍爾式兩種，常稱為“電子油門”，其作用是通過檢測加速踏板的位置了解駕駛員的愿望，進而了解發動機的負荷狀況。位置傳感器把發動機的負荷信號轉變為電信號，負荷越高，電壓越大，然后把此信息ECU由其進行相關比較和計算后，發出指令控制相關的執行器（如增加噴油量）。
加速踏板信號是雙路信號，信號1的電壓值約為信號2電壓值的2倍。
②曲軸轉速傳感器。曲軸轉速傳感器（Ne傳感器）可以確定活塞上止點位置，同時測量發動機曲軸的轉速。曲軸轉速傳感器安裝在飛輪殼體上。
傳感器信號產生的原理是：飛輪360°范圍內按6°間隔打58個孔!剩下2孔未打，形成聞隙，作為判斷活塞上止點的依據。傳感器中的磁通跟隨著通過的孔與間隙而變化，產生正弦交流電壓，其波幅隨著發動機轉速而變化。設定間隙到傳感器位置的角度，可確定一缸上止點。結合凸輪軸傳感器正時凸輪，確定一缸點火上止點。
③凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器安裝在高壓油泵總成上，通過測量高壓油泵凸輪軸轉速和位置，來確定柴油機噴油正時時聞（凸輪軸轉速為曲軸轉速的1/2）。
④進氣壓力傳感器。進氣壓力傳感器的安裝位置：進氣壓力傳感器為半導體壓敏電阻式壓力傳感器，其作用是把進氣壓力信號轉化為電壓信號，然后發送給ECU，由ECU計算進入發動機汽缸的空氣量，用來控制噴油量（空燃比）。
⑤軌壓傳感器。軌壓傳感器安裝在共軌管的一端，用于實時測量共軌管中的燃油壓力，測量范圍為0～200MPa。其原理是把壓力信號轉化為電壓信號，再將信號放大后輸送到ECU，由ECU對壓力控制閥（PCV）實施反饋控制，通過增減油泵供油量來調節油壓，使油壓穩定在目標值。
⑥冷卻液溫度傳感器。冷卻液溫度傳感器安裝在節溫器體上，是負溫度系數的熱敏電阻傳感器，使用范圍為-40～130℃。該傳感器主要用于測量發動機冷卻的溫度，把溫度信號轉化為電壓信號，從而進一步控制燃油噴射量。
進氣溫度傳感器。進氣溫度傳感器為負溫度系數的熱敏電阻，安裝于進氣歧管上，主要用于測量進氣管中的進氣溫度，從而進一步控制燃油噴射量。
執行器
①主繼電器控制。電裝共軌系統的主繼電器控制電路。當打開點火開關到“ON”位置后，ECU端子中KEY/SW端子得電，M_REL端子就輸出低電平，導致主繼電器動作，+BP端子就輸入24V電壓供給整個ECU工作；當電源關斷或掉電時，M_REL端子由軟件控制，并不馬上變為高電平，而是維持一段時間，使得ECU有足夠時間保存數據。只有當延遲時間結束后，M_REL端子才由低電平轉變成高電平，從而切斷ECU的工作電源。
②PCV繼電器控制。壓力控制閥用于控制從供給泵到共軌管內的燃油量，電裝共軌系統的PCV繼電器控制電路：當點火開關打到“ON”位置時，PCV繼電器動作，向PCV1和PCV2供電，當ECU發出PCV驅動指令后，三級管導通，PCV開始工作。
③燃油計量閥。燃油計量閥安裝在高壓油泵的進油位置，ECU通過控制其通電時間來調整油泵的燃油供給量，從而控制共軌中的燃油壓力值。
燃油計量單元在斷電狀態下，靠彈簧作用力，閥處于全開位置當通電后電磁閥作用，克服彈簧力，將閥關閉。在柴油機啟動或柴油機運轉時，根據ECU的指令來執行電磁閥的動作，保證高壓軌內壓力穩定在規定要求。
250kW靜音型發電機組應用的技術標準
1、規范性引用文件：
GB2819 《交流工頻移動電站通用技術條件》；
GB2920 《250到3200行瓦柴油發電機組通用技術條件》；
GB4712 《自動化柴油發電機組分級要求》；
GB12786 《自動化柴油發電機組通用技術標準》；
GBT2820 《往復式內燃機驅動交流發電機組》；
GB755 《旋轉電機基康明斯技術要求》；
靜音發電機組.png
2、術語與定義
（1）額定輸出功率
額定輸出功率就是正常條件下， 的輸出功率（12小時以內）。
（2）持續工作功率
是指發電機不停歇的發電，一般指連續12小時以上的發電，發電機組運行的時間越長，功率就會下降得越多。
（3）備用功率
發電機組 能發出的電量，一般是指超負荷運行時能發出的電量。（1小時以內）
3、工況條件
（1）發電機組供電對象：
康明斯發電機組作為應急備用電源，在市電斷電時，主供自動倉生產工作，自動倉裝機容量450kW，運行負荷約200kW?？得魉拱l電機同時作為消防備用電源，供消防水泵、防火卷簾門之用，運行負荷130kW。
（2）發電機組與廠區配電系統連接方案：
發電機安裝在廠區配電房室外，通過#柜#回路與廠區配電系統連接，連接電纜采用 YJV22 0.6/1kV 3×120+2×70，具體請見附件二《發電機接線系統圖》
（3）發電機組安裝位置及方式：
詳見附件三《發電機安裝平面圖》
（4）當地自然環境條件：
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