发电机控制柜讲义

交流控制装置
• 该装置共有二、三、四个GEN柜，分别 对柴油发电机进行控制，并进行上线 （并网）发电。在其负荷允许的范围内， 保证输出600伏、50Hz的交流电压。各 发电机可按工况需要，全部或任意两台 以上机组上线运行时，负荷都能均衡分 配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷 特性和交流电动机启动时的电流冲击。
LED1 PO W ER
C30
AUX_32
C20 1000pF /MICA
C36
+ 11V
16 / 50W 1N3315B D61
1N3315B D60
AUX_7_VBA
+ 62V
16V / 50W
1
47uF / 25V
1000pF
C34 MI CA
R92 1.5K / 20W
AUX_28
1000uF / 25O M I T
• L02为发电机运行(GEN RUN) 灯，L03为发电机上线(GEN ON LINE)灯，LPB1为推合按 钮灯，M10为运行小时计 (Hour Meter)，GEN CB PTC 为断路器合闸线圈。
功率限制器
• 功率限制是由功率限制器、 直流控制组件、变压器T11 和AC模块中的有功电流 I_real及总电流I_total。
525 526 527
508 509 510 511 512 513
+12V -12V VAB VBA VBC VCB VCA VAC
528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538
SPD REF +11V THROTTLE M / S LOGJC MSTR SLAVE SLAVE SLAVE SLAVE SLAVE
欠频和逆功限制
• 由于负荷增加等原因，使交流电源频率 降到48HZ时，Z7输出频率限制信号，防 止断路器跳闸。 • 如果发生逆功现象，在TP1点出现的负 值信号，使Z6输出功率限制信号。
接地故障检测电路
• 接地故障检测电路的功能的检测交流接 地故障。并显示出来。该电路设置在交 流控制柜上，包括L1，L2，L3，交流接 地表M08和直流接地表M9。 • 如果没有接地故障，三个灯均为橘黄色， 接地表指示为零。
断路器给定值的设定
• 操作断路器以前，注意保护额定值、长 延时设定值、瞬时值与发电机额定值之 间的关系，必须正确设定。 本断路器采用三段设定----（L）过载保 护、（S）选择性短路保护、（I）+瞬时 断路保护。
当断路器断开时，储能指示器显示“断 开”（OFF）。要闭合断路器，首先转 动手柄数次，储能指示器显示“储能” （Charged spring），再按下柜体面板 上的接通按钮（Push on），断路器便 接通，要断开断路器，只要按一下“分 断”（Push off）按钮即可。
T IANJ IN RUILING ELECT RIC DRIVERS CO ,.LT D 3
AC 模 具 接 线 图
4
共 第
1 1
张 张
其中输入信号为速度给定(Speed Ref)、电 压给定(Volt Ref)、电压反馈115V、电流互 感器CT的电流反馈信号转速传感器(Tach) 上的速度反馈信号和励磁电流(Iex)反馈信 号。 AC模块的输出信号是柴油机调速信号 (Throttle)、发电机电压调节信系统号(Gate) 以及有功表和无功表的驱动信号。 AC内部分为主板(MAIN)和辅板(AUX)。
D112
550uF / 250V
16V / 50W
1N3315B D62
1N3315B D63
1000pF C35
-39V -39V
R113
C33
1
516 2 4
AUX_12_VCA J9 517 1 AUX_9_VAC
DB3 1000V / 5A 1 AC V+ AC V3
1. 5K/ 20W
J29 1 J2-1 1 CON1
• 如果交流某一相接地故障，由于负载中 心点电位移动，三个灯的亮度出现差别。 较暗的灯所在的相即为接地故障所在的 相。同时接地故障表M8的黑色指针读数 则表示接地故障的严重程度。M08的红 色指针可以设定在某一角度。当交流接 地故障达到一定的严重程度时，同人工 设定的红色指针重合时，M08触点闭合， 使RL01吸合由始至终出报警。
J2-2 1 CON1 -16V
C31
J12
-11V
J27 AUX_27
MI CA
AUX_11_VCB
16V / 50W
R93 1.5K / 20W
1000uF / 25V
1
AUX_8_VBC J11 515 1
DB2 1000V / 5A 1 AC V+ AC V3
1N944 D58
J8
+ 62V
发电机控制柜
天津市瑞灵自动化工程有限公司 二零零四年十二月
电控系统简介
• 发电机控制柜是为油田钻井平台而设计。
• ZJ50（70）钻机电传动系统为由交流控 制装置（GEN）、直流控制装置、司钻 控制台（SCR）或变频调速、PLC系统、 交流电动机控制中心（MCC）及电磁刹 车控制器等主要部分组成。
当交流母线上已有发电机在线 运行，若另一发电机要上线时， 在闭合发电机断路器前，使用 同步装置将发电机的电压频率 与交流母线的电压频率相匹配。
当面板上的同步开关置于“关断” （OFF）位置时，同步装置上的频率 表和电压表分别显示公共母线的频率 和电压。 当两电压相同时，面板上的同步表和 同步灯比较待并发电机和母线的频率 或相位。
C
C
514 515 516 517 518
RUN - IDLE SLAVE SLAVE
539
PIN DESIGNATION FOR AC REGULATOR CIRCUIT BOARD
D
D
更 改 标 记 更 改 数 量 更 改 日 期 签 字
1
设 核 审 日
计 对 核 期
2
TRDL
天 津 瑞 灵 电 气传 动 有 限 公 司
交流控制系统
• 交流控制系统的功能是控制柴油发电机 机组，使其输出稳定的600V、50Hz 。 • 每套交流控制系统包括发电机断路器、 同步装置、交流控制组件、功率限制电 路、接地故障检测电路等。 • 交流控制组件安装在一个柜中，称GEN 柜。
发电机断路器
• 发电机断路器的作用是隔离发电机母线 与电网母线。断路器上装有过电流时自 动分断的磁脱扣装置。还有一个欠电压 （UV）脱扣线圈（17-01 sheet1）。它 同交流组件中的保护电路相联锁，当电 路发生欠频、超频、过压和逆功率等故 障状态时，保护电路使欠压脱扣线圈自 动脱扣。断路器跳闸，保护发电机组。
• 519至524端输入电流互感器CT的电流反 馈信号，547端输入速度给定信号，551 端输入电压给定信号。 • 550端输出有功功率信号至KW表。553 端输出无功功率信号至KVAR表。518端 输出电流信号至KA表。 • RL01为紧急判断继电器，控制533和545 间的动合触点。触点闭合，柴油机油门 关闭。
J10 1 512 2 4 DB1 1000V / 5A 1 AC V+
550uF / 250V
+ 160V + 160V
750 / 20W
J1-1 J28 1
R89
J1-2 1
+ 16V + 15V
R429 2. 2K
C32
62V / 50W
1
2 4
D57
514
39V / 50V
1N944 D59
• 如果直流系统没有接地故障， M09的黑色指针在中心位置。若 正极有接地故障，黑色指针偏右； 若负极有接地故障，黑色指针左 偏。当交流接地故障达到一定严 重程度时，黑色指针同两个红色 指针中一个重合，同样使司钻台 发出报警。
AC模块
• AC模块分三个部分，即频 率调节器(FREQ REGULATOR)、电压调节 器(VOLTAGE REGULATOR)、和保护电 路(PROTECTION)。
负荷增加速率的限制
• 限制值设定以后，只要尚未达到设定值， 司钻可以任意增加交流负载，由于机组 不能瞬时达到满功率，必须经过几秒钟 才能达到，但负荷功率往往是快速变化 的，因此将功率限制电路设计成有一定 速率的功率增加线路，由Z10和Z8组成。
功率限制
• 若在增加手轮给定过程中不能增加泥浆 泵的冲程和转盘的转速，则表明钻机已 达到功率限制值。也就是说，进一步增 加手轮给定不会使柴油发电机组提供更 大的功率。 • 实际上保持机组运行大接近机组最大功 率是最好的运行状态，对保养机组和节 省燃料都有好处。
功率限制器
功率限制器的作用
• 当发电机的有功功率或总电流达到设定 值时，对直流电动机或交流电动机负载 进行限制，以防止柴油机或发电机断路 器脱扣。 • 当负载突然增加时，使柴油机组的负载 逐渐增加，保护机组。 • 机组欠频或逆功时，对直流电动机负载 进行限制。
限制值的设定
• 由四个开关确定设定值的大小。 全部闭合时，设定值为机组额定 值信号的80%；全部打开时则为 110%，最小可得到2%的设定改 变量（80%、82%、 84%……108%、110%）。
同步装置连接线路
• 发电机的同步控制线路在下面的图中。 图中的S02为同步选择开关，同步盒 （SYNC BOX）中M1为频率表，M2为 同步表，M3为电压表，L1和L2为同步灯。 • 同步盒通过四条线与外电路连接，三条 线与同步开关S02相连，一条接地。
同步开关选择待上线发电机的输出， 例如：S02选在GEN1时，A10-B10接 通、A04-B04接通，C04-D04接通。 同步盒便检测GEN1的电压和频率， 分别的电压表和频率表上显示，并同 母线频率（以及相位）相比较，用同 步表和同步灯显示同步状态。
• 端子512~517输入115伏交流电压作 为电压反馈信号，同时为组件整流 电源的输入电压（T10）。 ■ • 510和511接到蓄电池的+ / -，为手 动断合电路(HOC)。 • 534 和525分别将机组的有功电流 (I_real)和总电流(I_total)输至功率限 制器。
• 503（-16V）、507(-160V)、 543、544端为组件的主从控制 端。 • 504、505端将电压控制脉冲输 至励磁板(PC11) 的SCR控制极。 反馈信号从556返回。 • 533和545端将机组转速控制信 号送到柴油机的执行器。
待上线发电机和母线信号送入 同步盒的同时，也送入同步继 电器RL04的01端和04端。若 频率或相位不相同，同步表指 针旋转，同步灯忽暗忽明；该 两信号同步以后，同步表指针 指向12点的位置，同步灯熄灭。
与此同时，RL04的07端和08 端接通，将待并发电机的电压 送到推合按钮灯LPB1上，该灯 发光。在此瞬时果断按下推合 按钮灯（Push to close），断 路器合闸线圈通电，断路器 （合闸），将发电机并入母线。
556ห้องสมุดไป่ตู้555 554 553 552 551 550 549 548 547 546 545 544 543 542 541 540
I EX +
A
502 503 504 505 506 507
B
I EX REV PWR RST KVAR MTR
VOLT REF KW MTR
B
-160V +160V
• 而526和527端又将机组转速反馈信 号输至组件，参与转速调节。 • 536端作为机组运行/怠速 (RUN/IDLE)的控制端。当按钮PB01 按通时，536端接地，为“怠速”位 置；PB01断开时，则为运行位置。 • 508端提供+160VDC电源，经电阻 降压后给502端输入+16VDC电压。
• 断路器的欠压脱扣线圈(GEN CB UVR)的01端只有得到24VDC电压时 才能使断路器合闸。 • 如果机组发生故障，使组件528和 529之间的动合触点断开，线圈失电， 断路器脱扣跳闸。 • 同理，柴油机控制开关的“RUN”按 钮如果不在按下位置，或使用了发 电机紧急关断开关，都会使断路器 跳闸。
AC模块的外接线路
• AC模块控制组件是交流控制系统的核心 部件，交流控制组件对外联结关系如下 图。
1
2
3
4
501
A
COM +16V -16V GATE A+ GATE A-
519 520 521 522 523 524
IA + IA IB + IB IC + IC I TOTAL TACH 0V CB TRIP CB TRIP CB TRIP REV PWR REV PWR THROTTILE + PWR LMT