厂用事故保安电源和不停电交流电源
一．保安电源概述
（一）保安电源的作用
保安电源是专为大型汽轮发电机组配置的电源系统。在发电厂的锅炉、汽机和电气设备中，都有部分设备不但在机组运行中不能停电，而且在机组停机后的相当一段时间内也不能中断供电；还有一些设备需在机组事故停机时立即从备用状态投入运行；另有部分设备例如蓄电池组的充电设备则不论机组运行与否都不能较长时间失电。也就是说，它们对保证设备安全具有非常重要的意义。因此，供电给这些设备的电源系统应比一般的厂用电系统更可靠，这就是设置保安电源系统的原因。
我们一般所说的保安电源实际上是指的交流事故保安电源系统，它包括正常运行的部分和事故备用的部分，共同组成完整的交流保安电源系统。
保安电源系统是按全厂停电（包括由系统引入的起动备用电电源也停电）时能保证需要继续运转的设备有可靠的电源供电从而保证安全停机的原则来设计的。正常机组运行时或机组虽不运行但电厂的厂用电是由系统引入的起动备用电源供电时，接在保安电源上的设备也由电厂厂用电供电运行。如果由于某种原因发生厂用电失电而造成全厂停电，保安事故备用电源应投入供电，保证接在保安段的设备继续运行。
交流保安电源供电的负荷一般是允许短时间停电的即允许短时间间断供电的，这是保安电源与不停电电源的区别。在发电厂还有一部分不允许间断供电的负荷即实际上是指电源间断时间极短不允许超过5毫秒例如计算机等负荷，短时中断供电的交流电源还不能满足这类负荷的需要，这类负荷在设计规程中简称为“0I”类负荷，应由不停电电源供电。
容量为200MW以上的火力发电机组设置有交流保安电源。
（二）交流事故保安电源的特点
保安电源系统虽然在接线上看起来与一般低压厂用电没有区别，实质上由于其供电负荷的性质决定了保安电源系统具有以下特点：
1.交流事故保安段的接线应与低压厂用电一致。
交流事故保安段（一般每台300MW机组分两段）正常情况下必须由单元机组的低压厂用电供电，它是保安段的工作电源，所以，保安段的中性点接地方式应与低压厂用电系统一致。
2.交流事故保安电源必须是独立可靠的电源。
交流事故保安电源是保安段的备用电源，当由低压厂用电来的工作电源失电时由该备用电源投入供电，所以，这个电源的运行应不受本地区电力系统运行情况的影响。它不能取自本厂内的发电机组，也不能取自与厂内机组的高压起动备用电源联系密切的电网，应具有明显的独立性，这样才能保证在全厂停电时给保安段可靠供电。
3.交流事故保安电源应具有快速投入的性能。
为了保证故障情况下的机组安全和其它设备及人身安全，停电时间越短越好。为此，在保安段的工作电源失电时，事故备用电源应快速投入，一般不应超过10秒，这是对事故保安电源的基本要求。
4.保安电源系统的接线应十分可靠。
按照规程规定，保安段除工作电源和事故备用电源外，不再设置其它备用电源。这就要求保安电源系统应具有高度的可靠性。不但一次系统接线配置要合理完善，而且其控制、连动回路也必须可靠，任何情况下不得发生拒动现象。为此在保证实现必要的功能的前提下应尽量简化电气二次接线。
（三）交流事故保安电源的负荷
保安电源系统供电的负荷为交流事故保证负荷，简称为“0Ⅲ”类负荷，（直流事故保安负荷简称为“0Ⅱ”类负荷）在设计规程中这类负荷是指在发生全厂停电时保证机炉安全停运，过后能很快起动，或为防止危及人身安全需在全厂停电时继续供电的负荷。这些负荷大都是允许短时间中断供电的低压厂用负荷，它包括旋转电机负荷和静止负荷，主要有以下设备：
1.汽轮发电机组的盘车电机和顶轴油泵，停机后仍需继续运转。
2.机组的润滑油泵和密封油泵，停机后需继续运转。
3.锅炉给水泵的润滑油泵。
4.回转式空气预热器，它在锅炉停运后的一段时间内仍需继续转动以防止设备损坏。
5.其它各种辅机的润滑油泵，例如风机、磨煤机的润滑油泵等；
6.蓄电池组的充电装置。
目前普遍都采用了硅整流充电装置，它在任何情况下不应长时间失电；当发生全厂停电事故的情况下，它应能承担装置额定容量30～50%的负荷，所以需由保安段供电。
7.事故照明设备。
过去中小容量电厂事故照明大部分都采用直流蓄电池供电，在大型电厂中，由于事故照明需供电的范围大，电源容量要求大，仅靠直流蓄电池已无法承担。所以，除一部分特别重要的事故照明仍由直流供电外，大部分机炉内及其它事故照明由保安电源供电，这样既减轻了蓄电池负担，又能保证在全厂停电时不中断照明。
8.其它与机组运行安全关系密切的设备。
例如，重要设备的通风、冷却电源，电梯电源，部分热工控制保护电源，部分电气控制电源等。这些设备有的是由双路电源供电的，其中一路电源要由保安段供电，从而提高了供电的可靠性。
（四）两种交流事故保安电源的比较
保安电源系统的主要设备之一是交流事故保安电源即保安段的备用电源，对它的要求是应具有较高的可靠性和相对的独立性。为实现此目的，目前在电厂中采用较多的是以下两种方案。一种是采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源，另一种是采用外电网电源作交流事故保安电源，它们各有不同的特点。
1.采用柴油发电机组作交流事故电源的特点
（1）.独立性强，不受电力系统运行状况的影响；
（2）.投入快，从起动到合闸供电时间一般仅10～20秒，能满足负荷失电时间短的要求；
（3）.可靠性高，可以满足长时间事故停电的供电要求。
由于柴油发电机组具有上述特点，所以是最理想的事故保安电源。因此，在火力发电厂厂用电设计规程中规定，容量在200MW以上的发电机组，宜采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源。
但柴油发电机组设备较复杂，检修维护工作量大。运行中必须加强对柴油机
及其附属辅助设备压缩空气系统、冷却水系统、燃油系统、润滑油系统以及电气起动控制系统等的维护检查，定期进行机组的起动试验。这是使用柴油发电机组时值得注意的一个特点。
2.采用外电网供电的事故保安电源的特点
（1）.全部采用电气设备组成和用电气回路来实现，没有热机设备，维护工作量小。
（2）.电气一次、二次系统接线简单，连动回路可靠。由于采用电气连动，所以负荷中断供电的时间更短，一般在保安段失电后的3-5秒内即可合闸供电。
（3）.造价较低。由于一般情况下供电线路距离不很长，相对造价比柴油发电机组低。
（4）.在一定程度上还要受电网运行方式的影响，独立性不如柴油发电机组。 由于大型发电机组把保安电源的独立性要求放在优先的地位，所以在设计规程中没有提及采用外电网电源作交流事故保安电源的方案。但由于它在一定程度上仍能起到事故保安电源的作用，所以在实践中还是有采用的。
（五）电源系统电气设备选择
1.柴油发电机组的选择
(1).根据交流事故保安电源应带负荷统计及国内现有的用于应急电源的柴油发电机组制造情况，大致推荐机组配套情况如下：
200MW机组，一机配一套250KW或二机配一套500KW柴油发电机组； 300MW机组，一机配一套500KW柴油发电机组；
600 MW机组，一机配一套800~1200KW柴油发电机组。
以上配套均满足相应机组交流事故保安电源容量的要求。
(2).柴油发电机组应是能快速起动的应急型机组。
(3).柴油发电机的容量要满足电动机自起动时母线最低电压不得低于额定电压的75%。柴油发电机组的长期允许容量应满足机组安全停机最低限度连续运行的需要，并应校核其短时过载能力（150%额定容量，15秒钟）和过载能力。
(4).柴油发电机组推荐采用废气滑轮增压型柴油机。它的加载能力为三批，分别为50%、30%、20%。由于发电厂中保安负荷的投入也是分批的，所以采用分批加载的完全可以满足要求，没有必要采用允许一次投入100%负荷的非增压型
柴油机。
在进行设备选择复核柴油机输出功率时，应进行首次加载能力校验，即效验第一批投入的有功负荷不应超过柴油机额定功率的50%。
(5).柴油发电机的起动方式宜采用电起动。冷却方式应采用闭式循环水冷却。
(6).柴油发电机的接线应采用星形连接，中性点应能引出。
(7).柴油发电机的励磁方式宜采用相复励，并应装有快速自动电压调整装置。
2.保安变压器的选择
(1).容量选择原则与一般厂用变压器相同。300MW机组每台机选500~800KVA即可满足需要。
(2).变压器采用Y/Y或△/Y接线。
（六）保安电源系统的接线
二．应急柴油发电机组
(一）柴油机基本知识
1.基本原理
柴油机是热机的一种，它的基本作用就是把燃烧发出的热能转化为可使用的机械能。按能量转变的形式柴油机应该属于内燃机的一种。其特点是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，利用这个燃气作为工作物质去推动活塞做功。即燃料燃烧形成工质的过程直接在工作室内进行。
柴油机气缸中点燃燃料的方式是利用气体受压缩后温度升高的现象，在压缩冲程中强力压缩气缸中的新鲜空气，使其温度升高到超过柴油自燃的温度，然后喷入柴油自行发火燃烧作功，所以，柴油机又称压燃式内燃机。柴油机的效率为28~40%左右。
2.主要技术名称的意义
柴油机与使用维护有关的主要参数和名称有如下一些：
1）冲程
冲程是指活塞由下死点移动到上死点或由上死点移动到下死点的距离。
2）上（下）死点
是指活塞在气缸中运动的最上或最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远或最近的位置。
3）压缩容积
当活塞位于上死点时，在活塞顶上部与气缸盖底部之间剩下的全部空间，也称燃烧室容积。
4）工作容积
活塞在气缸中由上死点移动到下死点过程中所让出来的空间。
5）气缸总容积
是指活塞在下死点时，活塞顶上部的全部容积，即是压缩容积与工作容积之和。
6）压缩比
在压缩冲程中，活塞由上死点向上移动，在排气阀与进气阀全部关闭起，活塞就开始对气缸内新鲜空气进行压缩，一直压缩到死点为止。压缩比就是开始压缩时气缸内总容积与压缩终了时之压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩后缩小体积的倍数。
7）工作循环
工作循环由进气、压缩、膨胀和排气四个步骤组成，这四个阶段循环反复就形成柴油机的连续运转，每完成这四个步骤一次就是完成了一个工作循环。
8）自燃温度
柴油机的自燃温度随环境空气压力而变，在一个大气压时约为350℃，当压力为3Mpa时为200℃左右。自燃温度就是可燃物质周围温度升高到一定数值时，不需点火即会自行发火燃烧时的温度。
9）增压
柴油机在吸气冲程中，活塞下移，气缸中应容积扩大产生真空度，新鲜空气被吸入气缸，这种柴油机叫做非增压性柴油机。而增压性柴油机是利用增压器，使新鲜空气在进入气缸前有一定的压力（一般在0.14~0.25Mpa）,而后再充入气缸。柴油机经增压后，可以增加功率，改善气缸内换气过程，提高热效率。
10）效率
柴油机将柴油的热能转化为机械能过程中，由于冷却、散热、机械摩擦等原
因损失一部分能量，损失越小，效率越高。
11）表压力
当容器中没有产生压力时（即容器中压力与外界大气压相等时），压力表指示为零。
表压力=绝对压力-大气压力
12）真空度
当一个容器的压力低于大气压时，即称为“产生了真空”。在绝对真空时，压力为零。在表示压力时，从绝对真空作始点的表示数值，称为“绝对压力”。
13）最大爆炸压力
柴油喷入气缸燃烧后，气缸内压力急剧增高，这时气缸中燃烧气体压力的最大数值就是最大爆炸压力，也称最大燃烧压力。
14）压缩终点压力
在压缩过程中，充入气缸的新鲜空气被压缩后，压力与温度都升高，在压缩过程结束时气缸内空气的压力（温度）就叫压缩终点压力（也称压缩终点温度）。
15）增压压力
增压型柴油机从增压器出口的空气压力为增压压力。
16）临界转速
每台机械或物体都有自己固有的振动频率一致时，会产生剧烈振动称为共振。柴油机在某个转速范围内运转也会引起共振，这个转速范围就是临界转速，在实际中不允许柴油机在临界转速范围下运转。
3.柴油机的简单工作过程
柴油机每个工作循环都是由进气、压缩、膨胀作功与排气四个过程组成的。即：
→进气→压缩→膨胀作功→排气—
↑
在膨胀作功阶段对外作功，其他三个阶段则需消耗一部分机械能。下面以电 ↑
厂实际使用的四冲程柴油机为例简述其工作过程，如图7—3所示。
图:6-3四冲程柴油发电机工作过程示意图
1）进气冲程
柴油机在每一工作循环后，气缸中必须换充新鲜空气，完成这个任务的活塞冲程就是进气冲程。
进气开始时，活塞由上死点向下移动，这时进气阀打开，气缸中由于容积扩大，产生真空度，把外界新鲜空气经进气阀吸入气缸，一直到活塞到达下死点，进气阀关闭，进气冲程结束。
2）压缩冲程
进气阀关闭后，活塞继续上行。由于这时气缸内已形成一密闭空间，进入气缸的空气无路可走，所以活塞向上移动的同时，对气缸内的空气进行压缩，使它压力与温度升高，一直到上死点为止，这就是.压缩冲程。低速柴油机的压缩比为12~14，中速柴油机的压缩比为14～15，高速柴油机的压缩比为15~19。
3）膨胀作功冲程
在此冲程开始阶段，柴油喷入气缸并燃烧，使气缸内温度急剧升高至1600~1900℃。气体温度升高后体积膨胀，可是由于气缸中在这短暂瞬间，活塞位移很小，容积变化也很小，这种情况下，柴油燃烧的后果就表现在气体压力的急剧升高。气缸中最大爆炸压力可达5～8Mpa，这样高的压力作用在活塞获得一个很大的推力。活塞在气体压力推动下向下移动。并通过曲柄机构带动曲轴旋转，对外作功。
4）排气冲程
膨胀作功冲程结束后，必须立即把气缸中的废气排出，在排气过程中，活塞由下死点向上移动，把气缸中的废气排出气缸。
四冲程柴油机就是经过上述四个冲程（即曲轴回转两转）完成一个工作循环 的柴油机。
（二）柴油机组的电气系统
电气部分由发电机、励磁机、励磁调节装置、低压配电设备和电气二次系统(控制、保护、测量表计)组成。
1.发电机和励磁机
发电机选用高速、废气涡轮增压型柴油发电机。在构造上与一般小型三相交流发电机没有大的区别。
2.励磁系统
柴油发电机的励磁方式采用无刷励磁系统（包括自动电压调整器、手动励磁调节装置等），对于自动励磁调整装置，满足以下条件：
静态电压调整率： 0.5％
暂态电压调整率： 2％
稳定时间：小于1.0秒
电压波动率： 0.25％
顶值电压系数：>1.5
励磁调节装置有自动和手动两种调节方式。
3.电气起动和控制
保证柴油发电机自起动快速性和成功率, 保证柴油发电机正常处于热态, 采取对柴油发电机冷却水, 润滑油的预热和预供手段。
柴油发电机的起动方式为电起动。电起动方式的电源, 采用全密封免维护阀控铅酸蓄电池, 蓄电池的浮充装置具备小电源浮充和快速充电的双速自动充电功能。蓄电池的容量满足连续起动15次的用电量要求。
除自动控制的要求外，柴油发电机还有就地控制屏控制和主机组单元控制室DCS远方强制启动/停机控制方式。就地控制与DCS控制应能通过设在就地控制屏上的切换开关选择。
电源的正常切换是利用柴油发电机的出线断路器和交流事故保安段上的正常工作电源进线断路器相互联锁实现。任一保安段母线电压失压时，经3－5秒延时（躲开继电保护和备用电源自动投入时间），通过任一保安段母线电压监视
继电器及辅助继电器联动柴油发电机自动启动，同时联锁保安段上工作电源进线断路器跳闸和柴油发电机出线断路器合闸，柴油发电机开始向保安段母线供电。当保安段工作电源恢复时，保安段应无扰切换至工作电源,停机工作由值长按程序自动停机或手动停机。停机时，依次跳开柴油发电机断路器，合保安段工作电源进线断路器闭锁控制屏上手动和自动启动功能，可安全进行设备维护和检修。
4.电气接线的基本要求
1）一次接线
电气一次接线中需要说明的是，发电机的中性线引出至端子罩中，中性点在端子罩中直接接地。
2）二次接线
柴油发电机的控制起动、保护、测量、信号系统采用直流电压, 断路器控制, 操作及其信号采用机组自身提供的直流24伏电压。
在厂用电源恢复正常后，采用手动切换的方式恢复厂用电源的供电，手动将柴油发电机组停下。一般不采用厂用电恢复后自动停柴油机的方式，以确保安全供电。
机组的辅助油泵、水泵等辅机电动机，应具有满足工艺要求的自动控制接线。 机组的冷却水温度高、润滑油压低、润滑油温度高等均应能发出信号，装于就地盘上。在单元控制室内设置有柴油发电机及其分支断路器的位置信号和事故音响信号。这样在全厂停电时，单元控制室内运行人员可及时了解柴油发电机自起动后带负荷情况。
图6-4是柴油发电机组自起动逻辑方框图。对应的一次接线为图6-1。动作过程如下：
在正常运行中，将机组的运行方式开关置于“自动”位置。当保安1段工作电源母线失电后，经过延时确认(躲开备用电源自投时间，为3～5秒。对于备用电源手动投入的接线只需躲开馈线开关的切断故障时间1～2秒)后，起动柴油机组。当机组的转速、电压达到额定值时，合发电机出口开关。此时，如果保安1段母线工作电源仍未恢复正常，则待发电机出口断路器合闸后，跳保安1段母线工作电源开关，合保安1段备用电源开关。
5）电气控制回路接线
虽然柴油发电机组有多种型式，但其电气二次接线都是按前述各项基本要求来配置并实现相应功能的。图7—5就是一台能自起动两次的机组电气二次控制回路接线简图。
机组的起动停止操作过程如下：
ZK是机组的运行方式切换开关，当ZK置于“自动”或“试验”位置时，接下YQA总投入按钮，中间继电器YZJ起动并自保持，使整个回路接通电源进入工作状态。图中 DYJ1一DYJ4分别为交流事故保安l、2段的母线电压监视继电器，当任一事故保安段电压消失时，电压继电器接点将失电闭合，由于柴油机未起动，转速为零，其测速接点nJl闭合，所以时间继电器sJ1起动，经一定延时(时限按躲过380V厂用工作段母线低电压联动备用电源投入来整定)
后起动中间继电
器sJ3，SJ3的接点接通柴油机起动气阀QDF(电磁阀)的电源，起动气阀打开，将空气瓶中的压缩空气送人柴油机，推动活塞运动，柴油机即迅速起动。
当柴油机达到一定转速(例如为50％额定转速)时，测速接点nJ2闭合，起动中间继电器YJ3，YJ3动作后给发电机起励(图中未画出励磁回路)。当发电机电压达额定值时，电压监视继电器HYJ动作，其接点闭合起动时间继电器SJ5，经一定延时后起动合闸继电器HJ，合上柴油发电机出口开关送电至保安段，完成全部起动过程。(保安段工作电源开关与备用电源开关之间的连动不在此范围内。)
如果机组一次起动不成功，则自动实现二次起动。动作过程如下：在第一次起动过程中，时间继电器sJ3即动作，其接点闭合起动sJ4，经数秒延时(为保证可靠起动)后SJ4常闭接点打开，切断SJ3电源，Sj3返回后，柴油机起动气阀QDF失电关闭，完成了第一次起动。如果柴油机起动后正常，则转速升起，nJ1接点打开，起动回路电源被切断，则一切恢复正常运行。如果第一次起动未成功，则柴油机转速起不来，测速接点nJl继续闭合，此时由于第一次起动后SJ3失电，其常开接点经数秒延时后打开，使sJ4失电．SJ4常闭接点闭合后重新起动SJ3,再一次打开柴油机起动气阀(即QDF再次带电)，实现柴油机的二次起动。
图:6-5柴油发电机控制回路
柴油机如经过两次起动均不成功，则表示起动失败，不再进行自起动。实现过程如下sJ2为一长延时(延时18秒)继电器，在第一次起动时SJ2即动作，经18秒延时后接点闭合起动YJ2，YJ2动作后其常闭接点打开，切断YJ1线圈电源，从而使柴油机停止再次起动。SJ2的延时就是按能保证两次起动且不允许多次起动来整定的。
柴油机组正常做起动运转试验时，采用就地起动的方式。此时将zK开关置于“手动”位置，按下起动按钮QA即可起动机组。
柴油机组的停机可按下停止按钮TA，YJ8动作后接通停机油阀TDF的电源，停机油阀打开，使控制进油量的拉杆向停车方向移动，各气缸喷油泵停止喷油，柴油机即停止运转。
热机部分由柴油机及其配套设备包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统、操纵及调速系统等组成。它们都是为产生能拖动发电机旋转的能量服务。
1.柴油机
柴油机由固定部件和运动部件组成。固定部件主要有机座、机体、气缸套、气缸盖和主轴承。运动部件主要包括活塞组件、连杆组件。
2. 配气系统
柴油机在运转中，对气缸的进气和排气时刻都有严格的要求，即进气阀和排气阀的开或关的时刻要合乎一定要求。对多缸柴油机来说，为了按规定的发火次序工作，各缸的进、排气阀的开和关还要按一定的顺序进行，以保证柴油机正常运转，配气系统就是完成上述任务的。
3. 燃油系统
为了使柴油喷到气缸内去很好地燃烧作功，必须做到供给适当的油量和准确的供给时间，喷入气缸的柴油应雾化良好，质量合格并具备其他必要条件。燃油系统就是为此目的设置的，主要由输油泵、喷油泵、喷油器等组成。
4. 润滑系统
它包括润滑油泵、过滤器、润滑油冷油器、压力调节阀及相应表计等。是为了解决柴油机在运转中带来的摩擦和高温问题。
5. 冷却系统
柴油机工作的时候，气缸盖、气缸、活塞等部件经常处于高温之下，如果不采取冷却措施，这些部件的材料强度势必会严重下降。同时，在高温下润滑油也会严重雾化，润滑性能下降，机械磨损加剧。所以，设置了冷却系统，以保证柴油机不致应过热损坏。它包括温度调节阀、冷却器、冷却水泵、水箱等。
6. 操纵系统和调速系统
操纵系统控制柴油机的开停车。启动装置是保证柴油机在启动前所需的动力，使柴油机能由静止开始运转。压缩空气装置就是供给柴油机使用的。
调速装置是为了使柴油机所发出的功率和它所担负的负荷相适应而保持柴油机转速不变。
1.自起动功能
柴油发电机保证在火电厂的任一保安段停电事故中, 快速自起动带负载运行。在无人值守的情况下, 接起动指令后在10秒内一次启动成功, 在60秒内实现一个自启动循环（即三次起动）。若自启动连续三次失败, 则发出停机信号, 并闭锁自起动回路。在买方所提供的现场条件下,机组一次启动成功率不小于99%
柴油发电机自起动成功的定义是: 柴油发电机在额定转速, 发电机在额定电压下稳定运行2～3秒, 并具备首次加载条件。
2.带负载稳定运行功能
柴油发电机自起动成功后, 保安负荷采用分级投入。允许首次加载不小于50%额定负载(感性)。在接到启动指令后的60秒内带满负载(感性)运行, 并在负载容量不低于20%时, 允许长期稳定运行。
柴油发电机能在功率因数为0.8的额定负载下, 启动后稳定运行12小时中, 允许有1小时1.1倍的过载运行, 并在24小时内, 允许出现上述过载运行两次。发电机允许20秒的2倍过载运行。
整套柴油发电机应能使全电压直接起动的空载四极鼠笼式异步电动机的容量不小于0.2倍的柴油发电机额定容量（下称Pe）。
3.自动调节功能
柴油发电机的空载电压整定范围为95-105%Ue, 线电压波形正弦畸变率不大于5%。
柴油发电机在带功率因数为0.8～1.0的负载, 负载功率在0～100%内渐变时能达到:
1）静态电压调整率: 0.5%
2）稳态频率调整率: 5%（固态电子调速器）
3）电压、频率波动率: 0.5%（负载功率在25-100%内渐变时）
1% （负载功率在0-25%内渐变时）
柴油发电机在空载状态, 突加功率因数0.3（滞后）、稳定容量为0.2Pe的三相对称负载或在已带80%Pe的稳定负载再突加上述负载时, 发电机的母线电压0.2秒后不低于85%Ue。发电机瞬态电压调整率u20
15% ，电压恢复到最后
稳定电压的3%以内所需时间不超过1秒, 瞬态频率调整率5%（固态电子调速器）,频率稳定时间3秒。突减额定容量为0.2Pe的负载时, 柴油发电机升速不超过额定转速的10%。
柴油发电机在空载额定电压时, 其正弦电压波形畸变率不大于5%, 柴油发电机在一定的三相对称负载下, 在其中任一相加上25%的额定相功率的电阻性负载, 应能正常工作。发电机线电压的最大值（或最小值）与三相线电压平均值相差不超过三相线电压平均值的5%, 柴油发电机各部分温升不超过额定运行工况下的水平。
4.自动控制功能
柴油发电机属于无人值班电站, 控制系统具有下列功能：
1）保安段母线电压自动连续监测。
2）自动程序起动, 远方(DCS)起动, 就地手动起动。
3）运行/备用状态的柴油发电机自动检测、监视、报警、保护。
4）主电源恢复后自动、远方（DCS）、就地手动、机房紧急手动停机。
5）蓄电池自动充电，直流电压监测。
6）预润滑、润滑油预热, 冷却水预热。
5.模拟试验功能
柴油发电机在备用状态时, 模拟保安段母线电压低至25%Ue或失压状态, 能够按设定时间快速自起动运行试验,试验中不切换负荷。但在保安段电压降低至25%时能够快速切换带负荷。柴油发电机组的运行维护。
（五）柴油发电机的保护、信号和测量
柴油发电机组保护项目有:
1.机组超速保护 声光报警，停机关油门
2.润滑油压低 声光报警，停机关油门
3.自启动失败 声光报警
4.低压闭锁过流保护 声光报警，停机关油门
5.发电机过负荷保护 声光报警
6.冷却水温高 声光报警
7.润滑油温高 声光报警
8.日用油箱油位低 声光报警
9.发电机事故跳闸 声光报警
10.逆功率保护 声光报警，停机关油门
11. 冷却水水位低 声光报警
1.发电机及其引出线保护
1）过电流保护：保护装设在发电机中性点的分相引出线上，动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁；保护装置接线为三相电子式接线；过电流保护具备速断（主保护）及定时限（后备保护）二种功能。保护动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁。
2）单相接地保护：保护动作于发电机出口断路器跳闸。
3）过电压保护：过电压保护动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁。
发电机励磁系统装设自动电压调整器故障保护。
4）过负荷保护：保护动作于信号。
5）逆功率保护：保护动作于发电机出口断路器跳闸。
2.柴油机保护
柴油机装设水温过高，机油油压过低，超速保护，保护动作于停机；装设水温高，油压低，润滑油高温，日用油箱油位低,水位低等保护,保护动作于信号。
3.信号系统
信号系统按装设地点可分为就地控制盘上信号和主机组单元控制室进入DCS信号，按故障性质分为预告信号和事故信号。就地盘上预告信号用光字牌、电铃，事故信号用光字牌和蜂鸣器。
以下故障之一出现时，机组将实现保护停机并发出声光报警,并引入DCS系统（使用继电器接点容量：110V 2A无源电接点，每个信号2对，并引接到出线柜信号端子排上。通讯串口协议待定），并可远程将报警信号送往供货厂的24小时值守远程平台。
1）机油压力低
2）机组超速
3）过起动（三次起动失败）
4）发动机温度过高
5）发电机超压或欠压
6）跳闸：过电流，短路，缺相
出现下列情况之一时，机组将发出声光报警，并送往DCS系统，(使用继电器接点容量：110V 2A无源电接点，每个信号2对，并引接到出线柜信号端子排上。
7）电池电压低
8）低水温
9）燃料液位低
10）机油压力低预警
11）发动机高温预警
12）充电器故障
13）机组不在自动状态
14）低水位
柴油发电机出口断路器合、跳，ATS柜1、ATS柜2进线断路器合跳，位置信号接点送往单元控制室DCS，接点容量110V，1A。
4.测量
1）电气回路装设下列测量表计
发电机：交流电流表，交流电压表，有功功率表，功率因数表，频率表，电池电压表，计时表，选择开关。（交流及直流仪表准确等级1.5）。
电动转速表、机油压力表、机油温度表、冷却水温度表等。
发电机电流、电压、有功功率、频率经变送器输出4-20mA引至单元控制室DAS数据采集系统。
厂家提供柴油发电机组所需的启动监测、调节和停机控制盘，提供装有发电机断路器、同期装置和设备的控制屏。
2）手动同期设备包括以下设备：
发电机电压和母线电压同期指示仪（含电压差、频率差、相位差指示）； 带锁可移动手柄的同期开关；
“升高-正常-降低”速度控制开关；
“升高-正常-降低”电压控制开关。
当发电机处于停机状态且运行方式选择开关处于“手动”位置时，机组可在发电机控制盘上手动启动并升速和升压。
（六）柴油发电机的运行维护
运行人员应掌握机组的基本工作原理，熟悉操作方法和维护方法。开机前应根据设备使用维护说明书对机组进行全面详细检查。本文只对柴油发电机组的一般运行维护要点作些介绍。
1.掌握的有关数据
根据运行维护工作的需要，制造厂都提供与运行维护有关的机组的技术数据，主要包
括以下内容：
1）柴油机的型号、转速、额定功率、气缸数、压缩比、缸径x行程、发火顺序、旋转方向、额定功率时的耗油率等。
2）柴油机的冷却方式、起动方式、润滑方式。
3）柴油机的工作压力如最大爆发压力、各缸压缩压力、起动压缩空气压力、机油压力、冷却水压力、柴油机增压后压力、气缸和空气瓶的安全阀开启压力等。
4）柴油机的工作温度如排气温度、机油允许温度、冷却水允许温度。
5）柴油机的起动性能、使用环境、使用燃料泊牌号、机油更换周期、增压器运行周期
等。
6）发电机的型式、额定功率、额定电压、额定电流、频串、绝缘等级、功率因数、接线方式、励磁电压和电流等。
7）励磁系统有关数据如励磁机型号和额定电压电流、调节器型式、励磁方式、起励方式等。
8）机组的起动时间、电气控制电源的电压、主要配电设备数据。
9）附属设备的有关数据如润滑油泵、输油泵、冷却水泵及其电机、加热器等的参数。
10）各运行参数的报警值。
2.行维护工作的要点
1）柴油发电机组作为事故情况下投运的设备，最大的特点就是应随时处于
待起动状态。为此，日常必须加强维护，每班应检查1～2次，检查内容与试运转时内容相同。
2）每周应至少手动起动柴油机组一次，每次起动后应运转15～30分钟，运转中应检查监测各运行参数正常。
3）定期进行模拟保安段失电的自起动试验。但在300MW发电机组每次开机前必须进行——次实际试验，由柴油发电机组带保安段运行1～20分钟。在机组运行中不应进行实际切换试验。如果要检查自起动性能，可通过二次回路进行，电气一次回路不得合上保安段的开关。
4）柴油发电机组的附属设备包括润滑油泵、冷却水泵、输油泵等的电源取自保安段。电气控制电源应取自蓄电池，以保证全厂停电时柴油发电机能可靠运行。
5）柴油发电机组在起动前应做好准备工作，例如检查燃油是否足够，润滑油油位是否合适。为了保证应急柴油机组能随时起动，机组的冷却水系统和润滑油系统都设置有加热装置，以防止因温度太低影响起动。当温度过低时，就应给其进行预热。起动前还应检查各开关、阀门位置均符合要求。
6）压缩空气是保证起动成功的气源，起动前应检查压力是否充足，如不足应及时给予补充。
连续起动三次不成功的柴油机不得再试起动，必须查明原因处理。
7）按产品说明书的规定对柴油机各部位定期进行加油或换油。柴油机的燃油和润滑油必须使用产品说明书规定使用的品种。
8）柴油机起动运转后，应立即注意油压、水压指示，注意监测发电机电压、电流、功率情况。
9）运转中柴油机不应有大的振动，如发现超速应立即停机检查。在起动增速过程中应以较快速度通过临界转速。
10）运转中的柴油机各部温度均不应超过规定值，应加强对润滑油温度、冷却水温度的监测。
11）当柴油发电机未装设频率表时，转速表实际上反映了频率高低，为了保证频率合格，一定要注意保持柴油机转速正常。
12）柴油发电机组一般都设置有一套报警系统，在运行状况出现异常时发出
警报。这些信号主要有压缩空气压力异常、冷却水温度高、润滑油温度高、润滑油压力低、发电机电压过高或过低、燃油量过低、冷却水压力低、柴油机超速跳闸、发电机过负荷、发电机静子接地等。如出现上述信号，运行值班人员应迅速作出判断并及时进行处理。
三．兆光二期柴油发电机组介绍 （一）柴油机发电机组技术规范
（二）柴油机发电机组概述
保安发电机组持续功率为1200kW。 柴油发电机组至少能满负荷连续运行，允许每12小时有1小时过负荷能力为110％。发电机应有15秒钟1.5倍的过电流能力，且允许经过一段时间后重复这种运行方式。 在任何负荷的稳态条件下，维持电压在±0.5％，频率在±0.25％额定值偏差范围内。在突然启动带负荷的暂态条件下，电压应不低于90％，频率应不低于95％，且恢复时间在7秒以内，暂态过程是由于机组从空载分批带负荷，电动机成组起动以及最大一台电动机起动等突然带负荷期间引起的。电动机的起动电流倍数按6.5倍考虑。当保安段工作电源消失，经确认后7-10秒内能可靠自起动，建立电压频率达到额定值，并可带50%额定容量电动机负荷，5秒后带满负荷。保证柴油发电机组首次加载能力不低于额定功率50%。 电压调节范围±5％，频率调节范围±2.5％。 柴油发电机组能在接到起动信号12秒内达到额定转速和额定电压，并具备带满负荷条件。
柴油机采用高速废气涡轮增压型，四冲程，闭式循环水冷却方式。柴油机应
能快速起动和达到额定转速迅速带满负荷，柴油机采用直流电动机起动。柴油机允许使用的燃油为：国标0#轻柴油，润滑油为SAE1300 15W-40CE。
闭式循环冷却水系统包括循环水泵、散热器、散热器支架、鼓风式风扇以及带有旁路的自动温度调节器，冷却系统应采用浸入式加热器。
同步发电机为水平卧式，防滴密封外壳和密封套筒轴承。定子、转子绝缘采用H级，发电机应能在环温40℃条件下，以温升80℃连续运行，而不影响机组保证寿命。发电机是3相、400V、50Hz、额定功率因数COSφ滞后0.8、星形接线、中性点直接接地。空载额定电压畸变不大于10％。采用无刷旋转励磁。无刷励磁装置应有与发电机相匹配的绝缘和温升水平，并且应与发电机同轴安装。机组运行寿命为30年
机组的起动方式采用直流电动机起动。起动设备包括起动电动机、蓄电池、充电器等，蓄电池的容量应满足柴油发电机组起动要求及在蓄电池充满电后，断开充电电源后能连续起动柴油发电机组6次。蓄电池采用全进口FLAM195（产地意大利）密封免维护蓄电池。
每台柴油发电机组配备一套智能微机控制型控制盘以满足机组起动、监视、调节和停机的所有控制要求。柴油机应采用电子控制技术。当机组停运，控制方式选择开关处于自动位置并接到起S动信号时，机组应自动地起动，并加速到额定转速。当电压上升为空载额定电压值，起动“具备带负荷”的辅助开关，柴油发电机组主开关合闸，随后投入保安PC段上的空气开关。自起动装置应在厂用电失压一秒钟内发出厂用电源故障信号，并同时发出柴油机起动命令。第一次起动失败后能二次起动。若起动连续三次失败，则发出停机信号，并闭锁起动回路。柴油发电机控制盘与机组DCS之间信息采用硬接线传输方式。两台机组的柴油发电机组及其控制设备、辅助设备、储油罐、柴油发电机组自用电配电柜均布置在柴油发电机房。柴油发电机房布置在集中控制楼0m层。 （三）事故保安电源的接线方式
每台机组设置一套柴油发电机组，提供机组安全停机所必须的交流电源。柴油发电机直接连接到保安动力中心，由保安动力中心再分别供电给汽机、锅炉及其他保安电动机控制中心。汽机和锅炉均设置一段保安电动机控制中心，保安电动机控制中心设三回进线，一回来自保安动力中心，另两回来自汽机或锅炉动力
中心。保安电动机控制中心正常时由相应的动力中心供电，当其正常电源失电后，经延时确认后自动启动柴油发电机组，当转速和电压达到额定值时，柴油发电机出口开关自动合闸，保安动力中心带电，并连锁自投失去正常电源的保安电动机控制中心的保安进线开关，向其供电。保安负荷顺序自动投入，以保证柴油发电机组的频率和电压保持在允许范围内。 四．交流不停电电源装置 （一）不停电电源的作用
随着电网内的发电机组向着大容量、高参数发展，机组的自动化水平也日益提高，各种自动控制系统和自动装置、保护装置已成为大容量发电机组安全运行必不可少的保证。所以，目前在300MW等大型发电设备上，已越来越多地广泛采用了各种先进的热工自动化控制设备和自动化仪表等，用以对运行中的机组进行自动控制、监测、调节和保护。这类设备由于十分重要，所以对供电电源的要求非常高，主要应符合以下几点：
供电电源不能中断
大机组的热工自动装置、保护装置的供电电源运行中不能中断。有的设备供电电源中断几十毫秒，就不能正常工作，甚至在某些情况下中断供电还会发生机组掉闸和重要设备损坏的事故。电源中断还会造成机组热工保护不起作用、控制系统失灵等问题危及机组的安全运行。所以，供给这些设备的电源应保证在任何情况下不得中断，包括在机组正常运行时和事故停运时，甚至在机组停机期间也不能中断供电。
需要指出的是，这里所讲的都是指采用交流低压电源（一般为交流220V电源）的热控装置。对于采用直流电源的装置，由于电厂都设有直流蓄电池组，所以采用直流电源已能保证对其供电的需要。
供电电源的品质合格
除要求电源不中断外，为了保证计算机和自动控制系统的正常工作，供电电源的电压波动不得过大，电源频率应稳定，电压波形不应有大的起畸变。
不停电电源系统就是为满足上述要求设置的。实际上它的准确名称应该是交流不停电电源。它是大型火力发电机组的交流保安电源设施之一，是其它原有电源所不能代替的。
不停电电源有称为不间断电源，简称UPS。
（二）不停电电源所带的负荷
不停电电源所带的负荷在规程中称为“OI”类负荷。它的定义为：在机组运行期间，以及停机（包括事故停机）过程中，甚至在停机以后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷。这些负荷主要是：
1.机组计算机系统电源； 2.汽机的电调装置；
3.机组的热工保护联锁装置； 4.程序控制装置；
5.主要的热工测量仪表的电源； 6.电气仪表的电源； 7.远动装置变送器电源； 8.某些电气控制电源等。
上述设备对电源的要求也不是完全相同的，在火力发电厂设计规程中规定，热工保护回路和电子计算机的电源应按自动切换时间不大于5ms的交流不停电电源系统。而热工仪表、检测、信号及其它大型热工控制设备的电源应按自动切换不大于200ms的交流不停电电源系统。在实际使用中，如采用一套UPS装置能满足全部负荷的要求时，则机组的上述负荷都可接在全机公用的一套UPS上。
（三）不停电电源的技术指标
1.在电源切换过程中供电中断时间不得大于5ms。为实现此要求，必须采用静态开关进行切换。
2.电压稳定度应在+5%～-10%的范围内变化。 3.频率稳定度应保持在±2%的范围内。 4.谐波的失真度不大于5%。 （四）不停电电源的配置 1. 配置原则
规程规定，容量为200MW及以上机组，应设置交流不停电电源，交流不停电电源宜采用蓄电池供电的电动发电机组或静态逆变装置。实际中由于电动发电机组谐波失真度为10%，较逆变器大，不能满足负荷对谐波的失真度不大于5%的要求，且存在转动部分，所以目前大都采用逆变器的方式。
交流不停电电源应能实现可供给负荷单相220V电源，一般200～300MW的机组UPS电源容量需几十千伏安，所以大部分装置都采用三相四线制输出，便于分配负荷。
交流不停电电源供电负荷不多，所以每台机只设一套装置和一条母线。各台机组的UPS之间一般也不采取加联络的方式。
（五）.兆光公司二期交流不停电电源
兆光公司的UPS电源由青岛艾迪森科技有限公司公司设计和制造，集控楼每台机组设置一套UPS，额定容量为80kVA，UPS型号为SDP31080-220/220-R 。网络控制系统设置两套UPS，其额定容量各为10kVA，UPS型号MP31010-220/220。UPS电源系统共有3面柜，UPS主机柜、UPS旁路柜、UPS馈线柜。80kVA为美国原装进口，10kVA为台湾原装。
1.UPS基本技术参数
2. UPS系统组成、布置与技术性能 1）单元机组UPS系统
每台机组设置一套交流不停电电源UPS。UPS系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、手动旁路开关和交流配电屏等，交流不停电电源UPS不自带蓄电池组。UPS的静态切换时间≤5ms。UPS额定容量为每台机组1台80KVA。UPS装置的正常输入电源取自机组380V PC段，旁路输入电源取自机组保安MCC段，直流输入电源取自单元机组220V直流系统。UPS输出为单
相交流220V，50Hz。UPS系统主要向单元机组分散控制系统DCS、热控自动调节和监视设备、电气测量变送器、全厂火灾报警及控制系统等负荷供电。 单元机组UPS机柜布置在集中控制楼0.00m层直流及UPS屏室。 2）网络UPS系统
网络控制系统设置两套交流不停电电源UPS。UPS系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、手动旁路开关和交流配电屏等。UPS的静态切换时间≤5ms。一套布置在集中控制楼0.00m层直流及UPS屏室，对网络计算机监控系统NCS站控层设备、全厂GPS时钟系统等负荷供电。容量为10KVA。一套布置在500KV网络继电器室，对网络计算机监控系统NCS间隔层设备、系统继电保护、远动等负荷供电，容量暂定为10KVA。
(2).UPS系统技术性能
集控楼UPS：机组分散控制系统（DCS）、锅炉安全监视系统、汽轮机监视仪表、汽轮机旁路系统、主厂房就地I&C负荷、火灾探测报警及控制系统集中报警控制盘、电气测量变送器、其它自动调节、监视和保护设备等。
网控NCS站控层UPS：NCS站控层设备等。 网控NCS间隔层UPS：NCS间隔层设备等。
UPS装置满足在环境温度-5～40℃的条件下额定满负荷连续运行以及50℃时额定满负荷运行8小时。
UPS整流器由380V厂用系统供电并向逆变器提供直流电源，同时，机组220V直流系统经逆止二极管接入作为逆变器的备用电源，一旦整流器故障，逆止二极管导通，逆变器无间断地由机组220V直流系统供电。在逆变器发生故障及在逆变器输出侧发生过负荷或负荷故障，静态转换开关自动将负荷切换到旁路电源。一旦消除了逆变器的故障、负荷故障或过负荷情况，静态转换开关应自动将负荷由旁路电源回路切回到逆变器输出。需要检修逆变器和静态转换开关时，可利用手动先通后断开关实现无间断的切换到旁路。
整流器：固态，交流输入侧可调的12脉冲整流器应用于向逆变器提供稳定的直流电压。整流系统由输入隔离变压器、整流器和控制盘等组成，在整流器输入端应提供一个带热元件的自动开关作为过流保护。整流器输入电压应为380V，三相三线，50Hz，允许电压变化范围应不小于+10%～-15%、允许频率变化范围应
不小于±5%。
逆变器：逆变器应由具有恒压恒频的静态装置构成。逆变器应具有一个全自动限流功能，用来防止其输出超过最大运行值和输出侧的过负荷或短路。逆变器应有良好的散热和通风。逆变器的输入来自整流器的直流输出或来自机组220V直流电系统，当整流器输入电压和频率在允许的规定值范围内变化或蓄电池组直流母线电压变化率为额定值的±12.5%时，逆变器在各种工况运行时，应能提供额定电压为220V、50Hz的单相输出。其输出电压变化范围不大于±1%，频率变化范围不大于±0.5%；逆变器输出总谐波有效值不应超过3%，单一谐波有效值不应超过2%。逆变器在功率因数0.7～0.9运行时，最大冲击负荷为额定值的1.5倍时，能承受60ｓ。UPS逆变器输出对旁路输入进行连续跟踪，以便在主机故障或工作电源消失时，实现无扰动切换到旁路。
静态转换开关：静态转换开关是一个快速切换装置。装置的控制提供自动或手动不间断地切换负荷至旁路电源，并当逆变器故障和负荷故障消除和逆变器输出在规定范围之内时，经同步检测延时5~10秒自动切回至逆变器输出。静态转换开关在旁路电源侧和逆变输出侧安装。静态转换开关的切换时间在任何切换情况下不大于0.5ms。
手动旁路开关：为便于维护UPS设备，设置手动操作机械旁路开关。手动旁路开关是先通后断结构，以保证在切换过程中UPS输出交流电源的连续性。手动旁路开关应为一体化产品，能够实现运行、旁路、检修工况的操作。
逆止二极管：逆止二极管用于UPS内部整流器输出与外接的机组220V直流电源系统之间的隔离。逆止二极管应按逆变器最大输入电流来选择，并具有承受输出端短路故障的自保护能力。逆止二极管能承受不小于1500V的反向电压。逆止二极管应作为主机的一个元件成套提供。配置一个逆止二极管故障显示和/或监视装置。
旁路电源：UPS设置旁路电源。旁路电源包括降压隔离变压器和自动电压调节器，降压隔离变压器用于从电气上和静电上将UPS负荷与系统输入电源隔离，即防止暂态过程进入或干扰负荷回路。自动电压调节器用来随输入电压波动而升高或降低输出电压，以便向UPS负荷提供恒压电源。整流器、变压器、电抗器等
为干式。
配电柜：
a. UPS配电柜内的母线应采用铜排，并能承受UPS电源提供的短路电流。 b. UPS配电柜内的负荷馈线采用小型空气断路器。在柜内提供铜接地母线
连接所有交流系统中性点，采用压接型端子连接外部接地电缆。
UPS装置具有以下就地显示
—整流器输入电流
—整流器输入电压
—逆变器输入电流
—逆变器输入电压
—直流电源输入电流
—直流电源输入电压
—逆变器输出频率
—旁路电源输入电流
—旁路电源输入电压
—配电屏输入电流
—配电屏母线电压
—配电屏母线频率
UPS装置配置以下电量变送器，其输出范围为4~20mA，精度为0.2级，带负载能力不小于500Ω。电量变送器应为有源输出。变送器的辅助电源由UPS柜内取得。
—整流器输入电流变送器
—整流器输入电压变送器
—逆变器输入电压变送器
—逆变器输出频率变送器
—直流电源输入电流变送器
—直流电源输入电压变送器
—旁路电源输入电流变送器
—旁路电源输入电压变送器
—配电屏输入电流变送器
—配电屏母线电压变送器
—配电屏母线频率变送器
UPS装置向DCS提供以下信号
—整流器运行信号
—逆变器运行信号
—旁路电源运行信号
—220V直流电源运行信号
—系统输出运行信号
—静态转换开关旁路位置信号
—UPS装置综合故障信号
接点容量为DC 220V、1A，无源空接点。
UPS装置具有计算机通信接口（RS485）。并配合与电厂电气监控系统的通讯连接工作。
3.UPS工作方式
正常运行方式：UPS系统由380V交流厂用电源经整流器、逆变器和静态开关向负荷供电，当380V交流厂用电源失电或UPS整流器故障时则由厂用动力蓄电池经隔离二极管自逆变器和静态开关向负荷供电。当逆变器故障或过负荷或无输出时，由静态开关切换到旁路供电。当逆变器或静态开关退出运行时，由手动旁路开关切换至旁路不间断的向负荷供电。UPS输出电压应可调且无暂态过程。
（六）主要设备的原理
不停电电源装置的主要元件有逆变器、静态开关、整流器和自动控制回路以
及相应表计、切换开关等。
1.整流器
UPS装置内的整流电路作用是把工作电源来的三相交流电整流为直流电送至逆变器。
为了达到上述目的，UPS装置内的整流电路采用三相桥式可控整流方式。这样可以更方便地自动调节输入逆变器的电压使其保持稳定，有利于整套装置的稳定供电，同时也能满足各种充电方式的需要。
2.逆变器
把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。逆变电路又分两类，一类为有源逆变，另一类为无源逆变。有源逆变是指逆变器的交流侧接到交流电源上，这样逆变器可把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去。
无源逆变的交流侧不与电网连接，而直接连到负载。它可把直流逆变为某一频率的交流电供给负载。不停电电源装置中应用的就属于无源逆变电路。
逆变器的基本原理可用图7-7
来说明。
当两组开关l和2轮流进行切换时，在负载R上就得到交变的电压UR。负载电压的
频率决定于开关切换频率。实际应用中开关是由晶闸管组成的，只要对晶闸管进行有规律的控制，就可以实现把直流电逆变为一定频率交流电的目的。
大机组UPS装置中应用的一般都是三相逆变器，接线如图8-8所示。
图中L是滤波电抗器，它的作用是可使输入逆变器的直流电流连续，减小电流纹波。而且还能起隔离交流的作用。当逆变失败时，他还能起限制浪涌电流的作用。
三相逆变桥Ps由六个臂构成，采用大功率晶体管组成双向功率开关。功率开关的控制由一个频率为1050HZ的三角波和三相正弦波迭加组成，如图7-9所示。
--载波 ---R相调制波 ---- - ----S相调制波 -- --T相调制
图:6-9三相变换波形图
图中1050HZ信号是载波信号，三相正弦波是调制信号，两个信号都由装置的控制回路提供，迭加后控制三相逆变电路的导通和截止。为了达到输出一个三相50HZ交流电的目的，电路采用调制脉冲宽度的方式去实现。由功率开关输出的三相电压波形如图7-10所示。这个三相电压经电抗器L：滤波后送至输出变压器CB，经输出变压器次级输出的即是一个三相50HZ的正弦波交流电，其电压波形如图6-11所示。输出变压器CB的作用是把负载与功率开关分开，同时相当于一个正弦滤波器。
如果由于负载变化或输入电压变化引起逆变器输出电压变化，可以通过改变调制深度，即改变图7-9中基础调制电压幅值与三角波载波电压幅值的比例进行自动调节，以实现输出电压的稳定。
3.静态开关
所有不停电电源装置的输出开关都必须采用静态开关。由于不停电电源失电时间要求不大于5ms，也就是说工作开关与备用开关之间的切换时间不得大于5ms。如果采用两台交流接触器进行切换，一般要0.1～0.2秒左右,而静态开关是由晶体管元件组成的,速度快,切换时负荷不受影响。
静态开关实际上就是一个由双向可控硅组成的无触点开关电路，如图7-12所示。每相由正反向两个可控硅组成，
如果在每个可控硅的控制极加上一定规律的控制信号，就可以使三相交流电的正半波和负半波都能通过，电路导通，也可以通过控制使其截止，电路关断，从而起到开关作用。
静态开关的可控硅元件在导通时有一定压降，会产生一定的功率损耗。为了减小损耗，有的装置在静态开关上并联有一个交流接触器，运行中可以用它来消除可控硅管压降的影响。但它不能取代静态开关进行电路的切换。图7-13就是
一台UPS装置的静态开关实际接线图。图中JK1是输出由逆变器来的三相交流电的静态开关，K3是其并联交流接触器。JK2是备用电源的输出静态开关，K4是其并联交流接触器。JKl导通时，K3合上；JK2导通时，K4合上。它们的导通、截止和切换均由控制电路进行控制。
4.手动旁路开关
1）手动旁路开关设计为先通后断特性，以便不影响负荷的情况下，可使逆变器或(和)静态开关退出运行，对其进行修理或检修。
2）手动旁路开关置于UPS机柜内。
3）从自动旁路转换到手动旁路的切换时间为零．
5.大屏幕LCD液晶显示器
1）针对中国地区设计全中文化操作界面，使管理人员操作无语言障碍，一学即会。
2）可选择的远程操控面板，可置于控制室内。
3）全数字化微电脑控制，控制面板操作无程序化设计，不用担心因操作失误而导致机器损坏或宕机。
4）显示参数详尽，各种参数及故障状态均可经LCD显示。
6.控制单元
控制单元采用冗余设计，主要控制核心CPU采用双DSP控制芯片并联运行，配合软硬件并联双向保护，达到多重保护的作用；若CPU宕机时，
硬件线路仍可
发挥作用，确保负载供电的安全。
7.输入隔离变压器，输出隔离变压器
UPS输入、输出经隔离变压器完全隔离，彻底解决了杂讯雷击接地零地电压等电网系统问题，确保用电设备的安全。
8.隔离二极管
1）在UPS内部整流器输出端和外部直流蓄电池系统间设置隔离二极管。在任何时候，整流器不会向直流蓄电池供电。
2）电厂直流系统电压为均衡电压时，不会造成直流系统驱动逆变器。
3.）隔离二极管能长期承受UPS逆变器的满负荷，且有完全的直流短路暂态自保护能力。
9.监控软件
ALP系列UPS提供了强大的高能通讯监管功能，真正实现了多用途通讯和检测可能性。
1）ALP提供了多种检测方式，包括—个RS232,四个RS485串行端口及—个干接点无源接口，它与UPSCOM监控软件共同组成智能化UPS监控系统，可用于24小时的远程监控。
2）有八种接点信号可供自动化设备配合使用，可发出各种用户自定义报警信号输入的八个继电器连接点输入端，例如当有烟雾或温度、湿度超标时，发生报警，这使ALP成为一台真正的多用途安全装置，它不仅能防止供电故障，而且还能防止其它危害。
3）UPSCOM是—个智能型监控软件，使用智能通讯接口RS232(选配USB or RS485通讯接口)，能实时监控如UPS,逆变器，变频器，开关式电源，发电机，稳压器，以及各类电网电源设备。能同时监控所连接31台同类型(非同类型)的电源设备，每个被监控的电源设备能送回简单的信息给计算机而其中指定的—个电源设备(用UPSCOM软件选定的)能送回详细的信息给计算机显示或储存信息，适用在视窗95＼98\2000＼NT操作系统下运行。
4）界面全中文化显示，操作简单明了．无须专业技术人员．
10.旁路隔离稳压柜：
旁路隔离稳压柜为UPS外配装置，包括旁路隔离变压器和旁路单相稳压调压
器两部分。当UPS处于旁路工作状态时，为保证负载的安全有效运行，市电需经隔离后稳压输出，输出精度220VAC±1～5%（可调）。
1）旁路隔离变压器：
旁路隔离变压器为单相双卷变压器，输入电压为交流380V，输入电压波动范围为±20％，频率为 50Hz±5％，输出电压为交流单相220V容量为100KVA。
2）旁路单相稳压调压器：
旁路稳压调压器为单相，输入电压为220V±20％，输出电压为220V±1～5％可调，额定输出功率为80KVA。
（七）装置的运行维护
1.UPS装置的性能
UPS装置的控制单元由大规模集成电路构成，所以装置的控制、自动调节、保护、监测系统是比较完善的。运行操作不复杂，一般都具有以下主要功能：
1）装置设有同期检定回路。能检定逆变器的输出与备用电源是否同步，只有在同步时，静态开关才能切换。
2）当装置由于某种原因由备用电源运行时，此时如果工作电源或蓄电池恢复有电，并且同步，电压等条件均符合要求．则经过数秒后，装置可自动恢复为逆变器运行。
3）装置内的整流器、逆变器、静态开关都有确定的负载能力，如果出现过负荷，保护将动作，分别不同情况进行减负荷或切换。
4）为了防止由于负荷大逆变器出现持续过负荷时，发生逆变器与备用电源之间反复切换的情况，装置内设置了闭锁电路，即如果在4分钟内进行了8次切换，则装置就保持在备用电源运行状态。如逆变器输出电压超过限值，装置也自动切换为备用电源运行。
5）在逆变器内设有过载自动减载系统和保持输出电压稳定的调节系统。例如某台逆变器具有如下功能：当负荷为额定值的150%时允许运行一分钟．125%负荷时允计运行l5分钟。当负荷为135%时，控制电路内会起动一个计时器，一分钟后自动将电流降至125％，如输出电流超过110％，则计时器起动后10分钟把电流降至105％。
6）UPS装置允许输入电压范围。以逆变器电路为例，一般可在187V—264V
内稳定运行，最大输入极限可达280V．
7）UPS装置具有较高的精度。它的电压调节变化在带平衡负荷时不超过1%，不平衡负荷也不超过3％。在100％负荷时电压波动不超过±8%。恢复时间均小于30ms．线性负荷时的畸变度小于5％．输出功率因数允许在0.7滞后到0.9超前之间变化。
2.UPS装置的运行
1）装置应在良好的环境中运行。环境温度应在0OC～40OC之间，相对空气湿度不应超过95%，周围不应有尘土和侵蚀性气体。装置的冷却风道应畅通．风机一定要投入运行。
2）已经投入运行的设备,如果运行人员在盘上操作错误，例如误按逆变器停运按钮，也不会造成电源中断，控制单元在这方面采取了措施。
3）UPS装置投运程序为先送上工作电源至装置内．再用装置上的投合指令使装置投入运行，然后再送上备用电源。装置的停电程序与此相反。
（八）UPS停用时不停电负荷的供电问题
如前所述，机组的不停电负荷不论在机组运行中或停运期间都不应中断供电，但—般情况下每台机组只装一台UPS装置,一旦装置因各种原四损坏或因检修需退出运行，不停电负荷就会失去电源。为了解决这个问题．电厂一般还需要另接一路独立于装置外的交流电源．用作在UPS装置退出运行时的备用．此路电源虽不能实现不停电切换，但仍具有一定的实用价值。
厂用事故保安电源和不停电交流电源
一．保安电源概述
（一）保安电源的作用
保安电源是专为大型汽轮发电机组配置的电源系统。在发电厂的锅炉、汽机和电气设备中，都有部分设备不但在机组运行中不能停电，而且在机组停机后的相当一段时间内也不能中断供电；还有一些设备需在机组事故停机时立即从备用状态投入运行；另有部分设备例如蓄电池组的充电设备则不论机组运行与否都不能较长时间失电。也就是说，它们对保证设备安全具有非常重要的意义。因此，供电给这些设备的电源系统应比一般的厂用电系统更可靠，这就是设置保安电源系统的原因。
我们一般所说的保安电源实际上是指的交流事故保安电源系统，它包括正常运行的部分和事故备用的部分，共同组成完整的交流保安电源系统。
保安电源系统是按全厂停电（包括由系统引入的起动备用电电源也停电）时能保证需要继续运转的设备有可靠的电源供电从而保证安全停机的原则来设计的。正常机组运行时或机组虽不运行但电厂的厂用电是由系统引入的起动备用电源供电时，接在保安电源上的设备也由电厂厂用电供电运行。如果由于某种原因发生厂用电失电而造成全厂停电，保安事故备用电源应投入供电，保证接在保安段的设备继续运行。
交流保安电源供电的负荷一般是允许短时间停电的即允许短时间间断供电的，这是保安电源与不停电电源的区别。在发电厂还有一部分不允许间断供电的负荷即实际上是指电源间断时间极短不允许超过5毫秒例如计算机等负荷，短时中断供电的交流电源还不能满足这类负荷的需要，这类负荷在设计规程中简称为“0I”类负荷，应由不停电电源供电。
容量为200MW以上的火力发电机组设置有交流保安电源。
（二）交流事故保安电源的特点
保安电源系统虽然在接线上看起来与一般低压厂用电没有区别，实质上由于其供电负荷的性质决定了保安电源系统具有以下特点：
1.交流事故保安段的接线应与低压厂用电一致。
交流事故保安段（一般每台300MW机组分两段）正常情况下必须由单元机组的低压厂用电供电，它是保安段的工作电源，所以，保安段的中性点接地方式应与低压厂用电系统一致。
2.交流事故保安电源必须是独立可靠的电源。
交流事故保安电源是保安段的备用电源，当由低压厂用电来的工作电源失电时由该备用电源投入供电，所以，这个电源的运行应不受本地区电力系统运行情况的影响。它不能取自本厂内的发电机组，也不能取自与厂内机组的高压起动备用电源联系密切的电网，应具有明显的独立性，这样才能保证在全厂停电时给保安段可靠供电。
3.交流事故保安电源应具有快速投入的性能。
为了保证故障情况下的机组安全和其它设备及人身安全，停电时间越短越好。为此，在保安段的工作电源失电时，事故备用电源应快速投入，一般不应超过10秒，这是对事故保安电源的基本要求。
4.保安电源系统的接线应十分可靠。
按照规程规定，保安段除工作电源和事故备用电源外，不再设置其它备用电源。这就要求保安电源系统应具有高度的可靠性。不但一次系统接线配置要合理完善，而且其控制、连动回路也必须可靠，任何情况下不得发生拒动现象。为此在保证实现必要的功能的前提下应尽量简化电气二次接线。
（三）交流事故保安电源的负荷
保安电源系统供电的负荷为交流事故保证负荷，简称为“0Ⅲ”类负荷，（直流事故保安负荷简称为“0Ⅱ”类负荷）在设计规程中这类负荷是指在发生全厂停电时保证机炉安全停运，过后能很快起动，或为防止危及人身安全需在全厂停电时继续供电的负荷。这些负荷大都是允许短时间中断供电的低压厂用负荷，它包括旋转电机负荷和静止负荷，主要有以下设备：
1.汽轮发电机组的盘车电机和顶轴油泵，停机后仍需继续运转。
2.机组的润滑油泵和密封油泵，停机后需继续运转。
3.锅炉给水泵的润滑油泵。
4.回转式空气预热器，它在锅炉停运后的一段时间内仍需继续转动以防止设备损坏。
5.其它各种辅机的润滑油泵，例如风机、磨煤机的润滑油泵等；
6.蓄电池组的充电装置。
目前普遍都采用了硅整流充电装置，它在任何情况下不应长时间失电；当发生全厂停电事故的情况下，它应能承担装置额定容量30～50%的负荷，所以需由保安段供电。
7.事故照明设备。
过去中小容量电厂事故照明大部分都采用直流蓄电池供电，在大型电厂中，由于事故照明需供电的范围大，电源容量要求大，仅靠直流蓄电池已无法承担。所以，除一部分特别重要的事故照明仍由直流供电外，大部分机炉内及其它事故照明由保安电源供电，这样既减轻了蓄电池负担，又能保证在全厂停电时不中断照明。
8.其它与机组运行安全关系密切的设备。
例如，重要设备的通风、冷却电源，电梯电源，部分热工控制保护电源，部分电气控制电源等。这些设备有的是由双路电源供电的，其中一路电源要由保安段供电，从而提高了供电的可靠性。
（四）两种交流事故保安电源的比较
保安电源系统的主要设备之一是交流事故保安电源即保安段的备用电源，对它的要求是应具有较高的可靠性和相对的独立性。为实现此目的，目前在电厂中采用较多的是以下两种方案。一种是采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源，另一种是采用外电网电源作交流事故保安电源，它们各有不同的特点。
1.采用柴油发电机组作交流事故电源的特点
（1）.独立性强，不受电力系统运行状况的影响；
（2）.投入快，从起动到合闸供电时间一般仅10～20秒，能满足负荷失电时间短的要求；
（3）.可靠性高，可以满足长时间事故停电的供电要求。
由于柴油发电机组具有上述特点，所以是最理想的事故保安电源。因此，在火力发电厂厂用电设计规程中规定，容量在200MW以上的发电机组，宜采用快速起动的柴油发电机组作交流事故保安电源。
但柴油发电机组设备较复杂，检修维护工作量大。运行中必须加强对柴油机
及其附属辅助设备压缩空气系统、冷却水系统、燃油系统、润滑油系统以及电气起动控制系统等的维护检查，定期进行机组的起动试验。这是使用柴油发电机组时值得注意的一个特点。
2.采用外电网供电的事故保安电源的特点
（1）.全部采用电气设备组成和用电气回路来实现，没有热机设备，维护工作量小。
（2）.电气一次、二次系统接线简单，连动回路可靠。由于采用电气连动，所以负荷中断供电的时间更短，一般在保安段失电后的3-5秒内即可合闸供电。
（3）.造价较低。由于一般情况下供电线路距离不很长，相对造价比柴油发电机组低。
（4）.在一定程度上还要受电网运行方式的影响，独立性不如柴油发电机组。 由于大型发电机组把保安电源的独立性要求放在优先的地位，所以在设计规程中没有提及采用外电网电源作交流事故保安电源的方案。但由于它在一定程度上仍能起到事故保安电源的作用，所以在实践中还是有采用的。
（五）电源系统电气设备选择
1.柴油发电机组的选择
(1).根据交流事故保安电源应带负荷统计及国内现有的用于应急电源的柴油发电机组制造情况，大致推荐机组配套情况如下：
200MW机组，一机配一套250KW或二机配一套500KW柴油发电机组； 300MW机组，一机配一套500KW柴油发电机组；
600 MW机组，一机配一套800~1200KW柴油发电机组。
以上配套均满足相应机组交流事故保安电源容量的要求。
(2).柴油发电机组应是能快速起动的应急型机组。
(3).柴油发电机的容量要满足电动机自起动时母线最低电压不得低于额定电压的75%。柴油发电机组的长期允许容量应满足机组安全停机最低限度连续运行的需要，并应校核其短时过载能力（150%额定容量，15秒钟）和过载能力。
(4).柴油发电机组推荐采用废气滑轮增压型柴油机。它的加载能力为三批，分别为50%、30%、20%。由于发电厂中保安负荷的投入也是分批的，所以采用分批加载的完全可以满足要求，没有必要采用允许一次投入100%负荷的非增压型
柴油机。
在进行设备选择复核柴油机输出功率时，应进行首次加载能力校验，即效验第一批投入的有功负荷不应超过柴油机额定功率的50%。
(5).柴油发电机的起动方式宜采用电起动。冷却方式应采用闭式循环水冷却。
(6).柴油发电机的接线应采用星形连接，中性点应能引出。
(7).柴油发电机的励磁方式宜采用相复励，并应装有快速自动电压调整装置。
2.保安变压器的选择
(1).容量选择原则与一般厂用变压器相同。300MW机组每台机选500~800KVA即可满足需要。
(2).变压器采用Y/Y或△/Y接线。
（六）保安电源系统的接线
二．应急柴油发电机组
(一）柴油机基本知识
1.基本原理
柴油机是热机的一种，它的基本作用就是把燃烧发出的热能转化为可使用的机械能。按能量转变的形式柴油机应该属于内燃机的一种。其特点是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，利用这个燃气作为工作物质去推动活塞做功。即燃料燃烧形成工质的过程直接在工作室内进行。
柴油机气缸中点燃燃料的方式是利用气体受压缩后温度升高的现象，在压缩冲程中强力压缩气缸中的新鲜空气，使其温度升高到超过柴油自燃的温度，然后喷入柴油自行发火燃烧作功，所以，柴油机又称压燃式内燃机。柴油机的效率为28~40%左右。
2.主要技术名称的意义
柴油机与使用维护有关的主要参数和名称有如下一些：
1）冲程
冲程是指活塞由下死点移动到上死点或由上死点移动到下死点的距离。
2）上（下）死点
是指活塞在气缸中运动的最上或最下端位置，也就是活塞离曲轴中心线最远或最近的位置。
3）压缩容积
当活塞位于上死点时，在活塞顶上部与气缸盖底部之间剩下的全部空间，也称燃烧室容积。
4）工作容积
活塞在气缸中由上死点移动到下死点过程中所让出来的空间。
5）气缸总容积
是指活塞在下死点时，活塞顶上部的全部容积，即是压缩容积与工作容积之和。
6）压缩比
在压缩冲程中，活塞由上死点向上移动，在排气阀与进气阀全部关闭起，活塞就开始对气缸内新鲜空气进行压缩，一直压缩到死点为止。压缩比就是开始压缩时气缸内总容积与压缩终了时之压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩容积的比值，表示气缸中空气被压缩后缩小体积的倍数。
7）工作循环
工作循环由进气、压缩、膨胀和排气四个步骤组成，这四个阶段循环反复就形成柴油机的连续运转，每完成这四个步骤一次就是完成了一个工作循环。
8）自燃温度
柴油机的自燃温度随环境空气压力而变，在一个大气压时约为350℃，当压力为3Mpa时为200℃左右。自燃温度就是可燃物质周围温度升高到一定数值时，不需点火即会自行发火燃烧时的温度。
9）增压
柴油机在吸气冲程中，活塞下移，气缸中应容积扩大产生真空度，新鲜空气被吸入气缸，这种柴油机叫做非增压性柴油机。而增压性柴油机是利用增压器，使新鲜空气在进入气缸前有一定的压力（一般在0.14~0.25Mpa）,而后再充入气缸。柴油机经增压后，可以增加功率，改善气缸内换气过程，提高热效率。
10）效率
柴油机将柴油的热能转化为机械能过程中，由于冷却、散热、机械摩擦等原
因损失一部分能量，损失越小，效率越高。
11）表压力
当容器中没有产生压力时（即容器中压力与外界大气压相等时），压力表指示为零。
表压力=绝对压力-大气压力
12）真空度
当一个容器的压力低于大气压时，即称为“产生了真空”。在绝对真空时，压力为零。在表示压力时，从绝对真空作始点的表示数值，称为“绝对压力”。
13）最大爆炸压力
柴油喷入气缸燃烧后，气缸内压力急剧增高，这时气缸中燃烧气体压力的最大数值就是最大爆炸压力，也称最大燃烧压力。
14）压缩终点压力
在压缩过程中，充入气缸的新鲜空气被压缩后，压力与温度都升高，在压缩过程结束时气缸内空气的压力（温度）就叫压缩终点压力（也称压缩终点温度）。
15）增压压力
增压型柴油机从增压器出口的空气压力为增压压力。
16）临界转速
每台机械或物体都有自己固有的振动频率一致时，会产生剧烈振动称为共振。柴油机在某个转速范围内运转也会引起共振，这个转速范围就是临界转速，在实际中不允许柴油机在临界转速范围下运转。
3.柴油机的简单工作过程
柴油机每个工作循环都是由进气、压缩、膨胀作功与排气四个过程组成的。即：
→进气→压缩→膨胀作功→排气—
↑
在膨胀作功阶段对外作功，其他三个阶段则需消耗一部分机械能。下面以电 ↑
厂实际使用的四冲程柴油机为例简述其工作过程，如图7—3所示。
图:6-3四冲程柴油发电机工作过程示意图
1）进气冲程
柴油机在每一工作循环后，气缸中必须换充新鲜空气，完成这个任务的活塞冲程就是进气冲程。
进气开始时，活塞由上死点向下移动，这时进气阀打开，气缸中由于容积扩大，产生真空度，把外界新鲜空气经进气阀吸入气缸，一直到活塞到达下死点，进气阀关闭，进气冲程结束。
2）压缩冲程
进气阀关闭后，活塞继续上行。由于这时气缸内已形成一密闭空间，进入气缸的空气无路可走，所以活塞向上移动的同时，对气缸内的空气进行压缩，使它压力与温度升高，一直到上死点为止，这就是.压缩冲程。低速柴油机的压缩比为12~14，中速柴油机的压缩比为14～15，高速柴油机的压缩比为15~19。
3）膨胀作功冲程
在此冲程开始阶段，柴油喷入气缸并燃烧，使气缸内温度急剧升高至1600~1900℃。气体温度升高后体积膨胀，可是由于气缸中在这短暂瞬间，活塞位移很小，容积变化也很小，这种情况下，柴油燃烧的后果就表现在气体压力的急剧升高。气缸中最大爆炸压力可达5～8Mpa，这样高的压力作用在活塞获得一个很大的推力。活塞在气体压力推动下向下移动。并通过曲柄机构带动曲轴旋转，对外作功。
4）排气冲程
膨胀作功冲程结束后，必须立即把气缸中的废气排出，在排气过程中，活塞由下死点向上移动，把气缸中的废气排出气缸。
四冲程柴油机就是经过上述四个冲程（即曲轴回转两转）完成一个工作循环 的柴油机。
（二）柴油机组的电气系统
电气部分由发电机、励磁机、励磁调节装置、低压配电设备和电气二次系统(控制、保护、测量表计)组成。
1.发电机和励磁机
发电机选用高速、废气涡轮增压型柴油发电机。在构造上与一般小型三相交流发电机没有大的区别。
2.励磁系统
柴油发电机的励磁方式采用无刷励磁系统（包括自动电压调整器、手动励磁调节装置等），对于自动励磁调整装置，满足以下条件：
静态电压调整率： 0.5％
暂态电压调整率： 2％
稳定时间：小于1.0秒
电压波动率： 0.25％
顶值电压系数：>1.5
励磁调节装置有自动和手动两种调节方式。
3.电气起动和控制
保证柴油发电机自起动快速性和成功率, 保证柴油发电机正常处于热态, 采取对柴油发电机冷却水, 润滑油的预热和预供手段。
柴油发电机的起动方式为电起动。电起动方式的电源, 采用全密封免维护阀控铅酸蓄电池, 蓄电池的浮充装置具备小电源浮充和快速充电的双速自动充电功能。蓄电池的容量满足连续起动15次的用电量要求。
除自动控制的要求外，柴油发电机还有就地控制屏控制和主机组单元控制室DCS远方强制启动/停机控制方式。就地控制与DCS控制应能通过设在就地控制屏上的切换开关选择。
电源的正常切换是利用柴油发电机的出线断路器和交流事故保安段上的正常工作电源进线断路器相互联锁实现。任一保安段母线电压失压时，经3－5秒延时（躲开继电保护和备用电源自动投入时间），通过任一保安段母线电压监视
继电器及辅助继电器联动柴油发电机自动启动，同时联锁保安段上工作电源进线断路器跳闸和柴油发电机出线断路器合闸，柴油发电机开始向保安段母线供电。当保安段工作电源恢复时，保安段应无扰切换至工作电源,停机工作由值长按程序自动停机或手动停机。停机时，依次跳开柴油发电机断路器，合保安段工作电源进线断路器闭锁控制屏上手动和自动启动功能，可安全进行设备维护和检修。
4.电气接线的基本要求
1）一次接线
电气一次接线中需要说明的是，发电机的中性线引出至端子罩中，中性点在端子罩中直接接地。
2）二次接线
柴油发电机的控制起动、保护、测量、信号系统采用直流电压, 断路器控制, 操作及其信号采用机组自身提供的直流24伏电压。
在厂用电源恢复正常后，采用手动切换的方式恢复厂用电源的供电，手动将柴油发电机组停下。一般不采用厂用电恢复后自动停柴油机的方式，以确保安全供电。
机组的辅助油泵、水泵等辅机电动机，应具有满足工艺要求的自动控制接线。 机组的冷却水温度高、润滑油压低、润滑油温度高等均应能发出信号，装于就地盘上。在单元控制室内设置有柴油发电机及其分支断路器的位置信号和事故音响信号。这样在全厂停电时，单元控制室内运行人员可及时了解柴油发电机自起动后带负荷情况。
图6-4是柴油发电机组自起动逻辑方框图。对应的一次接线为图6-1。动作过程如下：
在正常运行中，将机组的运行方式开关置于“自动”位置。当保安1段工作电源母线失电后，经过延时确认(躲开备用电源自投时间，为3～5秒。对于备用电源手动投入的接线只需躲开馈线开关的切断故障时间1～2秒)后，起动柴油机组。当机组的转速、电压达到额定值时，合发电机出口开关。此时，如果保安1段母线工作电源仍未恢复正常，则待发电机出口断路器合闸后，跳保安1段母线工作电源开关，合保安1段备用电源开关。
5）电气控制回路接线
虽然柴油发电机组有多种型式，但其电气二次接线都是按前述各项基本要求来配置并实现相应功能的。图7—5就是一台能自起动两次的机组电气二次控制回路接线简图。
机组的起动停止操作过程如下：
ZK是机组的运行方式切换开关，当ZK置于“自动”或“试验”位置时，接下YQA总投入按钮，中间继电器YZJ起动并自保持，使整个回路接通电源进入工作状态。图中 DYJ1一DYJ4分别为交流事故保安l、2段的母线电压监视继电器，当任一事故保安段电压消失时，电压继电器接点将失电闭合，由于柴油机未起动，转速为零，其测速接点nJl闭合，所以时间继电器sJ1起动，经一定延时(时限按躲过380V厂用工作段母线低电压联动备用电源投入来整定)
后起动中间继电
器sJ3，SJ3的接点接通柴油机起动气阀QDF(电磁阀)的电源，起动气阀打开，将空气瓶中的压缩空气送人柴油机，推动活塞运动，柴油机即迅速起动。
当柴油机达到一定转速(例如为50％额定转速)时，测速接点nJ2闭合，起动中间继电器YJ3，YJ3动作后给发电机起励(图中未画出励磁回路)。当发电机电压达额定值时，电压监视继电器HYJ动作，其接点闭合起动时间继电器SJ5，经一定延时后起动合闸继电器HJ，合上柴油发电机出口开关送电至保安段，完成全部起动过程。(保安段工作电源开关与备用电源开关之间的连动不在此范围内。)
如果机组一次起动不成功，则自动实现二次起动。动作过程如下：在第一次起动过程中，时间继电器sJ3即动作，其接点闭合起动sJ4，经数秒延时(为保证可靠起动)后SJ4常闭接点打开，切断SJ3电源，Sj3返回后，柴油机起动气阀QDF失电关闭，完成了第一次起动。如果柴油机起动后正常，则转速升起，nJ1接点打开，起动回路电源被切断，则一切恢复正常运行。如果第一次起动未成功，则柴油机转速起不来，测速接点nJl继续闭合，此时由于第一次起动后SJ3失电，其常开接点经数秒延时后打开，使sJ4失电．SJ4常闭接点闭合后重新起动SJ3,再一次打开柴油机起动气阀(即QDF再次带电)，实现柴油机的二次起动。
图:6-5柴油发电机控制回路
柴油机如经过两次起动均不成功，则表示起动失败，不再进行自起动。实现过程如下sJ2为一长延时(延时18秒)继电器，在第一次起动时SJ2即动作，经18秒延时后接点闭合起动YJ2，YJ2动作后其常闭接点打开，切断YJ1线圈电源，从而使柴油机停止再次起动。SJ2的延时就是按能保证两次起动且不允许多次起动来整定的。
柴油机组正常做起动运转试验时，采用就地起动的方式。此时将zK开关置于“手动”位置，按下起动按钮QA即可起动机组。
柴油机组的停机可按下停止按钮TA，YJ8动作后接通停机油阀TDF的电源，停机油阀打开，使控制进油量的拉杆向停车方向移动，各气缸喷油泵停止喷油，柴油机即停止运转。
热机部分由柴油机及其配套设备包括配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统、操纵及调速系统等组成。它们都是为产生能拖动发电机旋转的能量服务。
1.柴油机
柴油机由固定部件和运动部件组成。固定部件主要有机座、机体、气缸套、气缸盖和主轴承。运动部件主要包括活塞组件、连杆组件。
2. 配气系统
柴油机在运转中，对气缸的进气和排气时刻都有严格的要求，即进气阀和排气阀的开或关的时刻要合乎一定要求。对多缸柴油机来说，为了按规定的发火次序工作，各缸的进、排气阀的开和关还要按一定的顺序进行，以保证柴油机正常运转，配气系统就是完成上述任务的。
3. 燃油系统
为了使柴油喷到气缸内去很好地燃烧作功，必须做到供给适当的油量和准确的供给时间，喷入气缸的柴油应雾化良好，质量合格并具备其他必要条件。燃油系统就是为此目的设置的，主要由输油泵、喷油泵、喷油器等组成。
4. 润滑系统
它包括润滑油泵、过滤器、润滑油冷油器、压力调节阀及相应表计等。是为了解决柴油机在运转中带来的摩擦和高温问题。
5. 冷却系统
柴油机工作的时候，气缸盖、气缸、活塞等部件经常处于高温之下，如果不采取冷却措施，这些部件的材料强度势必会严重下降。同时，在高温下润滑油也会严重雾化，润滑性能下降，机械磨损加剧。所以，设置了冷却系统，以保证柴油机不致应过热损坏。它包括温度调节阀、冷却器、冷却水泵、水箱等。
6. 操纵系统和调速系统
操纵系统控制柴油机的开停车。启动装置是保证柴油机在启动前所需的动力，使柴油机能由静止开始运转。压缩空气装置就是供给柴油机使用的。
调速装置是为了使柴油机所发出的功率和它所担负的负荷相适应而保持柴油机转速不变。
1.自起动功能
柴油发电机保证在火电厂的任一保安段停电事故中, 快速自起动带负载运行。在无人值守的情况下, 接起动指令后在10秒内一次启动成功, 在60秒内实现一个自启动循环（即三次起动）。若自启动连续三次失败, 则发出停机信号, 并闭锁自起动回路。在买方所提供的现场条件下,机组一次启动成功率不小于99%
柴油发电机自起动成功的定义是: 柴油发电机在额定转速, 发电机在额定电压下稳定运行2～3秒, 并具备首次加载条件。
2.带负载稳定运行功能
柴油发电机自起动成功后, 保安负荷采用分级投入。允许首次加载不小于50%额定负载(感性)。在接到启动指令后的60秒内带满负载(感性)运行, 并在负载容量不低于20%时, 允许长期稳定运行。
柴油发电机能在功率因数为0.8的额定负载下, 启动后稳定运行12小时中, 允许有1小时1.1倍的过载运行, 并在24小时内, 允许出现上述过载运行两次。发电机允许20秒的2倍过载运行。
整套柴油发电机应能使全电压直接起动的空载四极鼠笼式异步电动机的容量不小于0.2倍的柴油发电机额定容量（下称Pe）。
3.自动调节功能
柴油发电机的空载电压整定范围为95-105%Ue, 线电压波形正弦畸变率不大于5%。
柴油发电机在带功率因数为0.8～1.0的负载, 负载功率在0～100%内渐变时能达到:
1）静态电压调整率: 0.5%
2）稳态频率调整率: 5%（固态电子调速器）
3）电压、频率波动率: 0.5%（负载功率在25-100%内渐变时）
1% （负载功率在0-25%内渐变时）
柴油发电机在空载状态, 突加功率因数0.3（滞后）、稳定容量为0.2Pe的三相对称负载或在已带80%Pe的稳定负载再突加上述负载时, 发电机的母线电压0.2秒后不低于85%Ue。发电机瞬态电压调整率u20
15% ，电压恢复到最后
稳定电压的3%以内所需时间不超过1秒, 瞬态频率调整率5%（固态电子调速器）,频率稳定时间3秒。突减额定容量为0.2Pe的负载时, 柴油发电机升速不超过额定转速的10%。
柴油发电机在空载额定电压时, 其正弦电压波形畸变率不大于5%, 柴油发电机在一定的三相对称负载下, 在其中任一相加上25%的额定相功率的电阻性负载, 应能正常工作。发电机线电压的最大值（或最小值）与三相线电压平均值相差不超过三相线电压平均值的5%, 柴油发电机各部分温升不超过额定运行工况下的水平。
4.自动控制功能
柴油发电机属于无人值班电站, 控制系统具有下列功能：
1）保安段母线电压自动连续监测。
2）自动程序起动, 远方(DCS)起动, 就地手动起动。
3）运行/备用状态的柴油发电机自动检测、监视、报警、保护。
4）主电源恢复后自动、远方（DCS）、就地手动、机房紧急手动停机。
5）蓄电池自动充电，直流电压监测。
6）预润滑、润滑油预热, 冷却水预热。
5.模拟试验功能
柴油发电机在备用状态时, 模拟保安段母线电压低至25%Ue或失压状态, 能够按设定时间快速自起动运行试验,试验中不切换负荷。但在保安段电压降低至25%时能够快速切换带负荷。柴油发电机组的运行维护。
（五）柴油发电机的保护、信号和测量
柴油发电机组保护项目有:
1.机组超速保护 声光报警，停机关油门
2.润滑油压低 声光报警，停机关油门
3.自启动失败 声光报警
4.低压闭锁过流保护 声光报警，停机关油门
5.发电机过负荷保护 声光报警
6.冷却水温高 声光报警
7.润滑油温高 声光报警
8.日用油箱油位低 声光报警
9.发电机事故跳闸 声光报警
10.逆功率保护 声光报警，停机关油门
11. 冷却水水位低 声光报警
1.发电机及其引出线保护
1）过电流保护：保护装设在发电机中性点的分相引出线上，动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁；保护装置接线为三相电子式接线；过电流保护具备速断（主保护）及定时限（后备保护）二种功能。保护动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁。
2）单相接地保护：保护动作于发电机出口断路器跳闸。
3）过电压保护：过电压保护动作于发电机出口断路器跳闸并灭磁。
发电机励磁系统装设自动电压调整器故障保护。
4）过负荷保护：保护动作于信号。
5）逆功率保护：保护动作于发电机出口断路器跳闸。
2.柴油机保护
柴油机装设水温过高，机油油压过低，超速保护，保护动作于停机；装设水温高，油压低，润滑油高温，日用油箱油位低,水位低等保护,保护动作于信号。
3.信号系统
信号系统按装设地点可分为就地控制盘上信号和主机组单元控制室进入DCS信号，按故障性质分为预告信号和事故信号。就地盘上预告信号用光字牌、电铃，事故信号用光字牌和蜂鸣器。
以下故障之一出现时，机组将实现保护停机并发出声光报警,并引入DCS系统（使用继电器接点容量：110V 2A无源电接点，每个信号2对，并引接到出线柜信号端子排上。通讯串口协议待定），并可远程将报警信号送往供货厂的24小时值守远程平台。
1）机油压力低
2）机组超速
3）过起动（三次起动失败）
4）发动机温度过高
5）发电机超压或欠压
6）跳闸：过电流，短路，缺相
出现下列情况之一时，机组将发出声光报警，并送往DCS系统，(使用继电器接点容量：110V 2A无源电接点，每个信号2对，并引接到出线柜信号端子排上。
7）电池电压低
8）低水温
9）燃料液位低
10）机油压力低预警
11）发动机高温预警
12）充电器故障
13）机组不在自动状态
14）低水位
柴油发电机出口断路器合、跳，ATS柜1、ATS柜2进线断路器合跳，位置信号接点送往单元控制室DCS，接点容量110V，1A。
4.测量
1）电气回路装设下列测量表计
发电机：交流电流表，交流电压表，有功功率表，功率因数表，频率表，电池电压表，计时表，选择开关。（交流及直流仪表准确等级1.5）。
电动转速表、机油压力表、机油温度表、冷却水温度表等。
发电机电流、电压、有功功率、频率经变送器输出4-20mA引至单元控制室DAS数据采集系统。
厂家提供柴油发电机组所需的启动监测、调节和停机控制盘，提供装有发电机断路器、同期装置和设备的控制屏。
2）手动同期设备包括以下设备：
发电机电压和母线电压同期指示仪（含电压差、频率差、相位差指示）； 带锁可移动手柄的同期开关；
“升高-正常-降低”速度控制开关；
“升高-正常-降低”电压控制开关。
当发电机处于停机状态且运行方式选择开关处于“手动”位置时，机组可在发电机控制盘上手动启动并升速和升压。
（六）柴油发电机的运行维护
运行人员应掌握机组的基本工作原理，熟悉操作方法和维护方法。开机前应根据设备使用维护说明书对机组进行全面详细检查。本文只对柴油发电机组的一般运行维护要点作些介绍。
1.掌握的有关数据
根据运行维护工作的需要，制造厂都提供与运行维护有关的机组的技术数据，主要包
括以下内容：
1）柴油机的型号、转速、额定功率、气缸数、压缩比、缸径x行程、发火顺序、旋转方向、额定功率时的耗油率等。
2）柴油机的冷却方式、起动方式、润滑方式。
3）柴油机的工作压力如最大爆发压力、各缸压缩压力、起动压缩空气压力、机油压力、冷却水压力、柴油机增压后压力、气缸和空气瓶的安全阀开启压力等。
4）柴油机的工作温度如排气温度、机油允许温度、冷却水允许温度。
5）柴油机的起动性能、使用环境、使用燃料泊牌号、机油更换周期、增压器运行周期
等。
6）发电机的型式、额定功率、额定电压、额定电流、频串、绝缘等级、功率因数、接线方式、励磁电压和电流等。
7）励磁系统有关数据如励磁机型号和额定电压电流、调节器型式、励磁方式、起励方式等。
8）机组的起动时间、电气控制电源的电压、主要配电设备数据。
9）附属设备的有关数据如润滑油泵、输油泵、冷却水泵及其电机、加热器等的参数。
10）各运行参数的报警值。
2.行维护工作的要点
1）柴油发电机组作为事故情况下投运的设备，最大的特点就是应随时处于
待起动状态。为此，日常必须加强维护，每班应检查1～2次，检查内容与试运转时内容相同。
2）每周应至少手动起动柴油机组一次，每次起动后应运转15～30分钟，运转中应检查监测各运行参数正常。
3）定期进行模拟保安段失电的自起动试验。但在300MW发电机组每次开机前必须进行——次实际试验，由柴油发电机组带保安段运行1～20分钟。在机组运行中不应进行实际切换试验。如果要检查自起动性能，可通过二次回路进行，电气一次回路不得合上保安段的开关。
4）柴油发电机组的附属设备包括润滑油泵、冷却水泵、输油泵等的电源取自保安段。电气控制电源应取自蓄电池，以保证全厂停电时柴油发电机能可靠运行。
5）柴油发电机组在起动前应做好准备工作，例如检查燃油是否足够，润滑油油位是否合适。为了保证应急柴油机组能随时起动，机组的冷却水系统和润滑油系统都设置有加热装置，以防止因温度太低影响起动。当温度过低时，就应给其进行预热。起动前还应检查各开关、阀门位置均符合要求。
6）压缩空气是保证起动成功的气源，起动前应检查压力是否充足，如不足应及时给予补充。
连续起动三次不成功的柴油机不得再试起动，必须查明原因处理。
7）按产品说明书的规定对柴油机各部位定期进行加油或换油。柴油机的燃油和润滑油必须使用产品说明书规定使用的品种。
8）柴油机起动运转后，应立即注意油压、水压指示，注意监测发电机电压、电流、功率情况。
9）运转中柴油机不应有大的振动，如发现超速应立即停机检查。在起动增速过程中应以较快速度通过临界转速。
10）运转中的柴油机各部温度均不应超过规定值，应加强对润滑油温度、冷却水温度的监测。
11）当柴油发电机未装设频率表时，转速表实际上反映了频率高低，为了保证频率合格，一定要注意保持柴油机转速正常。
12）柴油发电机组一般都设置有一套报警系统，在运行状况出现异常时发出
警报。这些信号主要有压缩空气压力异常、冷却水温度高、润滑油温度高、润滑油压力低、发电机电压过高或过低、燃油量过低、冷却水压力低、柴油机超速跳闸、发电机过负荷、发电机静子接地等。如出现上述信号，运行值班人员应迅速作出判断并及时进行处理。
三．兆光二期柴油发电机组介绍 （一）柴油机发电机组技术规范
（二）柴油机发电机组概述
保安发电机组持续功率为1200kW。 柴油发电机组至少能满负荷连续运行，允许每12小时有1小时过负荷能力为110％。发电机应有15秒钟1.5倍的过电流能力，且允许经过一段时间后重复这种运行方式。 在任何负荷的稳态条件下，维持电压在±0.5％，频率在±0.25％额定值偏差范围内。在突然启动带负荷的暂态条件下，电压应不低于90％，频率应不低于95％，且恢复时间在7秒以内，暂态过程是由于机组从空载分批带负荷，电动机成组起动以及最大一台电动机起动等突然带负荷期间引起的。电动机的起动电流倍数按6.5倍考虑。当保安段工作电源消失，经确认后7-10秒内能可靠自起动，建立电压频率达到额定值，并可带50%额定容量电动机负荷，5秒后带满负荷。保证柴油发电机组首次加载能力不低于额定功率50%。 电压调节范围±5％，频率调节范围±2.5％。 柴油发电机组能在接到起动信号12秒内达到额定转速和额定电压，并具备带满负荷条件。
柴油机采用高速废气涡轮增压型，四冲程，闭式循环水冷却方式。柴油机应
能快速起动和达到额定转速迅速带满负荷，柴油机采用直流电动机起动。柴油机允许使用的燃油为：国标0#轻柴油，润滑油为SAE1300 15W-40CE。
闭式循环冷却水系统包括循环水泵、散热器、散热器支架、鼓风式风扇以及带有旁路的自动温度调节器，冷却系统应采用浸入式加热器。
同步发电机为水平卧式，防滴密封外壳和密封套筒轴承。定子、转子绝缘采用H级，发电机应能在环温40℃条件下，以温升80℃连续运行，而不影响机组保证寿命。发电机是3相、400V、50Hz、额定功率因数COSφ滞后0.8、星形接线、中性点直接接地。空载额定电压畸变不大于10％。采用无刷旋转励磁。无刷励磁装置应有与发电机相匹配的绝缘和温升水平，并且应与发电机同轴安装。机组运行寿命为30年
机组的起动方式采用直流电动机起动。起动设备包括起动电动机、蓄电池、充电器等，蓄电池的容量应满足柴油发电机组起动要求及在蓄电池充满电后，断开充电电源后能连续起动柴油发电机组6次。蓄电池采用全进口FLAM195（产地意大利）密封免维护蓄电池。
每台柴油发电机组配备一套智能微机控制型控制盘以满足机组起动、监视、调节和停机的所有控制要求。柴油机应采用电子控制技术。当机组停运，控制方式选择开关处于自动位置并接到起S动信号时，机组应自动地起动，并加速到额定转速。当电压上升为空载额定电压值，起动“具备带负荷”的辅助开关，柴油发电机组主开关合闸，随后投入保安PC段上的空气开关。自起动装置应在厂用电失压一秒钟内发出厂用电源故障信号，并同时发出柴油机起动命令。第一次起动失败后能二次起动。若起动连续三次失败，则发出停机信号，并闭锁起动回路。柴油发电机控制盘与机组DCS之间信息采用硬接线传输方式。两台机组的柴油发电机组及其控制设备、辅助设备、储油罐、柴油发电机组自用电配电柜均布置在柴油发电机房。柴油发电机房布置在集中控制楼0m层。 （三）事故保安电源的接线方式
每台机组设置一套柴油发电机组，提供机组安全停机所必须的交流电源。柴油发电机直接连接到保安动力中心，由保安动力中心再分别供电给汽机、锅炉及其他保安电动机控制中心。汽机和锅炉均设置一段保安电动机控制中心，保安电动机控制中心设三回进线，一回来自保安动力中心，另两回来自汽机或锅炉动力
中心。保安电动机控制中心正常时由相应的动力中心供电，当其正常电源失电后，经延时确认后自动启动柴油发电机组，当转速和电压达到额定值时，柴油发电机出口开关自动合闸，保安动力中心带电，并连锁自投失去正常电源的保安电动机控制中心的保安进线开关，向其供电。保安负荷顺序自动投入，以保证柴油发电机组的频率和电压保持在允许范围内。 四．交流不停电电源装置 （一）不停电电源的作用
随着电网内的发电机组向着大容量、高参数发展，机组的自动化水平也日益提高，各种自动控制系统和自动装置、保护装置已成为大容量发电机组安全运行必不可少的保证。所以，目前在300MW等大型发电设备上，已越来越多地广泛采用了各种先进的热工自动化控制设备和自动化仪表等，用以对运行中的机组进行自动控制、监测、调节和保护。这类设备由于十分重要，所以对供电电源的要求非常高，主要应符合以下几点：
供电电源不能中断
大机组的热工自动装置、保护装置的供电电源运行中不能中断。有的设备供电电源中断几十毫秒，就不能正常工作，甚至在某些情况下中断供电还会发生机组掉闸和重要设备损坏的事故。电源中断还会造成机组热工保护不起作用、控制系统失灵等问题危及机组的安全运行。所以，供给这些设备的电源应保证在任何情况下不得中断，包括在机组正常运行时和事故停运时，甚至在机组停机期间也不能中断供电。
需要指出的是，这里所讲的都是指采用交流低压电源（一般为交流220V电源）的热控装置。对于采用直流电源的装置，由于电厂都设有直流蓄电池组，所以采用直流电源已能保证对其供电的需要。
供电电源的品质合格
除要求电源不中断外，为了保证计算机和自动控制系统的正常工作，供电电源的电压波动不得过大，电源频率应稳定，电压波形不应有大的起畸变。
不停电电源系统就是为满足上述要求设置的。实际上它的准确名称应该是交流不停电电源。它是大型火力发电机组的交流保安电源设施之一，是其它原有电源所不能代替的。
不停电电源有称为不间断电源，简称UPS。
（二）不停电电源所带的负荷
不停电电源所带的负荷在规程中称为“OI”类负荷。它的定义为：在机组运行期间，以及停机（包括事故停机）过程中，甚至在停机以后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷。这些负荷主要是：
1.机组计算机系统电源； 2.汽机的电调装置；
3.机组的热工保护联锁装置； 4.程序控制装置；
5.主要的热工测量仪表的电源； 6.电气仪表的电源； 7.远动装置变送器电源； 8.某些电气控制电源等。
上述设备对电源的要求也不是完全相同的，在火力发电厂设计规程中规定，热工保护回路和电子计算机的电源应按自动切换时间不大于5ms的交流不停电电源系统。而热工仪表、检测、信号及其它大型热工控制设备的电源应按自动切换不大于200ms的交流不停电电源系统。在实际使用中，如采用一套UPS装置能满足全部负荷的要求时，则机组的上述负荷都可接在全机公用的一套UPS上。
（三）不停电电源的技术指标
1.在电源切换过程中供电中断时间不得大于5ms。为实现此要求，必须采用静态开关进行切换。
2.电压稳定度应在+5%～-10%的范围内变化。 3.频率稳定度应保持在±2%的范围内。 4.谐波的失真度不大于5%。 （四）不停电电源的配置 1. 配置原则
规程规定，容量为200MW及以上机组，应设置交流不停电电源，交流不停电电源宜采用蓄电池供电的电动发电机组或静态逆变装置。实际中由于电动发电机组谐波失真度为10%，较逆变器大，不能满足负荷对谐波的失真度不大于5%的要求，且存在转动部分，所以目前大都采用逆变器的方式。
交流不停电电源应能实现可供给负荷单相220V电源，一般200～300MW的机组UPS电源容量需几十千伏安，所以大部分装置都采用三相四线制输出，便于分配负荷。
交流不停电电源供电负荷不多，所以每台机只设一套装置和一条母线。各台机组的UPS之间一般也不采取加联络的方式。
（五）.兆光公司二期交流不停电电源
兆光公司的UPS电源由青岛艾迪森科技有限公司公司设计和制造，集控楼每台机组设置一套UPS，额定容量为80kVA，UPS型号为SDP31080-220/220-R 。网络控制系统设置两套UPS，其额定容量各为10kVA，UPS型号MP31010-220/220。UPS电源系统共有3面柜，UPS主机柜、UPS旁路柜、UPS馈线柜。80kVA为美国原装进口，10kVA为台湾原装。
1.UPS基本技术参数
2. UPS系统组成、布置与技术性能 1）单元机组UPS系统
每台机组设置一套交流不停电电源UPS。UPS系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、手动旁路开关和交流配电屏等，交流不停电电源UPS不自带蓄电池组。UPS的静态切换时间≤5ms。UPS额定容量为每台机组1台80KVA。UPS装置的正常输入电源取自机组380V PC段，旁路输入电源取自机组保安MCC段，直流输入电源取自单元机组220V直流系统。UPS输出为单
相交流220V，50Hz。UPS系统主要向单元机组分散控制系统DCS、热控自动调节和监视设备、电气测量变送器、全厂火灾报警及控制系统等负荷供电。 单元机组UPS机柜布置在集中控制楼0.00m层直流及UPS屏室。 2）网络UPS系统
网络控制系统设置两套交流不停电电源UPS。UPS系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、手动旁路开关和交流配电屏等。UPS的静态切换时间≤5ms。一套布置在集中控制楼0.00m层直流及UPS屏室，对网络计算机监控系统NCS站控层设备、全厂GPS时钟系统等负荷供电。容量为10KVA。一套布置在500KV网络继电器室，对网络计算机监控系统NCS间隔层设备、系统继电保护、远动等负荷供电，容量暂定为10KVA。
(2).UPS系统技术性能
集控楼UPS：机组分散控制系统（DCS）、锅炉安全监视系统、汽轮机监视仪表、汽轮机旁路系统、主厂房就地I&C负荷、火灾探测报警及控制系统集中报警控制盘、电气测量变送器、其它自动调节、监视和保护设备等。
网控NCS站控层UPS：NCS站控层设备等。 网控NCS间隔层UPS：NCS间隔层设备等。
UPS装置满足在环境温度-5～40℃的条件下额定满负荷连续运行以及50℃时额定满负荷运行8小时。
UPS整流器由380V厂用系统供电并向逆变器提供直流电源，同时，机组220V直流系统经逆止二极管接入作为逆变器的备用电源，一旦整流器故障，逆止二极管导通，逆变器无间断地由机组220V直流系统供电。在逆变器发生故障及在逆变器输出侧发生过负荷或负荷故障，静态转换开关自动将负荷切换到旁路电源。一旦消除了逆变器的故障、负荷故障或过负荷情况，静态转换开关应自动将负荷由旁路电源回路切回到逆变器输出。需要检修逆变器和静态转换开关时，可利用手动先通后断开关实现无间断的切换到旁路。
整流器：固态，交流输入侧可调的12脉冲整流器应用于向逆变器提供稳定的直流电压。整流系统由输入隔离变压器、整流器和控制盘等组成，在整流器输入端应提供一个带热元件的自动开关作为过流保护。整流器输入电压应为380V，三相三线，50Hz，允许电压变化范围应不小于+10%～-15%、允许频率变化范围应
不小于±5%。
逆变器：逆变器应由具有恒压恒频的静态装置构成。逆变器应具有一个全自动限流功能，用来防止其输出超过最大运行值和输出侧的过负荷或短路。逆变器应有良好的散热和通风。逆变器的输入来自整流器的直流输出或来自机组220V直流电系统，当整流器输入电压和频率在允许的规定值范围内变化或蓄电池组直流母线电压变化率为额定值的±12.5%时，逆变器在各种工况运行时，应能提供额定电压为220V、50Hz的单相输出。其输出电压变化范围不大于±1%，频率变化范围不大于±0.5%；逆变器输出总谐波有效值不应超过3%，单一谐波有效值不应超过2%。逆变器在功率因数0.7～0.9运行时，最大冲击负荷为额定值的1.5倍时，能承受60ｓ。UPS逆变器输出对旁路输入进行连续跟踪，以便在主机故障或工作电源消失时，实现无扰动切换到旁路。
静态转换开关：静态转换开关是一个快速切换装置。装置的控制提供自动或手动不间断地切换负荷至旁路电源，并当逆变器故障和负荷故障消除和逆变器输出在规定范围之内时，经同步检测延时5~10秒自动切回至逆变器输出。静态转换开关在旁路电源侧和逆变输出侧安装。静态转换开关的切换时间在任何切换情况下不大于0.5ms。
手动旁路开关：为便于维护UPS设备，设置手动操作机械旁路开关。手动旁路开关是先通后断结构，以保证在切换过程中UPS输出交流电源的连续性。手动旁路开关应为一体化产品，能够实现运行、旁路、检修工况的操作。
逆止二极管：逆止二极管用于UPS内部整流器输出与外接的机组220V直流电源系统之间的隔离。逆止二极管应按逆变器最大输入电流来选择，并具有承受输出端短路故障的自保护能力。逆止二极管能承受不小于1500V的反向电压。逆止二极管应作为主机的一个元件成套提供。配置一个逆止二极管故障显示和/或监视装置。
旁路电源：UPS设置旁路电源。旁路电源包括降压隔离变压器和自动电压调节器，降压隔离变压器用于从电气上和静电上将UPS负荷与系统输入电源隔离，即防止暂态过程进入或干扰负荷回路。自动电压调节器用来随输入电压波动而升高或降低输出电压，以便向UPS负荷提供恒压电源。整流器、变压器、电抗器等
为干式。
配电柜：
a. UPS配电柜内的母线应采用铜排，并能承受UPS电源提供的短路电流。 b. UPS配电柜内的负荷馈线采用小型空气断路器。在柜内提供铜接地母线
连接所有交流系统中性点，采用压接型端子连接外部接地电缆。
UPS装置具有以下就地显示
—整流器输入电流
—整流器输入电压
—逆变器输入电流
—逆变器输入电压
—直流电源输入电流
—直流电源输入电压
—逆变器输出频率
—旁路电源输入电流
—旁路电源输入电压
—配电屏输入电流
—配电屏母线电压
—配电屏母线频率
UPS装置配置以下电量变送器，其输出范围为4~20mA，精度为0.2级，带负载能力不小于500Ω。电量变送器应为有源输出。变送器的辅助电源由UPS柜内取得。
—整流器输入电流变送器
—整流器输入电压变送器
—逆变器输入电压变送器
—逆变器输出频率变送器
—直流电源输入电流变送器
—直流电源输入电压变送器
—旁路电源输入电流变送器
—旁路电源输入电压变送器
—配电屏输入电流变送器
—配电屏母线电压变送器
—配电屏母线频率变送器
UPS装置向DCS提供以下信号
—整流器运行信号
—逆变器运行信号
—旁路电源运行信号
—220V直流电源运行信号
—系统输出运行信号
—静态转换开关旁路位置信号
—UPS装置综合故障信号
接点容量为DC 220V、1A，无源空接点。
UPS装置具有计算机通信接口（RS485）。并配合与电厂电气监控系统的通讯连接工作。
3.UPS工作方式
正常运行方式：UPS系统由380V交流厂用电源经整流器、逆变器和静态开关向负荷供电，当380V交流厂用电源失电或UPS整流器故障时则由厂用动力蓄电池经隔离二极管自逆变器和静态开关向负荷供电。当逆变器故障或过负荷或无输出时，由静态开关切换到旁路供电。当逆变器或静态开关退出运行时，由手动旁路开关切换至旁路不间断的向负荷供电。UPS输出电压应可调且无暂态过程。
（六）主要设备的原理
不停电电源装置的主要元件有逆变器、静态开关、整流器和自动控制回路以
及相应表计、切换开关等。
1.整流器
UPS装置内的整流电路作用是把工作电源来的三相交流电整流为直流电送至逆变器。
为了达到上述目的，UPS装置内的整流电路采用三相桥式可控整流方式。这样可以更方便地自动调节输入逆变器的电压使其保持稳定，有利于整套装置的稳定供电，同时也能满足各种充电方式的需要。
2.逆变器
把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。逆变电路又分两类，一类为有源逆变，另一类为无源逆变。有源逆变是指逆变器的交流侧接到交流电源上，这样逆变器可把直流电逆变为同频率的交流电反送到电网去。
无源逆变的交流侧不与电网连接，而直接连到负载。它可把直流逆变为某一频率的交流电供给负载。不停电电源装置中应用的就属于无源逆变电路。
逆变器的基本原理可用图7-7
来说明。
当两组开关l和2轮流进行切换时，在负载R上就得到交变的电压UR。负载电压的
频率决定于开关切换频率。实际应用中开关是由晶闸管组成的，只要对晶闸管进行有规律的控制，就可以实现把直流电逆变为一定频率交流电的目的。
大机组UPS装置中应用的一般都是三相逆变器，接线如图8-8所示。
图中L是滤波电抗器，它的作用是可使输入逆变器的直流电流连续，减小电流纹波。而且还能起隔离交流的作用。当逆变失败时，他还能起限制浪涌电流的作用。
三相逆变桥Ps由六个臂构成，采用大功率晶体管组成双向功率开关。功率开关的控制由一个频率为1050HZ的三角波和三相正弦波迭加组成，如图7-9所示。
--载波 ---R相调制波 ---- - ----S相调制波 -- --T相调制
图:6-9三相变换波形图
图中1050HZ信号是载波信号，三相正弦波是调制信号，两个信号都由装置的控制回路提供，迭加后控制三相逆变电路的导通和截止。为了达到输出一个三相50HZ交流电的目的，电路采用调制脉冲宽度的方式去实现。由功率开关输出的三相电压波形如图7-10所示。这个三相电压经电抗器L：滤波后送至输出变压器CB，经输出变压器次级输出的即是一个三相50HZ的正弦波交流电，其电压波形如图6-11所示。输出变压器CB的作用是把负载与功率开关分开，同时相当于一个正弦滤波器。
如果由于负载变化或输入电压变化引起逆变器输出电压变化，可以通过改变调制深度，即改变图7-9中基础调制电压幅值与三角波载波电压幅值的比例进行自动调节，以实现输出电压的稳定。
3.静态开关
所有不停电电源装置的输出开关都必须采用静态开关。由于不停电电源失电时间要求不大于5ms，也就是说工作开关与备用开关之间的切换时间不得大于5ms。如果采用两台交流接触器进行切换，一般要0.1～0.2秒左右,而静态开关是由晶体管元件组成的,速度快,切换时负荷不受影响。
静态开关实际上就是一个由双向可控硅组成的无触点开关电路，如图7-12所示。每相由正反向两个可控硅组成，
如果在每个可控硅的控制极加上一定规律的控制信号，就可以使三相交流电的正半波和负半波都能通过，电路导通，也可以通过控制使其截止，电路关断，从而起到开关作用。
静态开关的可控硅元件在导通时有一定压降，会产生一定的功率损耗。为了减小损耗，有的装置在静态开关上并联有一个交流接触器，运行中可以用它来消除可控硅管压降的影响。但它不能取代静态开关进行电路的切换。图7-13就是
一台UPS装置的静态开关实际接线图。图中JK1是输出由逆变器来的三相交流电的静态开关，K3是其并联交流接触器。JK2是备用电源的输出静态开关，K4是其并联交流接触器。JKl导通时，K3合上；JK2导通时，K4合上。它们的导通、截止和切换均由控制电路进行控制。
4.手动旁路开关
1）手动旁路开关设计为先通后断特性，以便不影响负荷的情况下，可使逆变器或(和)静态开关退出运行，对其进行修理或检修。
2）手动旁路开关置于UPS机柜内。
3）从自动旁路转换到手动旁路的切换时间为零．
5.大屏幕LCD液晶显示器
1）针对中国地区设计全中文化操作界面，使管理人员操作无语言障碍，一学即会。
2）可选择的远程操控面板，可置于控制室内。
3）全数字化微电脑控制，控制面板操作无程序化设计，不用担心因操作失误而导致机器损坏或宕机。
4）显示参数详尽，各种参数及故障状态均可经LCD显示。
6.控制单元
控制单元采用冗余设计，主要控制核心CPU采用双DSP控制芯片并联运行，配合软硬件并联双向保护，达到多重保护的作用；若CPU宕机时，
硬件线路仍可
发挥作用，确保负载供电的安全。
7.输入隔离变压器，输出隔离变压器
UPS输入、输出经隔离变压器完全隔离，彻底解决了杂讯雷击接地零地电压等电网系统问题，确保用电设备的安全。
8.隔离二极管
1）在UPS内部整流器输出端和外部直流蓄电池系统间设置隔离二极管。在任何时候，整流器不会向直流蓄电池供电。
2）电厂直流系统电压为均衡电压时，不会造成直流系统驱动逆变器。
3.）隔离二极管能长期承受UPS逆变器的满负荷，且有完全的直流短路暂态自保护能力。
9.监控软件
ALP系列UPS提供了强大的高能通讯监管功能，真正实现了多用途通讯和检测可能性。
1）ALP提供了多种检测方式，包括—个RS232,四个RS485串行端口及—个干接点无源接口，它与UPSCOM监控软件共同组成智能化UPS监控系统，可用于24小时的远程监控。
2）有八种接点信号可供自动化设备配合使用，可发出各种用户自定义报警信号输入的八个继电器连接点输入端，例如当有烟雾或温度、湿度超标时，发生报警，这使ALP成为一台真正的多用途安全装置，它不仅能防止供电故障，而且还能防止其它危害。
3）UPSCOM是—个智能型监控软件，使用智能通讯接口RS232(选配USB or RS485通讯接口)，能实时监控如UPS,逆变器，变频器，开关式电源，发电机，稳压器，以及各类电网电源设备。能同时监控所连接31台同类型(非同类型)的电源设备，每个被监控的电源设备能送回简单的信息给计算机而其中指定的—个电源设备(用UPSCOM软件选定的)能送回详细的信息给计算机显示或储存信息，适用在视窗95＼98\2000＼NT操作系统下运行。
4）界面全中文化显示，操作简单明了．无须专业技术人员．
10.旁路隔离稳压柜：
旁路隔离稳压柜为UPS外配装置，包括旁路隔离变压器和旁路单相稳压调压
器两部分。当UPS处于旁路工作状态时，为保证负载的安全有效运行，市电需经隔离后稳压输出，输出精度220VAC±1～5%（可调）。
1）旁路隔离变压器：
旁路隔离变压器为单相双卷变压器，输入电压为交流380V，输入电压波动范围为±20％，频率为 50Hz±5％，输出电压为交流单相220V容量为100KVA。
2）旁路单相稳压调压器：
旁路稳压调压器为单相，输入电压为220V±20％，输出电压为220V±1～5％可调，额定输出功率为80KVA。
（七）装置的运行维护
1.UPS装置的性能
UPS装置的控制单元由大规模集成电路构成，所以装置的控制、自动调节、保护、监测系统是比较完善的。运行操作不复杂，一般都具有以下主要功能：
1）装置设有同期检定回路。能检定逆变器的输出与备用电源是否同步，只有在同步时，静态开关才能切换。
2）当装置由于某种原因由备用电源运行时，此时如果工作电源或蓄电池恢复有电，并且同步，电压等条件均符合要求．则经过数秒后，装置可自动恢复为逆变器运行。
3）装置内的整流器、逆变器、静态开关都有确定的负载能力，如果出现过负荷，保护将动作，分别不同情况进行减负荷或切换。
4）为了防止由于负荷大逆变器出现持续过负荷时，发生逆变器与备用电源之间反复切换的情况，装置内设置了闭锁电路，即如果在4分钟内进行了8次切换，则装置就保持在备用电源运行状态。如逆变器输出电压超过限值，装置也自动切换为备用电源运行。
5）在逆变器内设有过载自动减载系统和保持输出电压稳定的调节系统。例如某台逆变器具有如下功能：当负荷为额定值的150%时允许运行一分钟．125%负荷时允计运行l5分钟。当负荷为135%时，控制电路内会起动一个计时器，一分钟后自动将电流降至125％，如输出电流超过110％，则计时器起动后10分钟把电流降至105％。
6）UPS装置允许输入电压范围。以逆变器电路为例，一般可在187V—264V
内稳定运行，最大输入极限可达280V．
7）UPS装置具有较高的精度。它的电压调节变化在带平衡负荷时不超过1%，不平衡负荷也不超过3％。在100％负荷时电压波动不超过±8%。恢复时间均小于30ms．线性负荷时的畸变度小于5％．输出功率因数允许在0.7滞后到0.9超前之间变化。
2.UPS装置的运行
1）装置应在良好的环境中运行。环境温度应在0OC～40OC之间，相对空气湿度不应超过95%，周围不应有尘土和侵蚀性气体。装置的冷却风道应畅通．风机一定要投入运行。
2）已经投入运行的设备,如果运行人员在盘上操作错误，例如误按逆变器停运按钮，也不会造成电源中断，控制单元在这方面采取了措施。
3）UPS装置投运程序为先送上工作电源至装置内．再用装置上的投合指令使装置投入运行，然后再送上备用电源。装置的停电程序与此相反。
（八）UPS停用时不停电负荷的供电问题
如前所述，机组的不停电负荷不论在机组运行中或停运期间都不应中断供电，但—般情况下每台机组只装一台UPS装置,一旦装置因各种原四损坏或因检修需退出运行，不停电负荷就会失去电源。为了解决这个问题．电厂一般还需要另接一路独立于装置外的交流电源．用作在UPS装置退出运行时的备用．此路电源虽不能实现不停电切换，但仍具有一定的实用价值。