沼气发电机并网方案

天水项目发电机并网方案及基本配置

（发电机房标配两套400KW沼气发电机组）

一、沼气发电机组的保护介绍

（一）400KW沼气发电机组具有完善的安全控制系统。符合标准JB/T9583.1-1999，NYT1223-2006沼气发电机组的要求，并具备以下安全保护装置（以济柴同规格为例）：

1、 发动机油压低报警、停车

2、 发动机超速报警、停车

3、 发动机中冷水温度高报警

4、 机房甲烷浓度高报警

5、 发动机冷却水温度高报警

6、 发动机机油温度高报警

7、 点火系统失火报警

8、 发电机逆功率保护

9、 发电机欠电压保护

10、 发电机过电流保护

11、所有旋转部分均采用了钢丝网罩作为防护装置进行防护。

（二）控制屏功能简介：

1、沼气机组控制屏为落地柜式结构。选用智能自动空气断路器（AH），具有过电流自动保护和逆功率保护，发生过流或逆功率时可自动分断主开关并发出声光报警信号。控制屏内装有控制器、各种显示仪表、调整按钮、机组保护指示灯、紧急停车按钮等，用于控制及监测发电机组的工作状况。发电机组的启动由人工在机旁操作，停机可在机组旁控制，也可由控制屏面板上紧急停车按钮控制。

2、控制系统装备进口自动并车控制模块（用户选配），可自动监测同步，满足手动并车及自动并车，多台机组并联运行时可实现负荷自动分配功能，满足并网、并联运行工况。机组转速采用电子调速控制系统自动调节，也可通过控制屏面板上转速微调旋钮进行微量调整；机组电压为自动调整，通过控制屏面板上电压整定电位器进行电压整定。控制屏内装备浮充电装置，为蓄电池提供充电电源。

二、以济柴机组相关并网保护阐述

1、短路保护：利用主回路低压断路器电磁式脱扣器做短路保护，动作电流整定8-10倍额定电流。

2、过电流保护：利用主回路低压断路器的延时脱扣器，按照发电机额定电流的1.25倍整定。

3、欠压保护：在主回路低压短路器装设失压脱扣器，当发电机电压低于50%-60%额定电压时，使主断路器分闸。

4、逆功率保护：并联运行时发生5%-15%额定功率的逆功率时，10s内逆功率保护装置使主断路器分闸。

5、发电机热保护：定子温度超过145℃，发出声光预告报警信号，超过155℃使主断路器分闸。

三、沼气发电机并网方案

（一）发电机并网应满足三个的条件：

1、待并发电机的电压与系统的电压相等。

2、待并发电机的周率与系统的周率相等。

3、待并发电机的相位角与系统的相位角一致。

（二）并网方案

1、一次系统方案（具体以发电机厂家配置及电业部门一次系统设计要求为准）

方案1：发电机——发电机控制柜——并网保护柜——计量及出线断路器柜——并入低压400V电网；

方案2：发电机——发电机控制柜——计量及出线断路器柜——升压变压器（10KV/35KV）——计量及PT柜——并网保护柜——高压隔离开关——电网；

2、继电保护配置方案（具体以发电机厂家配置及电业部门继电保护设计要求为准）

在每台发电机出口处除了配置厂家的标准配置外，装设继电保护柜一面，内装设独立的过电流保护装置、低电压方向过电流保护装置、装设低周波保护；为了保证发电机安全运行，防止系统向发电机倒送功率，还需在发电机出口处装设逆功率保护装置。（优选电力系统普遍采用的并网综合保护装置）

（发电机的并网柜就是内装断路器的一个“普通”高压开关柜，由于其连接发电机系统和电网系统，安装有完备的并网保护装置，起到发电机并网作用，而被称为“并网柜”；该柜的特殊点就是装设的保护和其他出线开关柜不同，一般会装有方向过流保护、电流时限速断保护、低压低周振荡解列保护等。）

结论：优选方案一。 四、外电网线路的设计

外电网线路的截面积按厂区最大负荷、发电机组装机容量两者的最大值考虑。并网地点为厂区变电站低压侧或高压进线侧。

例如：项目发电机组容量为2X400KW，沼气站内最大负荷为120KW，站区变压器选型为400KVA，则外电网的线路按2X400KVA为基数，按设计规范计算选型即可。

五、发电机的配置要求

1、发电机配置：沼气发动机、斯坦福/西门子发电机、公用底盘、控制屏、散热器、点火系统、混合器、蓄电池组、控制启动信号电缆、发电机启动机、蓄电池充电单元、风扇冷却系统的控制单元（含50米以内的电缆）、余热锅炉一台、循环水泵2台、发电机沼气缓冲罐及室内管道系统一套、发电机配件备件及资料；

2、提供两台发电机控制屏联络柜1台，并网出线专用隔离开关柜一台；

3、400GF机组控制箱屏各一台并带全自动并网装置一套。

六．“济柴”沼气发电机组介绍

6.1 设备遵循的主要标准及规范

 GB2820-1997 往复式内燃机驱动的交流发电机组

 JB/T 9583.1-1999 气体燃料发电机组通用技术条件

 GB1105.1-87 内燃机台架试验性能试验方法

 GB14048.1-5 低压开关设备和控制设备

 GB/T4942.2 低压电器外壳防护等级

 GB755 旋转电机 定额和性能

 GB48260 电机功率等级

 GB4942.1 电机外壳防护等级

 GB997 电机结构安装形式代号

 GB/T147113 中小型旋转电机安全通用要求

6.2 环境条件

沼气发电机组在环境温度-40℃～+40℃，相对湿度＜90%（20℃时），海拔高度≤1000m的环境条件下能稳定、可靠运行。在标准环境状况下（大气压力100kPa，环境温度：25℃，空气相对适度30％）能输出额定功率。

6.3 沼气净化要求

沼气净化要求：燃气应经过稳压过滤装置，无液态水、油；杂质颗粒不应大于50μm，灰尘含量应小于10mg/m3，硫化氢含量应小于80mg/m3。

沼气压力：济柴沼气机组最佳供气压力为3－20kPa，又可根据用户实际供气压力进行调整。

沼气温度：≤60℃

6.4 沼气发电机组技术规格

沼气发电机组型号 400GF-NK

沼气发动机型号 12V190Z1-2

发电机型号 1FC6

控制屏型号 GPL400

额定功率（kW） 400

额定转速（r/min） 1000

额定电压（V） 400

额定电流（A） 721.6

额定频率（Hz） 50

额定因数（COSΦ） 0．8（滞后）

燃气热耗率（MJ/kWh） ≤10

稳定调速率(%) ≤5

相数与接法 三相四线制

发动机热效率（%） ≥33

排气温度（℃） ≤550

机油消耗率(g/kW·h ) ≤1

启动方式 直流24V电启动

操纵方式 远距离电控

机组大修期（h） ≥35000

外形尺寸 5120×2040×2780

机组质量（kg） 12500

6.5 济柴沼气发电机组结构特点及先进性综述

为满足和适应企业沼气发电利用的需要，济柴在原天然气机组开发的基础上进行重新开发设计，直接引进世界上最先进的燃气空燃比控制技术、电子点火技术和精细调速技术，迅速提高沼气发电机组的技术含量，使“济柴”牌沼气发电机组的可靠性和针对沼气特点的适应性得到了有效保证。并通过现场的运行，充分验证了“济柴”牌沼气发电机组的优良性能。概括来讲，“济柴”牌沼气发电机组的结构特点及专有技术有如下几点：

6.5.1 先进的加工设备，先进的加工工艺保证沼气发动机各零部件加工精密

精良的产品依靠精良的制造设备，济柴注重打造产品的制造优势。引进了德国、美国、日本、意大利等国家的先进发动机专用数控加工中心数十台，上述设备与卡特皮勒、道依茨等世界先进的发动机制造厂专用设备相同。实现精密加工，保证了产品的高质量和高可靠性。 ① 机体加工线——配备有德国KLOB公司三台大型龙门五面体加工中心3台、意大利PAMA公司AT130落地式加工中心1台、可保证发动机机体关键工序如机体主轴孔、凸轮轴孔、缸孔等重要孔系和底面、缸孔面、轴承盖结合面等主要平面加工工序均放在加工中心上加工，减少了人为因素，加工灵活性、设备配置和加工精度均达到了国际一流水平。上述加工中心保证发动机运行的关键因素——各座孔同轴度偏差小于Φ0.03mm，使轴瓦因不同轴而损坏几率接近为0。而国内同类发动机生产厂家因设备精度较低，导致关键座孔同轴度只能保证在Φ0.05～Φ0.10mm，轴瓦损坏几率增高。

德国KLOB大型龙门五面体加工中心正在加工机体

②气缸盖加工线—— 济柴缸盖加工线配备有美国辛辛那提公司4台CNC卧式加工中心、及国内优秀厂家生产的加工设备，保证了缸盖各孔的位置度，保证了不会出现拨叉、横桥磨损、气门座圈偏磨等现象发生，保证了缸盖的使用寿命在20000h以上。

③ 曲轴加工线——配备有日本小松公司2台NC大型曲轴外铣床、1台德国大型车铣复合加工中心、美国辛辛那提公司1台CNC卧式加工中心、国产CNC加工中心6台，上述设备保证了曲轴的加工精度，轴颈表面精度、形位公差等。

诸多精良的设备保证了发动机的高精密度的制造、使加工精度均达到了国际一流水平。

6.5.2 先进的控制技术

产品主要技术性能指标，如稳态调速率、排气温度、振动、噪声等，均已经达到国内先进水平。机组以“济柴”牌燃气发动机为原动机。发动机的配置先进，沼气机的专用零部件及系统（如火花塞、混合器、电子调速系统、数字点火系统等）全部采用国内外优质名牌产品，保证了沼气发动机的优良品质和可靠性。为保证系统安全性，发动机设计有曲轴呼吸器，上罩壳呼吸器及进气管回火防爆装置。该发动机的燃气消耗率低、热效率高、动力性能和经济性能优良。该机组适用于沼气等气源较丰富的地区作为常用电源或备用电源，是连续、稳定、安全、环保的供电设备。燃气空气混合器、高性能点火系统及智能点火模块、自动并网及负荷分配模块、调速系统及仪表等采用国际知名品牌产品；

机组配套西门子系列无刷励磁自动调压型发电机。发电机的调压精度高，供电品质优良。发电机和发动机之间的连接采用止口式定位和高弹性柱销式联轴器，使传动稳定、可靠。

发电机组配套具有监控功能的机组控制屏，可以对发电机组电压、频率、电流等参数和发动机运行的冷却水温、机油压力和温度、排气温度、转速等参数进行实时的监测和显示，并可以实现主要参数声光越限报警和自动停机。

发电机组还设计有闭式循环的水冷却系统、压力和飞溅润滑方式相结合的润滑系统，隔振性、刚度优良的机组公共底盘，排气及消音系统等等。

机组可以直接向负载送电，也可由两台或两台以上机组组成电站作为常用或备用电站。济柴燃气发电机组既拥有高速机组的高效率和经济性，又具备中速机组的可靠性和耐久性，无论作为主用电力、调峰供电、热电联产或备载应用，都是您最为理想的选择。

6.5.3排气系统有效防护，防止热量向机房释放

排气汇总管的外部都敷有绝热层，排气出口装有波纹管等弹性排气膨胀节，减少了故障率，并防止热量向机房内释放。

6.5.4 计算机监控系统，实现近、远距离监控（可选）

该项技术已大量成功应用于西气东输的远程控制中。为确保证监控系统的高可靠性和数据在网络上的传输速度，系统还应用了基于双机热备份结构。全面实现了自动检测、控制、记录等功能。