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。
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。
• 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。
• 柴油机转速信号(反映发电机频率)由一个 转速传感器给出。转速传感器为一个电 磁传感装置，安装在柴油机飞轮边沿上。 飞轮每转过一个齿，该装置发出一个脉 冲，将此脉冲输至速度调节器的脉冲拾 取电路“-”(526端)和“+”(527端)。 • 发电机电压频率反馈信号由频率解调电 路给出。频率解调电路即频率/电压变换 电路，由26个二极管及阻容网络组成。
• 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。 • 510和511接到蓄电池的+ / -，为 手动断合电路(HOC)。 • 525和534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、507、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。
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PIN DESIGNATION FOR AC REGULATOR CIRCUIT BOARD
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TIANJIN RUILING ELECTRIC DRIVERS CO,.LTD
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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
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501
A
COM +16V -16V GATE A+ GATE A-160V +160V +12V -12V VAB VBA VBC VCB VCA VAC
519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538
• 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。
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输出功率限制信号，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。
IA + IA IB + IB IC + IC I TOTAL TACH 0V CB TRIP CB TRIP CB TRIP REV PWR REV PWR THROTTILE + PWR LMT RUN - IDLE SLAVE SLAVE
556 555 554 553 552 551 550 549 548 547 546 545 544 543 542 541 540 539
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)。
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。
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），再按下柜体面板上的接 通按钮（Push to close），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。
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。
• 输入至速度调节器中的速度 反馈信号公为上述二个信号 中的一个。由一个电子开关 电路进行选择：机组低于怠 速时，将转速传感器来的反 馈信号输至Z5-3；机组在怠 速以上运行时，Z5-3接受来 自TP5的频率反馈信号。
• 电流控制环由Z9及其它有关 元件组成的PI环节构成。它的 输入信号是Z8输出的速度指 令的有功电流反馈信号I_real， 其输出信号通过由Q4组成的 功率放大器放大后，经533和 545输出至安装在柴油机上执 行器。从而改变柴油机的油 门开度。
频率调节器
• 频率调节器控制柴油机转速，使其稳定 的1500r/min，从而保证发电机电压频率 稳定在50HZ。它是一双闭环控制回路。 外环是速度调节回路，内环是电流调节 回路。 • 端子533和545接到速度执行器的线圈上， 用以控制柴油机的燃油管线的阀门上。
• 速度控制环由Z8组成，为PI调节器。它 综合速度给定、速度反馈和有功电流反 馈信号，经调节作为电流调节器（内环） 的给定信号。 • 速度给定信号由操作者在控制面板上的 速度调节旋钮给出，旋钮连接着电位器， 接到547号端子，可得到0~11V的信号。 对应的发电机频率是46~54HZ。 • 速度反馈信号由柴油机转速反馈和发电 机电压频率反馈两部分组成。
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。
• 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。
• 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)。
• 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。
断路器的外形
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
同步盒
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。 GEN1 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。
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。