一种发电机输出电压接线装置及其控制保护方法与流程

本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种发电机输出电压接线装置及其控制保护方法。

背景技术：

柴油发电机组作为备用和主用发电电源，在当今国际社会中应用极其广泛。在国际工程机械和电力设备租赁市场中，特别是工业用电领域，因为工业设备用电需要不同电压的电源（例如菲律宾国家的三相230v和三相460v，美洲国家和地区：三相220v和三相440v～480v），经常需要更改发电机的输出电压，以便能为设备提供合适稳定电压的电源。

为更改发电机的输出电压，在发电机机组行业早期，大都采用打开发电机接线箱子，手动更改发电机绕组接线方法的方式，将星型并联改接成切换串联星型接线。然而，由于发电机接线箱子空间有限，并且需要专业人员手动更改接线方式，无法满足一般用户简单快速操作的要求。后期升级采用了切换开关和接触器开关代替手工更改接线的方式，虽然实现了自动切换发电机的输出电压，但是由于切换开关和接触器等这类开关，不具备发电机绕组负荷电流过载和短路保护功能以及过电压保护功能，同时这些类型开关长期使用经常切换时产生的电弧，容易烧熔或卡死开关刀口，从而发生发电机内部绕组烧毁等事故和安全隐患，然而目前市面上还没有一种有效的解决方案和控制保护方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种发电机输出电压接线装置及其控制保护方法。该装置能够完全自动化实现发电机输出电压并联星型和串联星型自动切换，安全且全面地避免了发电机机烧毁等事故和安全隐患。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种发电机输出电压接线装置，包括断路器mccb1、断路器mccb2、断路器mccb3、继电器km2、继电器km4、继电器qf1、继电器qf2、继电器qf3、发电机组控制器和发电机组负载输出断路器mccb；所述断路器mccb1、断路器mccb2和断路器mccb3均内置电动执行合分闸机构m~以及断路器合闸线圈yc和断路器分闸线圈yo,同时还分别对应内置有继电器qf1、继电器qf2、继电器qf3，以及合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2、合闸反馈信号辅助触点q/3;所述断路器mccb1、断路器mccb2和断路器mccb3能分别对应反馈断路器辅助触点合闸信号；

发电机绕组t10、发电机绕组t11以及发电机绕组t12短接并连接至断路器mccb2的出线端第一相、第二相和第三相，最后引出至发电机n输出中性点；发电机绕组t4同时连接至断路器mccb2进线端和断路器mccb3的进线端的第一相，发电机绕组t5同时连接至断路器mccb2进线端和断路器mccb3的进线端的第二相，发电机绕组t6同时连接至断路器mccb2进线端和断路器mccb3的进线端的第三相；

发电机绕组t7同时连接至断路器mccb3出线端和断路器mccb1的进线端的第一相，发电机绕组t8同时连接至断路器mccb3出线端和断路器mccb1的进线端的第二相，发电机绕组t9同时连接至断路器mccb3出线端和断路器mccb1的进线端的第三相；

发电机绕组t1同时连接至断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第一相，发电机绕组t2同时连接至断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第二相，发电机绕组t3同时连接至断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第三相；

由发电机组控制器设置plc控制功能，通过是否输出控制信号传输至继电器km2，控制断路器mccb1、断路器mccb2和断路器mccb3的电动执行合分闸机构m~，通过电气连锁控制继电器km2方式，协调统一控制断路器mccb1、断路器mccb2和断路器mccb3各自的电动执行合分闸机构m~的合分闸，实现发电机组内部绕组由并联星型自动切换为串联星型。

进一步的，所述发电机组控制器通过继电器qf1、继电器qf2和继电器qf3组成的互锁信号装置，监控断路器mccb1、断路器mccb2以及断路器mccb3对应的合闸反馈信号辅助触点的状态；当发生断路器mccb1、断路器mccb2和/或断路器mccb3合分闸位置错误时，所述发电机组控制器立即输出保护信号至继电器km4实现断路器mccb1、断路器mccb2和断路器mccb3强制分闸，保护发电机内部绕组，并输出报警和停止运行发电机组。

进一步的，所述合分闸位置错误为断路器mccb3合闸时，出现断路器mccb1或者断路器mccb2合闸。

进一步的，所述继电器km2、继电器km4均为dc24v继电器；所述继电器qf1、继电器qf2、和继电器qf3均为dc24v继电器；所述断路器mccb1、断路器mccb2以及断路器mccb3均为塑壳断路器；所述发电机组控制器为dse7320控制器。

本发明还提供一种发电机输出电压接线装置的控制保护方法，包括如下步骤：

s1：运行使用过程中，发电机组控制器通过内置的替代性保护参数和plc运行保护参数，判断是否输出塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2、和/或塑壳断路器mccb3合分闸控制信号；

s2：当执行默认运行并联星型发电机输出ac230v电压时，所述发电机组控制器无正极信号输出至继电器km2，从而通过继电器km2分别发出控制信号至塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2的合闸线圈yc，使塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2处于合闸位置；同时通过继电器km2发出控制信号至塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，使mccb3处于分闸位置；由此实现对发电机内部绕组的星型并联连接方式，实现低电压ac230v输出；同时通过继电器qf1、继电器qf2和继电器qf3监测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2和合闸反馈信号辅助触点q/3位置的电气互锁组合检测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3是否处于正确的合分闸位置，确保塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3已经正确执行发电机组控制器的切换指令；发电机组控制器通过内置低电压运行保护参数自动化运行和控制发电机组，一旦塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3发生错误的合分闸位置，所述发电机组控制器收到塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3合闸信号的继电器qf1、继电器qf2和/或继电器qf3组合的反馈信号，并发出强制分断信号至继电器km4，通过控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，强制分断塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3，从而实现保护发电机内部绕组和控制发电机组停机保护，由工作人员检查故障原因；

当替代参数运行串联星型发电机输出ac460v电压时，通过手动合闸切换控制开关sw2，输入信号至发电机组控制器的52号输入端子，发电机组控制器的8号输出端子正极信号输出至继电器km2，从而通过继电器km2分别发出控制信号至塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2的分闸线圈yo，使塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2处于分闸位置；同时通过继电器km2发出控制信号至塑壳断路器mccb3的合闸线圈yc，使塑壳断路器mccb3处于合闸位置；由此实现对发电机内部绕组的串联星型连接方式，实现高电压ac460v输出；同时通过继电器qf1、继电器qf2、继电器qf3监测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2和合闸反馈信号辅助触点q/3位置的电气互锁组合检测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3是否处于正确的合分闸位置，确保塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3已经正确执行发电机组控制器的切换指令；发电机组控制器通过内置高电压ac460v运行保护参数自动化运行和控制发电机组，一旦塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3发生错误的合分闸位置，发电机组控制器收到塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3合闸信号的继电器qf1、继电器qf2和/或继电器qf3组合的反馈信号，并发出强制分断信号至继电器km4，通过控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，强制分断塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3，从而实现保护发电机内部绕组和控制发电机组停机保护，由工作人员检查故障原因。

进一步的，所述错误的合分闸位置由过载和/或人为误操作触发。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供了发电机输出电压接线装置及其控制保护方法，完全自动化实现了发电机输出电压并联星型和串联星型自动切换，使发电机组的输出电压能够满足不同国家和地区的用电设备，对于不同电压的要求，避免了非专业人员手动误操作引发的发电机内部绕组烧毁等事故和安全隐患。

2、由于采用断路器组合、合分闸电气连锁的控制方式以及辅助触点合闸信号反馈，使发电机控制器能够实时监控到发电机内部绕组的接线状态，更加安全地全面地避免了发电机机烧毁等事故和安全隐患。

3、由于采用断路器组合本身具备的合分闸的灭弧室，避免了其他自动切换开关或者接触器装置，因为开关长期使用经常切换时产生的电弧（无灭弧装置），容易烧熔或卡死开关刀口，从而发生发电机内部绕组烧毁等事故和安全隐患。

4.由于采用断路器组合本身具有的过压/欠压保护、过载和短路保护，本发明能有效的保护发电机组，避免发电机由于发生过电压，过载和短路故障等原因，引起发电机内部绕组烧毁等事故和安全隐患。

附图说明

图1为本发明在运行发电机输出电压并联星型绕组时的接线装置;

图1a为图1中塑壳继电器mccb1处的接线方式放大图；

图1b为图1中塑壳继电器mccb2处的接线方式放大图；

图1c为图1中塑壳继电器mccb2处的接线方式放大图；

图2为本发明在运行发电机输出电压串联星型绕组时的接线装置;

图2a为图2中塑壳继电器mccb1处的接线方式放大图；

图2b为图2中塑壳继电器mccb2处的接线方式放大图；

图2c为图2中塑壳继电器mccb3处的接线方式放大图；

图3为发电机组控制器dse7320局部接线图；

图3a为继电器km2的接线图；

图3b为继电器km4的接线图；

图3c为dc24v继电器qf1的接线图；

图3d为dc24v继电器qf2的接线图；

图3e为dc24v继电器qf3的接线图；

图4为本发明发电机内部绕组并联星型接线法。

图5为本发明发电机内部绕组串联星型接线法。

附图中的符号和标号说明：

t1...t12：发电机绕组12条出线电缆及编号

l1，l2，l3:发电机交流电输出

mccb：发电机组交流电输出保护塑壳断路器

mccb1，mccb2，mccb3：塑壳断路器（内置电动执行合分闸机构）

yc：塑壳断路器mccb1/2/3内部合闸线圈

yo：塑壳断路器mccb1/2/3内部分闸线圈

m～：塑壳断路器mccb1/2/3内部电动执行合分闸机构

km2：控制塑壳断路器mccb1/2/3合分闸的dc24v继电器

km4：控制塑壳断路器mccb1/2/3强制分闸的dc24v继电器

qf1，qf2，qf3：反馈塑壳断路器mccb1/2/3合闸信号的dc24v继电器

fu11,fu12,fu21,fu22,fu31,fu32,fu1:保险丝

q/1，q/2，q/3：塑壳断路器mccb1/2/3内部合闸信号辅助触点

tb:1/2/3/4/5/6：接线端子排

sw1：蓄电池开关

sw2：切换控制开关（串联星型460v）

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

参见图1、图2、图3、图4、图5，本实施例提供一种发电机输出电压接线装置，包括塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2、塑壳断路器mccb3、dc24v继电器km2、dc24v继电器km4、dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2、dc24v继电器qf3、发电机组控制器dse7320和发电机组负载输出断路器mccb；塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3均内置电动执行合分闸机构m~以及断路器合闸线圈yc和断路器分闸线圈yo,同时还分别对应内置有dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2、dc24v继电器qf3，以及合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2、合闸反馈信号辅助触点q/3;塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3能分别对应反馈断路器辅助触点合闸信号。

发电机绕组t10、发电机绕组t11以及发电机绕组t12短接并连接至塑壳断路器mccb2的出线端第一相、第二相和第三相，最后引出至发电机n输出中性点；发电机绕组t4同时连接至塑壳断路器mccb2进线端和塑壳断路器mccb3的进线端的第一相，发电机绕组t5同时连接至塑壳断路器mccb2进线端和塑壳断路器mccb3的进线端的第二相，发电机绕组t6同时连接至塑壳断路器mccb2进线端和塑壳断路器mccb3的进线端的第三相；

发电机绕组t7同时连接至塑壳断路器mccb3出线端和塑壳断路器mccb1的进线端的第一相，发电机绕组t8同时连接至塑壳断路器mccb3出线端和塑壳断路器mccb1的进线端的第二相，发电机绕组t9同时连接至塑壳断路器mccb3出线端和塑壳断路器mccb1的进线端的第三相；

发电机绕组t1同时连接至塑壳断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第一相，发电机绕组t2同时连接至塑壳断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第二相，发电机绕组t3同时连接至塑壳断路器mccb1出线端和发电机组负载输出断路器mccb的进线端的第三相。

为了更加清楚的展示图1和图2中的部分细节，对图1中塑壳继电器mccb1/2/3处的接线方式给出了放大图图1a、图1b和图1c；对图2中塑壳继电器mccb1/2/3处的接线方式给出了放大图图2a、图2b和图2c。

继续参见图3a,分别连接线号6，线号71a，线号71b,线号71c，线号5，线号75a，线号70a，线号75b，线号70b，线号70c，线号75c至dc24v继电器km2的8，5，6，13，7，3，1，4，2，11，9号端子。参见图3b，分别连接线号8，线号75a，线号75b,线号75c，线号7，线号73a，线号73b，线号73c至dc24v继电器km4的8，5，6，13，7，3，4，11号端子。参见图3c，分别连接线号76a，线号20d，线号32a,线号20b至dc24v继电器qf1的8，5，7，1号端子。参见图3d，分别连接线号76b，线号20c，线号32b,线号20e至dc24v继电器qf2的8，5，7，1号端子。参见图3e，分别连接线号76c，线号20，线号32c,线号20a至dc24v继电器qf3的8，5，7，3号端子。

由发电机组控制器dse7320设置plc控制功能，通过是否输出控制信号传输至dc24v继电器km2，控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的电动执行合分闸机构m~，通过电气连锁控制dc24v继电器km2方式，协调统一控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3各自的电动执行合分闸机构m~的合分闸，实现发电机组内部绕组由并联星型自动切换为串联星型。

发电机组控制器dse7320通过dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2和dc24v继电器qf3组成的互锁信号装置，监控塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2以及塑壳断路器mccb3对应的合闸反馈信号辅助触点的状态；当发生塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3合分闸位置错误时（如塑壳断路器mccb3合闸时，出现塑壳断路器mccb1或者塑壳断路器mccb2合闸），发电机组控制器dse7320立即输出保护信号至继电器km4实现塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3强制分闸，保护发电机内部绕组，并输出报警和停止运行发电机组。

本实施例中还提供一种发电机输出电压接线装置的控制保护方法，包括如下步骤：

s1：运行使用过程中，发电机组控制器通过内置的替代性保护参数和plc运行保护参数，判断是否输出塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2、和/或塑壳断路器mccb3合分闸控制信号；

s2：当执行默认运行并联星型发电机输出ac230v电压时，发电机组控制器dse7320无正极信号输出至dc24v继电器km2，从而通过dc24v继电器km2分别发出控制信号至塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2的合闸线圈yc，使塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2处于合闸位置；同时通过dc24v继电器km2发出控制信号至塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，使塑壳断路器mccb3处于分闸位置；由此实现对发电机内部绕组的星型并联连接方式，实现低电压ac230v输出；同时通过dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2和dc24v继电器qf3监测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2和合闸反馈信号辅助触点q/3位置的电气互锁组合检测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3是否处于正确的合分闸位置，确保塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3已经正确执行发电机组控制器的切换指令；发电机组控制器通过内置低电压运行保护参数自动化运行和控制发电机组，一旦塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3发生错误的合分闸位置，发电机组控制器dse7320收到塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3合闸信号的dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2和/或dc24v继电器qf3组合的反馈信号，并发出强制分断信号至dc24v继电器km4，通过控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，强制分断塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3，从而实现保护发电机内部绕组和控制发电机组停机保护，由工作人员检查故障原因。

当替代参数运行串联星型发电机输出ac460v电压时，通过手动合闸切换控制开关sw2，输入信号至发电机组控制器的52号输入端子，发电机组控制器dse7320的8号输出端子正极(+)信号输出至dc24v继电器km2，从而通过dc24v继电器km2分别发出控制信号至塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2的分闸线圈yo，使塑壳断路器mccb1和塑壳断路器mccb2处于分闸位置；同时通过dc24v继电器km2发出控制信号至塑壳断路器mccb3的合闸线圈yc，使塑壳断路器mccb3处于合闸位置；由此实现对发电机内部绕组的串联星型连接方式，实现高电压ac460v输出；同时通过dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2、dc24v继电器qf3监测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的合闸反馈信号辅助触点q/1、合闸反馈信号辅助触点q/2和合闸反馈信号辅助触点q/3位置的电气互锁组合检测塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3是否处于正确的合分闸位置，确保塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3已经正确执行发电机组控制器dse7320的切换指令；发电机组控制器通过内置高电压ac460v运行保护参数自动化运行和控制发电机组，一旦塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3发生过载或者人为误操作等原因触发的错误的合分闸位置，发电机组控制器收到塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和/或塑壳断路器mccb3合闸信号的dc24v继电器qf1、dc24v继电器qf2和/或dc24v继电器qf3组合的反馈信号，并发出强制分断信号至dc24v继电器km4，通过控制塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3的分闸线圈yo，强制分断塑壳断路器mccb1、塑壳断路器mccb2和塑壳断路器mccb3，从而实现保护发电机内部绕组和控制发电机组停机保护，由工作人员检查故障原因。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。