医疗及类似高可靠性场所发电机的应用，请收藏学习！

（1）发动机类型

柴油引擎最常见。其他还有天然气引擎、沼气引擎、垃圾填埋气体引擎、丙烷引擎、生物柴油引擎、原油引擎、蒸汽引擎等等。

一些校园和工业设施使用和产生蒸汽进行加热和其他工艺。这些设施可能认为发电作为蒸汽生产的副产品在经济上是可行的。这些装置通常被归类为热电联产设施，产生相当恒定的功率输出，并与电力公用事业系统并行运行。

下图是燃气发电机组：

（2）发电机类型

发电机分同步发电机和异步发电机。异步发电机也称为感应发电机。结构与感应电机基本相同。它有一个鼠笼转子和绕组定子。

感应发电机是高于其设计同步速度的电机，从而产生功率。如果运行速度低于同步速度，它将作为电机运行。感应发电机没有励磁设备，必须与公用设施或其他电源并行运行。

感应发电机需要来自外部源的VAR 才能发电。感应发电机以滑动频率工作，因此其输出频率与公用设施的频率自动锁定。不需要电压调节器和频率调节器。

感应发电机是设计热电联产系统时的热门选择，在热电联产系统中，它将与公用设施并行运行。

其他优点还有可靠性高，维护量小。对继电保护和控制要求较低。但不能作为备用/应急发电机使用。

同步发电机最常见。改变直流场绕组中的电流控制电压输出。

频率由旋转速度控制。驱动发动机施加到发电机轴上的扭矩控制功率输出。以这种方式，同步发生器可以精确控制其可产生的电力。

（3）发电机基础

发电机由两个主要部件组成，一个原动机和一个交流发电机。

交流发电机通常是由原动力器驱动的同步机器。电压调节器通过调整磁场控制其电压输出。交流发电机设计为以特定速度工作，频率通常为 60 或 50 Hz。电压调节器和发动机调速器以及其他系统定义了发电机对动态负载变化和电机起动特性的响应。

发电机的短路电流贡献通常为满负荷安培数的 8 到 12 倍。

发电机的应用为系统增加了特殊的保护要求。容量大小、电压等级、重要性和投资将影响与发电机相关的保护方案。操作模式将影响公用事业公司的接口保护要求。与电力设施并列是最复杂的公用事业互联要求。IEEE ANSI 1547 提供了推荐的做法。

（4）发电机系统

1） 紧急备用发电机系统

系统拓扑见下图。应当指出，这种类型的发电机系统提高了整体电气可靠性，但如果发电机无法启动或无法进行维护，则不提供某些设施所需的冗余。

2）多个独立备用发电机

拓扑图见下图。可能需要多个发电机来满足负载要求 （N 系统）。发电机可应用于 N+1 或 2N 系统中，以提高系统可靠性。

在 N 系统中，其中 N 是承载负载所需的发电机数。如果发电机发生故障或无法进行维护，则可能会降低负载。对于大多数关键负荷的 24/7 运行来说，这是不可接受的。

在 N+1 系统中，N 是承载负载所需的发电机数，1 是用于冗余的额外发电机。如果一台发电机无法启动或无法进行维护，则不会影响负载。

在 2N 系统中，备用生成系统中有 100% 冗余，因此一组完整发电机的故障不会影响负载。

多个发电机系统具有更复杂的控制和保护要求，因为单元必须同步并列在一起。它们可能还需要多个级别的减载和/或恢复方案来匹配发电容量。

3）多个发电机与公用系统并行运行

拓扑图见下图。该系统通常需要足够的发电机容量来承载整个负载或复杂的卸载方案。该系统将需要一个完整和复杂的保护和控制方案。电力公司可能对系统有非常严格和昂贵的保护要求。IEEE 标准 1547 描述了与公用工程并列的互联要求。

5）发电机接地和等电位

Wye 连接的发电机可以直接接地、低阻抗接地、高阻抗接地或不接地。

发电机的中性点可连接到系统中性点。如果是，则发电机不是单独派生系统，并且使用三极ATS。如果发电机的中性与系统中性分离,单独接地，则它是单独派生系统，需要四极ATS，否则接地故障继电器可能误操作，不平衡中性电流可能传递到接地导体上。

IEEE 工作组研究了一般行业中中压发电机的低电阻接地实践。这个"工作组"发现，对于内部发电机接地故障，绝大多数损坏是在发电机断路器离线跳闸、现场和涡轮跳闸后造成的。这是因为发电机磁通存储的能量在发电机离线跳闸后需要几秒钟才能消散。

在此期间，低电阻接地允许大量故障电流流入接地故障。由于大故障电流可能会损坏发电机的绕组，因此在此时间段内需要采用替代保护方法。这个"工作组"提出的解决方案之一是混合高阻接地 （HHRG） 方案，见下图。

6）发电机控制

发动机-发电机组具有保持输出频率（速度）和电压的控制装置。这些控制装置由调速器和电压调节器组成。当系统中的负载变化时，频率和电压将发生变化。然后，速度控制将调整调速器以纠正负载 （kW） 变化。

电压调节器将改变磁场电流，将电压调整到所需的电压值。

多个发电机方案需要一个主控制器来防止设备不同步连接。操作顺序是同时向所有发电机发送启动信号。第一个单元将允许闭合相应的断路器并给并联母线通电。在此期间，其他发电机的断路器保持断开状态，在满足某些条件之前不允许关闭。一旦并联母线通电，其余发电机必须同步到它，然后才能与发电机并联。

同步比较电压相量的角度和幅度。两个发电机必须以相同的频率工作，相位匹配通常为 5 到 10 度。频率差越高，旋转越快。在发电机并列之前，必须处于同相位。