摘要：柴油发电机组保护系统至关重要，它不仅保障设备本身的长期稳定运行，更是确保人员安全、用电可靠性及降低运营成本的核心。其法规与标准要求是一个多层次的体系，主要涵盖通用工业标准、船舶海事标准和特定功能保护标准三大类。总之，构建合规的保护系统，首先要明确发电机组的应用场景和所服务的负荷性质，这是选择遵循哪套标准体系的前提。

 

一、保护系统的重要性

 

1、保护发电机组设备本身

（1）防止机械损伤：

① 超速保护：防止转速过高导致发动机飞车，造成连杆、曲轴等关键部件断裂。

② 润滑油压监控：低油压会引发干摩擦，瞬间损坏活塞、轴瓦等。

③ 冷却水温保护：高温会导致缸盖变形、拉缸；低温运行加剧磨损。

（2）避免电气系统损坏：

① 过流/短路保护：防止发电机绕组因过载发热烧毁。

② 电压异常保护：过电压损毁绝缘，欠电压影响负载设备。

③ 逆功率保护：防止电网电流倒灌，造成发电机电动机化运行而损坏。

2、保障人员与财产安全

（1）火灾与爆炸预防：

① 柴油泄漏、电气短路、排气管高温都可能引发火灾。保护系统通过及时停机、切断油路、报警等措施降低风险。

② 蓄电池短路或过充可能引发爆炸，电池监控保护可规避此类隐患。

（2）有毒气体防护：一氧化碳（CO）传感器可在密闭空间监测废气泄漏，避免人员中毒。

3、确保供电连续性与可靠性

（1）快速故障隔离：保护系统能在毫秒级内检测异常并动作，防止局部故障扩大为全系统瘫痪。例如，发电机组并联运行时，保护系统可精准切除故障机组，确保其余机组继续供电。

（2）智能切换与冗余设计：配合ATS（自动转换开关）实现市电与备电无缝切换，保障医院、数据中心等关键场所不断电。

4、降低运营成本与维护负担

（1）延长设备寿命：通过对油压、水温、振动等参数的持续监控，避免隐性故障积累，延长大修周期。

（2）减少突发停机损失：计划外停机会导致生产中断、数据丢失等严重后果。保护系统的预警功能（如预警机油寿命、滤芯堵塞）支持预防性维护。

（3）节能与环保：燃烧不良、喷油故障等会导致排放超标。保护系统通过调整参数或停机，减少环境污染及罚款风险。

 

二、对保护系统的法规要求

 

1、应用标准

  为了方便查看，可参考图1的应用场景标注。

（1）《继电保护和安全自动装置技术规程》(DL 400)：规定柴油发电机需装设的各类电气保护，如短路、接地、过压、逆功率、失磁等。适用于3kV及以上、600MW及以下发电机。

（2）《大中型火力发电厂设计规范》GB 50660：强制要求200MW以上火电机组配置柴油发电机组作为交流保安电源，并对容量（设计负荷的120%）、启动时间、闭锁防倒送电等提出具体技术准则。主要应用于发电厂（特别是300MW以上火电机组），也可适用化工厂、医院等。

（3）《船舶交流中压柴油发电机组及控制系统要求》GB/T 35696-2017：国家推荐性标准，规定了船用中压柴油发电机组及其控制系统的技术要求。适用于船用中压柴油发电机组。

（4）《发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件》DL/T 294.3-2019：专门针对发电机“转子过电压保护”装置的技术条件。适用于配备转子过电压保护装置的发电机。

2、法规注意事项

（1）关于船舶海事法规的详细解读

  船舶领域因其特殊风险，法规要求极为严格和具体。核心保护要求包括：

① 强制自动停机：当发生超速、滑油压力丧失或应急发电机室固定灭火系统被触发时，发电机组必须能自动停机。

② 必备报警功能：对于柴油机，必须在低滑油压力和高冷却水温度时触发声光报警。

③ 启动与续航能力：自动启动的机组，其启动储能装置必须至少支持6次连续启动尝试。

（2）关于工业与电力标准的应用要点

  在工业领域，标准应用主要看场景：

① 作为“保安电源”：这是最常见的严苛应用。如果你的机组用于保障火力发电厂（单机200MW以上）安全停机、化工企业防爆或医院生命支持系统，则必须满足类似“保安电源”的强制性配置要求，重点在于可靠性、快速自启动和防倒送电。

② 作为普通备用电源：在其他工商业场合，保护系统的配置通常依据DL 400等行业推荐性标准以及设备制造商的技术规范，但需满足当地供电部门的具体规定。

 

图1  柴油发电机组保护系统的应用场景选择

三、保护系统的分类与原理

 

柴油发电机组保护系统分为柴油机保护与发电机保护两部分。

1、柴油机保护

  柴油机保护一般有高水温、低油压和超速保护，其保护电路如图2所示。机组运行中，一旦柴油机出现高水温、低油压和超速时，电接点水温表触点、电接点油压表触点和过速继电器触点闭合，继电器1K、2K、3K得电动作，使其常开触点闭合，一方面使发光二极管发出光报警信号，另一方面使继电器4K动作，喇叭发出声报警，同时使继电器5K动作，机组立即自动停机，起到了保护作用。但有的柴油机设水温表和油压表，主要用于监视其工作时的水温和油压。

图2  柴油机保护系统电路图

 2、发电机保护

  小型发电机组由于容量小，所以保护装置比较简单，一般用自动空气断路器中瞬时脱扣器和热脱扣器来实现短路和过载保护。用户订货时要对空气自动断路器的瞬时脱扣和热脱扣的整定值提出具体要求，否则，出厂时一般均按最大值整定，很难达到整定要求，起不到保护作用。因此有的厂家为了保护可靠，另外加设了短路和过载保护，如采用熔断器来作短路保护，用过流继电器来作过流保护。图3就是用过流继电器来作过载保护的。有的厂家为了节省一个电流互感器，取消了TAv，将Kv直接与中性点连接。

图3 发电机保护线路图

 

总结：

柴油发电机保护系统是集设备防护、安全屏障、运营保障、合规必需于一体的关键配置。在数据中心、医院、矿山、船舶等场景中，投资完善的保护系统绝非额外成本，而是规避重大损失、提升系统韧性的核心策略。现代智能保护系统更集成了远程监控与预测性维护功能，进一步推动发电机组管理向数字化、高可靠性演进。

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