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應急柴油發電機的接地選擇與容量計算實例,詳細簡單又實用!

柴油發電機是電力系統中最重要的設備之一,主要用于重要場所,在緊急情況或事故停電后瞬間停電,通過應急發電機組迅速恢復并延長一段供電時間。這類用電負荷稱為一級負荷。對斷電時間有嚴格要求的設備、儀表及計算機系統,除配備發電機外還應設電池或UPS供電。今天我們來學習一下應急柴油發電機的接地選擇與容量計算實例。

一、發電機中性點接地方式

發電機中性點接地方式與定子單相接地故障電流的大小、定子繞組的過電壓、定子接地保護的實現等因素有關。

隨著我國電力系統的飛速發展,早期采用的中性點不接地方式已不能滿足需要。因此,又出現了多種中性點接地方式,在這里我們就來介紹下采用最廣泛的幾種主要接地方式。

1. 發電機中性點不接地

一般10MW以下機組,可以滿足發電機電壓回路對電容電流的要求,采用中性點不接地方式。采用此種方式,接地故障的指示信號可以由三相五柱式電壓互感器開口三角線圈零序電壓給出,也可采用三個單相電壓互感器提供零序電壓。

2. 發電機中性點經接地變高阻接地

這是目前應用比較廣泛的一種接地方式,接地變壓器的原邊接中性點與地之間,副邊接上一個小電阻,經變壓器的高變比變換后,反映到高壓側為一阻值放大的電阻,這樣就構成了高電阻接地,同時電阻的造價卻大大降低。這種接地方式會導致單相接地電流的增大,為保證發電機的安全,就必須使定子接地保護動作于跳閘。

3. 發電機中性點經消弧線圈接地

當發電機電容電流較大時,一般采用中性點經消弧線圈接地,這主要考慮接地電流大到一定程度時接地點電弧不能自動熄滅,而且接地電流若燒壞定子鐵芯時難以修復。消弧線圈是一種帶鐵芯的可調電感線圈??杀苊怆娀≈厝级斐砷g隙性接地過電壓, 最終使接地點電弧自動熄滅,防止了大接地電流燒毀定子線圈和鐵心。使發電機能帶單相接地故障電流運行一段時間,提高系統可靠性,也便于維修人員排除故障。

二、發電機中性點接地方式的綜合選擇

在我國,大中型發電機中性點接地方式主要有接地變接地和消弧線圈接地,由于其特點和特性

各不同,所以中性點接地方式的選擇應具體問題具體分析,考慮以下幾點因素綜合選擇。

1. 接地故障電流問題

接地變高阻接地故障電流較大,一般認為是接地電容電流的倍,一般要比消弧線圈接地故障電流要大。接地裝置就是要限制接地故障電流,這樣來說勢必不如消弧線圈接地,但是故障電流增大,保護靈敏度和可靠性就得到了提高,對防止發電機定子接地故障擴大化所起到的作用和消弧線圈是一樣的。

消弧線圈接地故障電流小,往往可以繼續運行一段時間。但是電壓的升高加快了絕緣的老化,如果沒有在短時間內找到并排除故障點,有可能造成故障的擴大。

2. 過電壓問題

對于過電壓,從他們研究數據來看,消弧線圈接地比接地變高阻接地要遜色一些,實際上我國發電機中性點消弧線圈接地都采用欠補償,沒有針對的諧振接地情況,所以不能斷言孰優孰劣。

三、柴油發電機容量的計算與實例

1. 設計依據

(1)GB51348-2019 民用建筑電氣設計標準

(2)12SDX101-2民用建筑電氣設計計算及示例

2. 設計原則

(1)機組容量與臺數應根據應急或備用負荷大小以及單臺電動機最大啟動容量等綜合因素確定。當應急或備用負荷較大時, 可采用多機并列運行,應急柴油發電機組并機臺數不宜超過4臺,備用柴油發電機組并機臺數不宜超過7臺。額定電壓為 230V/400V的機組并機后總容量不宜超過3000kW。當受并機條件限制時,可實施分區供電。

(2)方案及初步設計階段,應急柴油發電機組容量可按配電變壓器總容量的10%~20%進行估算。

施工圖設計階段,宜按下列方法計算的最大容量確定:

1)按需要供電的穩定負荷來計算發電機容量;

2)按最大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要,計算發電機容量;

3)按啟動電動機時,發電機母線允許電壓降計算發電機容量。

(3)備用柴油發電機組容量的選擇,應按工作電源所帶全部容量或一級二級負荷容量確定。

(4)當有電梯負荷時,在全電壓啟動最大容量籠型電動機情況下,發電機母線電壓不應低于額定電壓的80%;當無電梯負荷時,其母線電壓不應低于額定電壓的75%。當條件允許時, 電動機可采用降壓啟動方式。

(5)當多臺機組需要并機時,應選擇型號、規格和特性相同的機組和配套設備。

(6)宜選用高速柴油發電機組和無刷勵磁交流同步發電機,配自動電壓調整裝置。選用的機組應裝設快速自啟動裝置和電源 自動切換裝置。

(7)當發電機房設置不能滿足周邊環境噪聲要求時,宜選擇自帶消聲處理裝置的發電機組。

(8)柴油發電機組的單機容量,額定電壓為3kV~10kV時不宜超過2400kW,額定電壓為1kV以下時不宜超過1600kW。

(9)3kV~10kV高壓發電機組的電壓等級宜與用戶側供電電壓等級一致。

3. 柴發容量計算方法

(1)按穩定負荷來計算發電機容量

(2)按尖峰負荷計算發電機容量

式中:
SG2—按尖峰負荷計算發電機容量(kVA);

Sm—最大的單臺電動機或成組電動機的啟動容量(kVA);

S’c—除最大啟動電動機以外的其它用電設備的視在計算容量之和(kVA);

因尖峰負荷造成電壓、頻率降低而導致電動機功率下降的系數取0.95,發電機允許短時過載系數取1.4。

(3)按發電機母線允許壓降計算發電機容量

(4)電動機的最大啟動容量

式中:
Qq—電動機最大啟動容量(kVA);

Se—電動機額定功率(kW);

Ki—全壓啟動電流倍數,取6.5;

C—啟動方式電壓降系數,全壓啟動取1,星三角啟動取0.58。

△U%—線路末端電壓降百分比,取20%。

(5)按以上三種方法計算并選擇其中容量最大者。

4. 容量計算實例

某一項目,總負荷計算功率500kW,其中最大的單臺電動機功率為75kW,試計算柴油發電機容量?

(1)電動機的最大啟動容量Qq=75×6.5×[1×(1-20%)]×2=780kVA;

(2)按穩定負荷來計算發電機容量SG1=500×1.53=765kVA;

(3)按尖峰負荷計算發電機容量SG2=0.68×(780+500-75)=819.4kVA;

(4)按發電機母線允許壓降計算發電機容量SG3=0.8×780=624kVA。

綜合以上計算,柴油發電機的容量應不低于820kVA。

—《END》—

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2020-10-28 17:45
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