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柴油發(fā)電機配電柜出口線路連接方式和規(guī)范 |
摘要：柴油發(fā)電機組通常在輸出端配有低壓開關(guān)配電輸出柜，其電力是通過柴發(fā)機組側(cè)面與容量相配套的塑殼空開線路連接而輸出的。空氣開關(guān)在柴發(fā)機組側(cè)面的空開罩內(nèi)，可手枘直接操作，進行合、分閘。柴油發(fā)電機組的配電柜中的空氣開關(guān)目的是保護交流發(fā)電機不被超負載電流工作或其它異常沖擊而損壞，開關(guān)具有較高的分斷能力及故障自動脫扣能力，用戶在進行電纜接駁時，直接從空氣開關(guān)下端引出電力電纜至市電雙電源開關(guān)或直接用電負載上（以發(fā)電為主電源的情況下）。
一、柴發(fā)和配電柜的基本要求
配電柜由柜體、斷路器、控制元件、銅母排組成，配電柜的一、二次線路、斷路器品牌、型號規(guī)格及柜體的外型結(jié)構(gòu)一般由發(fā)電機廠家提供深化圖紙。柜體的框架采用組合裝配式結(jié)構(gòu)和部分焊接兩種形式，各單元柜的功能作用相對獨立。裝置各功能室分開，大致分為控制元件室、斷路器室、母線室，各隔室之間用鋼板或絕緣板分隔。柜底部由多塊可方便拆卸并開有電纜孔的底板組合而成，配電柜采用電纜進出線方式。
1、可靠的操作和控制能力
包括柴油發(fā)電機的控制電路和操作機構(gòu)的設(shè)計，確保用戶能夠方便地對柴油發(fā)電機進行操作和控制。同時，柴油發(fā)電機應(yīng)配備可靠的信號指示裝置和保護功能，可以實時監(jiān)測柴油發(fā)電機的運行狀態(tài)，并及時報警或采取保護措施，以避免事故發(fā)生。
2、滿足電氣安全要求
柴油發(fā)電機應(yīng)符合國家和行業(yè)的有關(guān)標準和規(guī)范，具備良好的絕緣性能，防止電弧和短路事故的發(fā)生。柴油發(fā)電機的接觸件和導(dǎo)電部件應(yīng)采用高質(zhì)量的材料制造，確保電阻小、導(dǎo)電性能好，并且具備耐高溫、耐腐蝕等特性。
3、散熱和通風設(shè)計
由于柴油發(fā)電機長時間工作會產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時散熱，會導(dǎo)致柴油發(fā)電機溫度過高，從而影響柴油發(fā)電機的性能和壽命。因此，柴油發(fā)電機應(yīng)設(shè)計合理的散熱結(jié)構(gòu)和通風系統(tǒng)，確保柴油發(fā)電機和配電柜能夠良好地散熱，并且避免積塵和異物進入低壓配電柜內(nèi)部。
4、可靠性和穩(wěn)定性
柴油發(fā)電機應(yīng)具備良好的機械強度和質(zhì)量穩(wěn)定性，能夠承受一定的外部壓力和振動，并且在惡劣環(huán)境下仍能正常工作。柴油發(fā)電機的接線和配線應(yīng)規(guī)范、牢固，接觸過程中不應(yīng)有松動和接觸不良現(xiàn)象。
5、維護和保養(yǎng)要求
柴油發(fā)電機應(yīng)提供方便的檢修和維護通道，便于人員對柴油發(fā)電機和配電柜進行檢修和維護。柴油發(fā)電機的關(guān)鍵部件應(yīng)具備易于更換和維修的特性，以降低故障處理的成本和周期。同時，柴油發(fā)電機應(yīng)提供詳細的使用說明和維護手冊，向用戶提供相關(guān)的技術(shù)支持和培訓(xùn)。
6、環(huán)保性能
柴油發(fā)電機在設(shè)計和使用過程中應(yīng)盡量減少環(huán)境污染，符合國家和行業(yè)的環(huán)保要求。在柴油發(fā)電機設(shè)計和制造過程中，應(yīng)采用環(huán)保材料和工藝，減少有害物質(zhì)的使用和排放。在日常使用和維護過程中，應(yīng)加強對柴油發(fā)電機的管理和保養(yǎng)，減少對環(huán)境的影響。
二、低壓配電柜的參數(shù)和操作使用
1、技術(shù)參數(shù)
（1）配電柜應(yīng)采用性能質(zhì)量不低于ABB、Schneider、Siemens之一的產(chǎn)品或同檔次產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)如圖1所示，外觀三維圖如圖2所示。
（2）康明斯發(fā)電機廠家應(yīng)具備良好的售后服務(wù)能力。如果是采用康明斯發(fā)電機廠家具有國外品牌授權(quán)的產(chǎn)品，應(yīng)能提供正式授權(quán)證明。
（3）柴油發(fā)電機低壓配電柜型應(yīng)符合IEC61439-1和IEC61439-2的要求。
（4）柴油發(fā)電機低壓配電柜的防護等級應(yīng)符合IEC60529標準，其具體要求為：IP31，箱體帶門或者帶前面板；
（5）柴油發(fā)電機低壓配電柜的箱體抗沖擊等級應(yīng)符合IEC62262標準，應(yīng)提供相應(yīng)的試驗報告，其具體要求為：－IK08。
（6）柴油發(fā)電機低壓配電柜為通過設(shè)計驗證產(chǎn)品?？得魉拱l(fā)電機廠家應(yīng)能提供產(chǎn)品的CCC認證證書。
（7）柴油發(fā)電機低壓配電柜主要技術(shù)參數(shù)：額定工作電壓380V額定絕緣電壓1000V；
（8）柴油發(fā)電機低壓配電柜的母線額定短時耐受電流應(yīng)為25kA 1秒。柴油發(fā)電機低壓配電柜的母排應(yīng)安裝在絕緣的母排支架上，開關(guān)箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足峰值耐受電流53kA所產(chǎn)生的電動力要求。
（9）柴油發(fā)電機低壓配電柜應(yīng)該可以從箱體的頂部、底部進出線。
（10）柴油發(fā)電機低壓配電柜應(yīng)該有多個模數(shù)高度系列可選擇，建議尺寸：
（11）柴油發(fā)電機低壓配電柜應(yīng)滿足溫升要求，應(yīng)使箱內(nèi)所安裝開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備能自然通風，并且在規(guī)定的溫升范圍內(nèi)正常工作。
（12）柴油發(fā)電機低壓配電柜應(yīng)提供固定式配電解決方案和電機控制解決方案，并且可以混裝在同一臺開關(guān)箱內(nèi)。
（13）相同屬性的保護設(shè)備應(yīng)具有互換性。箱內(nèi)的元件應(yīng)安裝在相應(yīng)的安裝板上。
2、低壓配電柜操作使用
（1）低壓配電柜應(yīng)使用帶模塊化拼裝框架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)在現(xiàn)場的柜體整體拆卸，以方便維護和擴展。開關(guān)箱應(yīng)為功能單元型式，應(yīng)為各種元件提供相應(yīng)的標準安裝方式（安裝板和前面板）。
（2）低壓配電柜結(jié)構(gòu)應(yīng)清晰明確，應(yīng)含有開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備區(qū)、電纜或者母排通道區(qū)等。
（3）低壓配電柜的外部蓋板（門、側(cè)板、后板和頂板）應(yīng)該由冷軋鋼板制作，表面應(yīng)覆有靜電噴涂的環(huán)氧樹脂粉末。
（4）低壓配電柜應(yīng)帶具有開關(guān)設(shè)備前面板功能，即在箱門和開關(guān)設(shè)備之間實現(xiàn)隔離功能。
（5）必須能夠提供在各種環(huán)境溫度和防護等級下的開關(guān)箱內(nèi)銅排的降容表格。母排應(yīng)由電解銅制成，純度不低于99.9％（根據(jù)ISO1337標準定義的CU ETP銅排）。
（6）低壓配電柜應(yīng)能水平（左右）或者垂直（上下）并箱，并且應(yīng)能在側(cè)面增加通道，作為母排通道或者電纜和端子通道。
（7）低壓配電柜的前門板應(yīng)該能快速移除，以方便維護操作。
（8）低壓配電柜能夠提供標準備品備件。
（9）低壓配電柜內(nèi)絕緣材料要求能耐受960度高溫，并且為阻燃材料，應(yīng)能提供相應(yīng)的試驗報告。低壓配電柜的箱門結(jié)構(gòu)應(yīng)為帶鎖定結(jié)構(gòu)的實心門，且能在不使用工具的情況下，快速拆卸和裝
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圖1 柴油發(fā)電機低壓配電柜結(jié)構(gòu)圖 |
圖2 柴油發(fā)電機配電柜三維結(jié)構(gòu)圖 |
三、柴發(fā)輸出配電柜的接入規(guī)范
柴油發(fā)電機所用的配電柜與市電接線如圖3所示，柴發(fā)與配電柜之間的內(nèi)部接線如圖4所示。
1、柴發(fā)與低壓柜接線方式
（1）直接接線法：將柴油發(fā)電機輸出端的電纜直接插入低壓柜的接線端子中。這種接線方式簡單方便，但需要確保電纜連接牢固，否則容易引起發(fā)電機短路故障。
（2）過渡接線箱法：在柴油發(fā)電機輸出端與低壓柜之間增加一個過渡接線箱，通過接線箱將電纜連接。這種接線方式可以方便地進行接線和檢查，也有利于電氣隔離，但需要考慮接線箱的容量和保護措施。
2、柴發(fā)與低壓柜接線材料
（1） 電纜：選擇符合國家標準的電纜，且截面積要符合柴油發(fā)電機的額定功率和電壓要求，以確保電流正常傳輸，同時電纜外部也要加上適當?shù)谋Ｗo措施，以防止被損壞。
（2）接線端子：接線端子也必須符合國家標準，選用質(zhì)量好的銅接線端子，并確保接線端子與電纜之間采用合適的連接方式，以確保接觸面積大，導(dǎo)電性能好。
3、柴發(fā)與低壓柜的保護措施
（1）過電壓保護：在柴油發(fā)電機輸出口加裝過電壓保護裝置，以防止因電力負載突然減少而導(dǎo)致的過電壓現(xiàn)象，從而保護發(fā)電機和低壓柜不受電擊等故障的影響。
（2）過載保護：柴油發(fā)電機在運行過程中需要保持恰當?shù)呢撦d，在負載過大的情況下容易出現(xiàn)過載現(xiàn)象，因此需要在低壓柜中加裝過載保護裝置，以保護發(fā)電機不受過載損害。
（3）聯(lián)鎖保護：在低壓柜中需要設(shè)置柴油發(fā)電機和其他電器設(shè)備之間的聯(lián)鎖保護措施，確保一旦發(fā)現(xiàn)異常情況及時斷開電路，以保證設(shè)備安全。
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圖1 柴油發(fā)電機組低壓配電柜與市電連接圖 |
圖2 柴油發(fā)電機與配電柜接線圖 |
四、影響因素
1、高海拔對開關(guān)設(shè)備的影響
（1）高海拔地區(qū)的主要特征是大氣壓力和空氣密度的降低。在此首先對低氣壓下的一些物理機理進行簡單分析。
表1 海拔高度與大氣壓力、空氣密度、絕對濕度的關(guān)系
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海拔高度(m)
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1000
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2000
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2500
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3000
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4000
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5000
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相對大氣壓
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0.881
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0.774
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0.724
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0.677
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0.591
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0.514
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相對空氣密度
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0.903
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0.813
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0.770
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0.730
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0.653
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0.583
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絕對濕度(g/m³)
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7.64
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5.30
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4.42
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3.68
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3.54
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2.48
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從表1中可以看出，海拔高度每升高1000m，相對大氣壓大約降低約12%，空氣密度降低約10%，絕對濕度隨海拔高度的升高而降低。另外，隨著海拔高度的升高，空氣溫度也在降低，每升高1000m，溫度降低6.5K。空氣密度降低后對中壓電器產(chǎn)品帶來的直接影響表現(xiàn)在兩個方面；一是空氣稀薄后在電場中更容易發(fā)生電離，從而導(dǎo)致絕緣性能的下降；二是空氣稀薄后對流散熱能力下降導(dǎo)致載流體載流能力的下降。
（2）高海拔的修正系數(shù)
高海拔地區(qū)要求對電器產(chǎn)品的工頻耐壓和雷電沖擊耐壓進行修正、對空氣絕緣距離進行修正、對絕緣件的爬距進行修正、對載流體的載流量進行修正。
① 關(guān)于工頻耐壓和雷電沖擊耐壓的修正
根據(jù)GB/T 20626.1-2006《特殊環(huán)境條件高原電工電子產(chǎn)品第1部分：通用技術(shù)要求》中規(guī)定。
② 關(guān)于空氣絕緣距離的修正
在DL404中規(guī)定每升高1000m，空氣絕緣距離增加10%，在GB311.1和GB50060中也有類似的規(guī)定，在實際使用中可以按上述規(guī)定進行修正。實際上空氣絕緣距離只是衡量絕緣性能的指標之一，帶電體的電場優(yōu)化同樣是決定絕緣性能的一個非常重要的因素。
③ 關(guān)于爬距的修正
目前國標里對此沒有明確的規(guī)定，但在實際使用時，高海拔情況下必須對爬距進行修正。通過反復(fù)試驗驗證，發(fā)現(xiàn)海拔每升高100m，爬距增加1%。比如額定電壓為40.5kV的絕緣件在二級污穢情況下表面爬距應(yīng)大于810mm，那么在海拔2000m時，其表面爬距應(yīng)大于891mm，依次類推。
④ 關(guān)于降容的修正
關(guān)于高海拔條件下載流體的降容問題，要考慮每升高1000m氣溫降低約6.5K，同時考慮大氣密度降低引起的對流散熱能力的下降，另外還和設(shè)備內(nèi)的風道設(shè)計密切相關(guān)，在設(shè)計時要綜合考慮。
2、高污穢環(huán)境對電氣設(shè)備的影響
高污穢環(huán)境下需重點考慮產(chǎn)品設(shè)備耐腐蝕、耐潮濕、耐鹽霧的問題，主要體現(xiàn)在兩個方面：
（1）整個電氣回路（一次、二次）和銅排連接的腐蝕；
（2）電氣元件、結(jié)構(gòu)零件的腐蝕。
總結(jié)：
綜上所述，柴油發(fā)電機低壓配電柜的技術(shù)要求主要包括可靠的操作和控制能力、電氣安全要求、良好的散熱和通風設(shè)計、可靠性和穩(wěn)定性、方便的維護和保養(yǎng)要求，以及良好的環(huán)保性能。只有滿足這些要求，才能保證柴油發(fā)電機的安全、可靠運行，提高電力系統(tǒng)的運行效率和供電質(zhì)量。
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