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高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的配電系統(tǒng)組成
發(fā)布時間:2024-03-22 02:44:55  ▏閱讀:

 

新聞主題

高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的配電系統(tǒng)

 

摘要:一般來說,高壓柴油發(fā)電機(jī)的輸出電壓在6300V-10.5KV之間,頻率為50Hz或60HZ。為了保證電力質(zhì)量的穩(wěn)定性,各種類型的高壓發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)都必須遵循國際電氣委員會(IEC)制定的標(biāo)準(zhǔn)。高壓配電系統(tǒng)一般由進(jìn)線柜、PT柜、饋線柜和接地電阻柜等組成。其中,進(jìn)線柜由真空斷路器、CT、PT、避雷器、絕緣監(jiān)視和電流、電壓等儀表及后備保護(hù)和差動保護(hù)裝置或繼電器組成。PT柜主要是PT和電壓表等組成。饋線柜由真空斷路器、避雷器、CT、PT、絕緣監(jiān)視裝置和電壓、電流等儀表及后備保護(hù)裝置等組成,接地電阻柜由接地電阻、CT和真空接觸器及電流繼電器等組成。

 

一、影響輸出電壓和頻率的因素

 

      高壓柴油發(fā)電機(jī)組通常采用N+1的冗余備份方式,當(dāng)檢測到兩路市電均失電后,柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)啟動,達(dá)到帶載條件后向10kV并機(jī)母線提供應(yīng)急電源。并機(jī)母線采用分段單母線聯(lián)絡(luò)接線方式,正常情況下發(fā)電機(jī)組同時向兩段并機(jī)母線供電,母線分段開關(guān)斷開。高壓配電系統(tǒng)如圖1所示。

1機(jī)械因素

      高壓柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)械部件受到磨損、松動和疲勞等因素的影響時,往往會導(dǎo)致輸出電壓和頻率的變化。因此,對高壓柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)械部件進(jìn)行定期的維護(hù)檢修,能夠有效提高其輸出電壓和頻率的穩(wěn)定性。

2燃料質(zhì)量

      高壓柴油發(fā)電機(jī)的燃料質(zhì)量也會直接影響其輸出電壓和頻率的穩(wěn)定性。不同質(zhì)量的燃料,其燃燒溫度和速度都會產(chǎn)生一定的差異,進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的輸出電壓和頻率。

3負(fù)載變化

      高壓柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)載大小及其變化也是影響其輸出電壓和頻率穩(wěn)定性的一個重要因素。當(dāng)負(fù)載過大或者突然變化時,可能會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率失去平衡,從而影響相關(guān)設(shè)備的正常工作。

     此外,高壓柴油發(fā)電機(jī)組的日常巡檢也是非常重要的內(nèi)容,包括油機(jī)進(jìn)線柜、出線柜開關(guān)位置、油路系統(tǒng)的自動泵油功能、液位、油機(jī)油水分離器含水情況、機(jī)油液位、冷卻液顏色、設(shè)備異響、進(jìn)氣排風(fēng)系統(tǒng)、 噪音、冬季低溫環(huán)境下的水套加熱系統(tǒng)等方面的檢查。

 

10KV柴油發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)架構(gòu)圖.png

圖1  10KV柴油發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)架構(gòu)圖

 

二、高壓柴發(fā)的配電系統(tǒng)組成

 

      一個高壓柴油發(fā)電機(jī)組所配備的供電系統(tǒng)中開關(guān)柜的方案主要有進(jìn)線柜、并機(jī)柜、饋線柜、接地電阻柜、PT電壓互感器柜、雙電源轉(zhuǎn)換柜等組成。當(dāng)然,并不是每個供電系統(tǒng)所有的方案都有,一般都是由各個方案排列組合而成。

1.進(jìn)線柜

(1)一般采用金屬鎧裝抽出式開關(guān)柜。該開關(guān)柜采取中置式布置,是目前國內(nèi)12kV 成套配電設(shè)備市場中用量最大、技術(shù)性能較高的一種產(chǎn)品。

(2)高壓發(fā)電機(jī)組出口開關(guān)一般配置抽出式空氣斷路器。

(3)發(fā)電機(jī)組保護(hù)裝置配置差動保護(hù)裝置及后備保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)組的差動、過電流、過電壓及定子接地等故障保護(hù)。

(4)智能操作顯示裝置(可選配):具備溫濕度控制器(配套負(fù)載)、帶電顯示器,遠(yuǎn)方/就地,分/和閘,儲能等功能。

(5)對于發(fā)電機(jī)組并機(jī)設(shè)計時,進(jìn)線柜不需要配置接地刀開關(guān)。

2PT柜

      PT柜主要由殼體、手車、電壓互感器、熔斷器、避雷器、帶電顯示器等組成,結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中,電壓互感器有多種接線方式,比如VV接線、YY接線,還有帶開口三角的接線。圖3就是帶開口三角的YY接線。

(1)對母線電壓進(jìn)行采集,供發(fā)電機(jī)組同期測量使用。

(2)作為機(jī)房低壓用電設(shè)備電源,選型時需要根據(jù)后端負(fù)載的容量進(jìn)行選型。每臺發(fā)電機(jī)組進(jìn)線開關(guān)柜均配置小母線PT,用于發(fā)電機(jī)自身輸出電的測量。

 

高壓發(fā)電機(jī)組PT柜結(jié)構(gòu)組成示意圖.png

圖2  高壓發(fā)電機(jī)組PT柜結(jié)構(gòu)組成示意圖

高壓柴發(fā)機(jī)組PT柜元器件接線圖.png

圖3  高壓柴發(fā)機(jī)組PT柜元器件接線圖

 

3.饋線柜

      饋線就是供電線,饋線是總的說法,出線是對于饋線柜而言的。若從負(fù)載來看,饋線柜的出線也是向它供電的線,也可稱為饋線。饋線柜是將線路重新分配的接線柜。

      所謂的饋電柜,就是通過該柜子把電能饋出(分配)給不同負(fù)荷(用戶)的電力配電裝置。電源從進(jìn)線柜進(jìn)入,通過母排給幾個饋線柜配電,饋線柜將電源送至各用電設(shè)備;饋線柜屬于配電柜,配電柜是一個非?;\統(tǒng)的名稱,只要和配電沾邊的,都可以叫配電柜。

4.接地電阻柜

(1)當(dāng)單機(jī)運(yùn)行時,采取中性點(diǎn)經(jīng)低電阻的接地方式,如圖4所示。

(2)當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行時,采取中性點(diǎn)經(jīng)開關(guān)或真空接觸器裝置后并聯(lián)接入的接地電阻方式,如圖5所示。

(3)當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(例如電網(wǎng)部分短路或開路等),配電系統(tǒng)中性點(diǎn)將產(chǎn)生偏移,此時中性點(diǎn)接地電阻將輸出配電系統(tǒng)中性點(diǎn)強(qiáng)制接地,并限制其故障電流,使電力系統(tǒng)有時間進(jìn)行檢測、診斷、保護(hù)和切換,從而避免了線路或設(shè)備可能遭受的損壞。由于中性點(diǎn)電阻能吸附大量的諧振能量,在有電阻器的接地方式中,從根本上抑制了系統(tǒng)諧振過電壓的產(chǎn)生。

5雙電源轉(zhuǎn)換柜

 

      通常,用于應(yīng)急供電的柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)處于自啟動狀態(tài),用于備用電源的可不受此限制。當(dāng)市電中斷時,應(yīng)急的柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)立即啟動,高壓柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)在60s內(nèi)供電。

(1)每段市電母線上的控制器監(jiān)測本段母線市電電源進(jìn)線前的PT狀態(tài),當(dāng)同組兩路市電電源進(jìn)線前的PT均失電、且市電電源進(jìn)線開關(guān)無保護(hù)分閘時,延時5 s發(fā)出發(fā)電機(jī)組啟動信號至發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)。

(2)發(fā)電機(jī)并機(jī)控制系統(tǒng)同時接收到同組兩臺市電母線上的控制器發(fā)來的啟動信號后,所有發(fā)電機(jī)組啟動,并在應(yīng)急母線上完成并機(jī),并機(jī)發(fā)電機(jī)組臺數(shù)達(dá)到7臺(可根據(jù)負(fù)荷調(diào)整數(shù)量)時,發(fā)電機(jī)組完成并機(jī),并機(jī)控制系統(tǒng)閉合并機(jī)母線上的饋電開關(guān),并機(jī)母線向市電母線輸出電能。

(3)市電母線上控制器監(jiān)測到備用電源進(jìn)線開關(guān)前PT帶電后,延時2 s發(fā)出信號斷開本段母線上的市電進(jìn)線開關(guān),斷開本段母線上次要變壓器的饋電開關(guān),保留一路主要變壓器饋電開關(guān)在線,延時2 s閉合本段母線上的備用電源進(jìn)線開關(guān)。

(4)每延時5 s,閉合本段母線上饋電至任意一組的次要變壓器饋電開關(guān)。此時,完成市電電源向備用電源的切換和備用電源分步加載過程。

(5)市電電源向備用電源的切換和備用電源分步加載完成后,在與供電單位確定其他市電電源無失電風(fēng)險時,備用電源可根據(jù)實(shí)際負(fù)載需要適當(dāng)退出部分柴發(fā)機(jī)組(可由機(jī)組功率管理模塊自動控制完成)。

(6)市電恢復(fù)后,手動恢復(fù)到市電供電狀態(tài)。若柴發(fā)機(jī)組測試時任意2路市電失電,此時應(yīng)為手動操作,不涉及控制邏輯。

6.并機(jī)自啟動裝置

      備用電源設(shè)置并機(jī)控制系統(tǒng),并機(jī)控制系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)組設(shè)備供應(yīng)商深化設(shè)計。并機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個備用電源系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。每段市電配電母線處設(shè)置一臺控制器:

(1)控制功能可由PLC實(shí)現(xiàn),也可由綜保繼電器實(shí)現(xiàn)。控制器具備自動、手動功能,備用電源系統(tǒng)啟動測試功能。

(2)市電電源的兩臺控制器具備通信功能,以實(shí)現(xiàn)相互監(jiān)視運(yùn)行和故障狀態(tài);同步控制信號,確保同組兩段母線相同電源類型的進(jìn)線開關(guān)和饋電至同組變壓器的兩個饋電開關(guān)同時分閘或合閘。

(3)控制器監(jiān)視和控制功能至少應(yīng)包括(1#和2#市電同理):

① 監(jiān)測市電電源進(jìn)線前PT201A的狀態(tài),通過PT201A監(jiān)測市電電源進(jìn)線狀態(tài)。

② 監(jiān)測市電電源進(jìn)線開關(guān)S201A的手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵_關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S201A分合閘。

③ 監(jiān)測備用電源進(jìn)線前PT211A的狀態(tài),通過PT211A監(jiān)測備用電源進(jìn)線狀態(tài)。

④ 監(jiān)測備用電源進(jìn)線開關(guān)S211A的手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵?,開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S211A分合閘。

⑤ 監(jiān)測饋線開關(guān)S212A手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵?,開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S212A分合閘。

⑥ 監(jiān)測饋線開關(guān)S213A手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵_關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S213A分合閘。

⑦ 監(jiān)測饋線開關(guān)S214A手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵?,開關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S214A分合閘。

⑧ 監(jiān)測饋線開關(guān)S215A手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵_關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S215A分合閘。

⑨ 監(jiān)測饋線開關(guān)S216A手車位置(試驗、工作)、開關(guān)位置狀態(tài)(閉合、分?jǐn)啵_關(guān)保護(hù)動作分閘信號、故障狀態(tài);控制S216A分合閘。

⑩ 控制器PLC - A發(fā)送發(fā)電機(jī)組啟動信號給發(fā)電機(jī)組并機(jī)控制系統(tǒng)。

 

高壓柴發(fā)機(jī)組接地電阻柜內(nèi)部接線圖.png

圖4  高壓柴發(fā)機(jī)組接地電阻柜內(nèi)部接線圖

高壓柴油發(fā)電機(jī)組接地示意圖.png

圖5  高壓柴油發(fā)電機(jī)組接地原理圖

 

總結(jié):

      不同用途對用電可靠性的要求不同,直接關(guān)系到高壓發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)的建設(shè)投資和運(yùn)營成本,供配電系統(tǒng)應(yīng)做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。本文中配電設(shè)計對市電、發(fā)電及UPS電源進(jìn)行合理、充分組合,引入PT柜等先進(jìn)設(shè)備,使柴油發(fā)電機(jī)組在市電停電,設(shè)備故障、檢修,線路故障、檢修等各種情況下正常運(yùn)行,保證可靠性高的、建設(shè)成本高的供配電系統(tǒng)向重要的負(fù)荷供電,從而兼顧了高壓供電可靠性和建設(shè)成本。


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