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高压发电机组
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  高压发电机组是以国内外优质名牌柴油机为动力,按照国家标准《GB2820工频柴油发电机组通用技术条件》的规定,并参照《IEC34-I》国际电工委员会旋转电机标准,选配国内外优质发电机所生产的高压系列发电机组。

  随着通信设备的集成度越来越高以及数据业务的日益增长,通信枢纽楼的用电量也迅猛增长,需要采用多台大容量发电机组提供备用电源。如果使用传统的380 V发电机组进行供电,需要耗费大量的电力电缆以及占用大量的电缆通道空间。而且多台发电机组往往无法在枢纽楼内解决其安装位置和进排风、排烟、消噪等问题,需要在间隔一定距离的配套机房内安装,耗费的电缆量和电缆通道更为庞大。故近年来业界提出使用10 kV发电机组作为备用电源,较常规380 V发电机组能够大幅度节约电力电缆,降低线损,并节省电缆通道和土建费用。在用电量较大的通信枢纽楼或数据中心的建设中,此举可列为一项重要的备用发电机组解决方案。

  高压发电机组主要分为6 kV和10 kV两种。这两种电压等级在电力行业中被称为中压。本教材称其为高压,主要是相对于380 V低压而言的。由于目前国家电网对于一般工业用户的中压供电等级均为10 kV,故通信行业使用的高压机组均为10 kV,因此本教材只介绍10 kV发电机组。

  高压发电机组分为柴油、重油两用,具有调压精度高,动态性能好,电压波形畸变小、效率高,结构紧凑,维修方便,工作可靠,使用寿命长,经济性能好等特点。

  在一般的通信枢纽中,低压发电机组就能解决备用电源的问题。而在大型通信枢纽,特别是大型IDC,就比较适合用高压发电机组。就是说,高压发电机组适合使用在需要油机保证的负荷较大、柴油机房距离负荷较远,因而需要大容量机组的场景。高压发电机组的单机容量都比较大,主要集中在1000kW以上。以卡特皮勒10kV发电机组为例,其单机容量在1500r/min系列中为1000kVA~3100kVA,在1000r/min系列中为2688kVA~7150kVA。

  高压发电机组的应用,引出发电机组与市电的转换点问题。在380V低压系统中,发电机组与市电的转换点自然在低压侧。而对于高压发电机组而言,仍然在低压侧与市电进行倒换,就会因低压负载比较分散而产生多处倒换点,使得系统复杂性增加。因此,在使用高压发电机组的场合,通常采用在高压侧与市电进行倒换的方案。

  高压发电机组投入并列运行的整个过程叫并列,将一台发电机组先运行取来,把电压送至母线上,而另一台发电机组启动后,与千亿台发电机组并列,在合闸瞬间,发电机组不应出现有害的冲击电流,转轴不受到突然的冲击。合闸后,转自应能很快的被拉入同步,因此发电机并列必须具备以下条件:

  发电机组一般由发动机、发电机、机组综合控制系统、油路系统和配电系统组成。通信系统中发电机组的动力部分——柴油发动机或燃气轮机发动机对高压机组和低压机组来说基本无差别;油路系统的配置和燃油量主要和功率有关,故高低压机组也没有明显差异,从而为机组提供冷却的机组进排风系统的要求无差别。高压发电机组与低压发电机组在参数和性能上的差别主要体现在发电机部分和配电系统部分。

  高压发电机组使用高压发电机,电压等级的提高使得其绝缘要求更高,相应地,发电机部分的体积和重量比低压机组大。故10kV发电机组整体机身的体积和重量比低压机组略大。外观上除发电机部分略有差别外,并无大的不同。

  两种发电机组的中性点接地方式不同。380V机组绕组为星形接线,一般低压系统为中性点直接接地系统,故发电机的星形接线中性点设置为可抽出型,在需要使用的时候可直接接地。10kV系统为小电流接地系统,中性点一般不接地或经过接地电阻接地。因此,10kV机组与低压机组相比需增加电阻柜、接触器柜等中性点配电设备。

  高压发电机组一般要求装设电流速断保护、过负荷保护、接地保护等。当电流速断保护的灵敏性不符合要求时,可装设纵联差动保护。

  高压发电机组在运行中发生接地故障时,对人身和设备产生很大的安全隐患,因此需要设置接地故障保护。

  发电机中性点通过电阻接地,当发生单相接地故障时,可检测到流经中性点的故障电流,通过继电保护实现跳闸或停机保护。发电机中性点通过电阻接地,可将故障电流限制在发电机允许的损坏曲线内,发电机可带故障运行。通过接地电阻,可有效地检测到接地故障,驱动继电保护动作。高压发电机组与低压机组相比需增加电阻柜、接触器柜等中性点配电设备。

  在发电机的定子绕组上提供三相的电流差动保护。通过安装在发电机每组线圈两个出线端的电流互感器,测量线圈进出线端的电流差值,以此来判断线圈绝缘情况。当任意两相或三相发生短路或接地时,均能在两个互感器内检测到故障电流,从而驱动保护。

  在相同容量等级下,高压机组的出线电缆线径要比低压机组电缆细得多,故对出线通道的空间占用要求更低。

  低压机组的机组控制系统一般都可以整合在机身上发电机部分一侧,而高压机组考虑到信号干扰问题,一般需要独立的机组控制箱,与机组分开布置。

  高压发电机组在油路系统和进排风系统等各方面的维护要求与低压机组相当,但是机组配电为高压系统,需要维护人员配备高压上岗证。

  如果仅考虑机组本身的造价,那么高压发电机组的造价比低压发电机组高10%左右。如果考虑到高压机组配电电缆少,与市电的倒换点少,并因此节省土建费用,则高压发电机组的综合造价要比低压发电机组低。表2以1800kW机组为例,对高低压机组的经济性作粗略对比。

  柴油发动机冷启动时,因不能达到柴油的压燃温度是影响启动性能的重要原因。对此,可将热水加入发动机冷却系预热,这是改善启动性能的有效途径。具体做法是:连续加热水(让水流出缸体),并逐渐提高水温进行预热。当流出的水温度较高时再关闭放水开关。此外,可用喷灯等明火对油底壳进行加热,以提高机油的流动性能,以减轻机件的运动阻力。

  柴油机与汽油机的区别之一就是压燃式,因此要求汽缸应有较高的密封性能。冬季冷启动发动机时,因活塞环与汽缸壁上的机油很少,密封效果不佳,会出现反复启动而不能着火运转的现象。有时因汽缸磨损较重而严重影响汽缸的密封性能,使启动更加困难。对此,可将喷油器拆下,每缸内加入30~40ml机油,以增强汽缸的密封性能,提高压缩时的压力。排除油路中的空气

  旋松高压油泵上的放气螺钉,用手泵油以排净低压油路中的空气;然后,再将高压油路中的空气排净。具体方法是:旋松各喷油器上的油管接头,使油门处在最大供油位置,转动曲轴,直到各缸喷油器油管接头出油急促为止。

  1、起动后才加冷却水。柴油机起动后,机内温度立即升高,如果这时加入冷却水,汽缸体与汽缸盖急剧冷却,就会因冷缩而裂缝。

  2、停机后,没有放冷却水。机内水冻结成冰,体积增大,发生汽缸体和汽缸盖胀裂。

  3、柴油机运转时,冷却水不足或水箱开锅机温过高,突然加入冷却水。汽缸体和汽缸盖过冷收缩也会引起开裂。

  4、柴油机长时间运转,机内温度高,停车后立即放掉高温水。会导致高温零件骤遇冷空气而开裂。

  1、起动柴油机前,应先给水箱加入温热水,严冬季节要灌注热水2~3次,待放水阀中流出的水约30~50℃时起动为佳。

  2、柴油机运转时间较长时,停机后应等待半个小时左右,机温下降到40~50℃时再放冷却水。放完水后最好用细铁丝捅通放水阀开关,防止沉淀物堵塞放水阀。

  3、柴油机运转过热严重缺水时,应让柴油机低速空转10~15分钟,然后再慢慢加入冷却水。