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    应急柴油发电机的接地选择与容量计算实例,详细简单又实用!

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    发表于 2020-12-31 10:07:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
      应急柴油发电机的接地选择与容量计算实例,详细简单又实用!
      网络 电气设计圈
      柴油发电机是电力系统中最重要的设备之一,主要用于重要场所,在紧急情况或事故停电后瞬间停电,通过应急发电机组迅速恢复并延长一段供电时间。这类用电负荷称为一级负荷。对断电时间有严格要求的设备、仪表及计算机系统,除配备发电机外还应设电池或UPS供电。今天我们来学习一下应急柴油发电机的接地选择与容量计算实例。
      一、发电机中性点接地方式
      发电机中性点接地方式与定子单相接地故障电流的大小、定子绕组的过电压、定子接地保护的实现等因素有关。
      随着我国电力系统的飞速发展,早期采用的中性点不接地方式已不能满足需要。因此,又出现了多种中性点接地方式,在这里我们就来介绍下采用最广泛的几种主要接地方式。
      1. 发电机中性点不接地
      一般10MW以下机组,可以满足发电机电压回路对电容电流的要求,采用中性点不接地方式。采用此种方式,接地故障的指示信号可以由三相五柱式电压互感器开口三角线圈零序电压给出,也可采用三个单相电压互感器提供零序电压。
      2. 发电机中性点经接地变高阻接地
      这是目前应用比较广泛的一种接地方式,接地变压器的原边接中性点与地之间,副边接上一个小电阻,经变压器的高变比变换后,反映到高压侧为一阻值放大的电阻,这样就构成了高电阻接地,同时电阻的造价却大大降低。这种接地方式会导致单相接地电流的增大,为保证发电机的安全,就必须使定子接地保护动作于跳闸。
      3. 发电机中性点经消弧线圈接地
      当发电机电容电流较大时,一般采用中性点经消弧线圈接地,这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭,而且接地电流若烧坏定子铁芯时难以修复。消弧线圈是一种带铁芯的可调电感线圈。可避免电弧重燃而造成间隙性接地过电压, 最终使接地点电弧自动熄灭,防止了大接地电流烧毁定子线圈和铁心。使发电机能带单相接地故障电流运行一段时间,提高系统可靠性,也便于维修人员排除故障。
      二、发电机中性点接地方式的综合选择
      在我国,大中型发电机中性点接地方式主要有接地变接地和消弧线圈接地,由于其特点和特性各不同,所以中性点接地方式的选择应具体问题具体分析,考虑以下几点因素综合选择。
      1. 接地故障电流问题
      接地变高阻接地故障电流较大,一般认为是接地电容电流的倍,一般要比消弧线圈接地故障电流要大。接地装置就是要限制接地故障电流,这样来说势必不如消弧线圈接地,但是故障电流增大,保护灵敏度和可靠性就得到了提高,对防止发电机定子接地故障扩大化所起到的作用和消弧线圈是一样的。
      消弧线圈接地故障电流小,往往可以继续运行一段时间。但是电压的升高加快了绝缘的老化,如果没有在短时间内找到并排除故障点,有可能造成故障的扩大。
      2. 过电压问题
      对于过电压,从他们研究数据来看,消弧线圈接地比接地变高阻接地要逊色一些,实际上我国发电机中性点消弧线圈接地都采用欠补偿,没有针对的谐振接地情况,所以不能断言孰优孰劣。
      三、柴油发电机容量的计算与实例
      1. 设计依据
      (1)GB51348-2019 民用建筑电气设计标准(2)12SDX101-2民用建筑电气设计计算及示例
      2. 设计原则
      (1)机组容量与台数应根据应急或备用负荷大小以及单台电动机最大启动容量等综合因素确定。当应急或备用负荷较大时, 可采用多机并列运行,应急柴油发电机组并机台数不宜超过4台,备用柴油发电机组并机台数不宜超过7台。额定电压为 230V/400V的机组并机后总容量不宜超过3000kW。当受并机条件限制时,可实施分区供电。
      (2)方案及初步设计阶段,应急柴油发电机组容量可按配电变压器总容量的10%~20%进行估算。施工图设计阶段,宜按下列方法计算的最大容量确定:
      1)按需要供电的稳定负荷来计算发电机容量;2)按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要,计算发电机容量;3)按启动电动机时,发电机母线允许电压降计算发电机容量。
      (3)备用柴油发电机组容量的选择,应按工作电源所带全部容量或一级二级负荷容量确定。
      (4)当有电梯负荷时,在全电压启动最大容量笼型电动机情况下,发电机母线电压不应低于额定电压的80%;当无电梯负荷时,其母线电压不应低于额定电压的75%。当条件允许时, 电动机可采用降压启动方式。
      (5)当多台机组需要并机时,应选择型号、规格和特性相同的机组和配套设备。
      (6)宜选用高速柴油发电机组和无刷励磁交流同步发电机,配自动电压调整装置。选用的机组应装设快速自启动装置和电源 自动切换装置。
      (7)当发电机房设置不能满足周边环境噪声要求时,宜选择自带消声处理装置的发电机组。
      (8)柴油发电机组的单机容量,额定电压为3kV~10kV时不宜超过2400kW,额定电压为1kV以下时不宜超过1600kW。
      (9)3kV~10kV高压发电机组的电压等级宜与用户侧供电电压等级一致。
      3. 柴发容量计算方法
      (1)按稳定负荷来计算发电机容量
      (2)按尖峰负荷计算发电机容量
      式中:
      SG2—按尖峰负荷计算发电机容量(kVA);Sm—最大的单台电动机或成组电动机的启动容量(kVA);S’c—除最大启动电动机以外的其它用电设备的视在计算容量之和(kVA);因尖峰负荷造成电压、频率降低而导致电动机功率下降的系数取0.95,发电机允许短时过载系数取1.4。
      (3)按发电机母线允许压降计算发电机容量
      (4)电动机的最大启动容量
      式中:
      Qq—电动机最大启动容量(kVA);Se—电动机额定功率(kW);Ki—全压启动电流倍数,取6.5;C—启动方式电压降系数,全压启动取1,星三角启动取0.58。△U%—线路末端电压降百分比,取20%。
      (5)按以上三种方法计算并选择其中容量最大者。
      4. 容量计算实例
      某一项目,总负荷计算功率500kW,其中最大的单台电动机功率为75kW,试计算柴油发电机容量?
      (1)电动机的最大启动容量Qq=75×6.5×[1×(1-20%)]×2=780kVA;
      (2)按稳定负荷来计算发电机容量SG1=500×1.53=765kVA;
      (3)按尖峰负荷计算发电机容量SG2=0.68×(780+500-75)=819.4kVA;
      (4)按发电机母线允许压降计算发电机容量SG3=0.8×780=624kVA。
      综合以上计算,柴油发电机的容量应不低于820kVA。

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