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高壓發電機組
鎖定
高壓發電機組是以國內外優質名牌柴油機為動力，按照國家標準《GB2820工頻柴油發電機組通用技術條件》的規定，並參照《IEC34-I》國際電工委員會旋轉電機標準，選配國內外優質發電機所生產的高壓系列發電機組。
隨着通信設備的集成度越來越高以及數據業務的日益增長，通信樞紐樓的用電量也迅猛增長，需要採用多台大容量發電機組提供備用電源。如果使用傳統的380 V發電機組進行供電，需要耗費大量的電力電纜以及佔用大量的電纜通道空間。而且多台發電機組往往無法在樞紐樓內解決其安裝位置和進排風、排煙、消噪等問題，需要在間隔一定距離的配套機房內安裝，耗費的電纜量和電纜通道更為龐大。故近年來業界提出使用10 kV發電機組作為備用電源，較常規380 V發電機組能夠大幅度節約電力電纜，降低線損，並節省電纜通道和土建費用。在用電量較大的通信樞紐樓或數據中心的建設中，此舉可列為一項重要的備用發電機組解決方案。
高壓發電機組主要分為6 kV和10 kV兩種。這兩種電壓等級在電力行業中被稱為中壓。本教材稱其為高壓，主要是相對於380 V低壓而言的。由於國家電網對於一般工業用户的中壓供電等級均為10 kV，故通信行業使用的高壓機組均為10 kV，因此本教材只介紹10 kV發電機組。
- 中文名
- 高壓發電機組
- 相關標註
- 《IEC34-I》
- 類 別
- 電機組
- 特 點
- 調壓精度高，動態性能好
目錄
高壓發電機組產品特點
高壓發電機組分為柴油、重油兩用，具有調壓精度高，動態性能好，電壓波形畸變小、效率高，結構緊湊，維修方便，工作可靠，使用壽命長，經濟性能好等特點。
高壓發電機組高壓發電機組的應用場景
在一般的通信樞紐中，低壓發電機組就能解決備用電源的問題。而在大型通信樞紐，特別是大型IDC，就比較適合用高壓發電機組。就是説，高壓發電機組適合使用在需要油機保證的負荷較大、柴油機房距離負荷較遠，因而需要大容量機組的場景。高壓發電機組的單機容量都比較大，主要集中在1000kW以上。以卡特皮勒10kV發電機組為例，其單機容量在1500r/min系列中為1000kVA～3100kVA，在1000r/min系列中為2688kVA～7150kVA。
高壓發電機組的應用，引出發電機組與市電的轉換點問題。在380V低壓系統中，發電機組與市電的轉換點自然在低壓側。而對於高壓發電機組而言，仍然在低壓側與市電進行倒換，就會因低壓負載比較分散而產生多處倒換點，使得系統複雜性增加。因此，在使用高壓發電機組的場合，通常採用在高壓側與市電進行倒換的方案。
高壓發電機組並聯運行條件
高壓發電機組投入並列運行的整個過程叫並列，將一台發電機組先運行取來，把電壓送至母線上，而另一台發電機組啓動後，與千億台發電機組並列，在合閘瞬間，發電機組不應出現有害的衝擊電流，轉軸不受到突然的衝擊。合閘後，轉自應能很快的被拉入同步，因此發電機並列必須具備以下條件：
1. 發電機組電壓的有效值與波形必須相同。
2. 兩台發電機電壓的相位相同。
3. 兩台發電機組的頻率必須相同。
4. 兩台發電機組的相序一致。
高壓發電機組高壓發電機組與低壓發電機組的主要技術差異
發電機組一般由發動機、發電機、機組綜合控制系統、油路系統和配電系統組成。通信系統中發電機組的動力部分——柴油發動機或燃氣輪機發動機對高壓機組和低壓機組來説基本無差別；油路系統的配置和燃油量主要和功率有關，故高低壓機組也沒有明顯差異，從而為機組提供冷卻的機組進排風系統的要求無差別。高壓發電機組與低壓發電機組在參數和性能上的差別主要體現在發電機部分和配電系統部分。
1．體積和重量的差異
高壓發電機組使用高壓發電機，電壓等級的提高使得其絕緣要求更高，相應地，發電機部分的體積和重量比低壓機組大。故10kV發電機組整體機身的體積和重量比低壓機組略大。外觀上除發電機部分略有差別外，並無大的不同。
2．接地方式的差異
兩種發電機組的中性點接地方式不同。380V機組繞組為星形接線，一般低壓系統為中性點直接接地系統，故發電機的星形接線中性點設置為可抽出型，在需要使用的時候可直接接地。10kV系統為小電流接地系統，中性點一般不接地或經過接地電阻接地。因此，10kV機組與低壓機組相比需增加電阻櫃、接觸器櫃等中性點配電設備。
3．保護方式的差異
高壓發電機組一般要求裝設電流速斷保護、過負荷保護、接地保護等。當電流速斷保護的靈敏性不符合要求時，可裝設縱聯差動保護。
高壓發電機組在運行中發生接地故障時，對人身和設備產生很大的安全隱患，因此需要設置接地故障保護。
發電機中性點通過電阻接地，當發生單相接地故障時，可檢測到流經中性點的故障電流，通過繼電保護實現跳閘或停機保護。發電機中性點通過電阻接地，可將故障電流限制在發電機允許的損壞曲線內，發電機可帶故障運行。通過接地電阻，可有效地檢測到接地故障，驅動繼電保護動作。高壓發電機組與低壓機組相比需增加電阻櫃、接觸器櫃等中性點配電設備。
高壓發電機組必要時需設置差動保護。
在發電機的定子繞組上提供三相的電流差動保護。通過安裝在發電機每組線圈兩個出線端的電流互感器，測量線圈進出線端的電流差值，以此來判斷線圈絕緣情況。當任意兩相或三相發生短路或接地時，均能在兩個互感器內檢測到故障電流，從而驅動保護。
4．輸出電纜的差異
在相同容量等級下，高壓機組的出線電纜線徑要比低壓機組電纜細得多，故對出線通道的空間佔用要求更低。
5．機組控制系統的差異
低壓機組的機組控制系統一般都可以整合在機身上發電機部分一側，而高壓機組考慮到信號干擾問題，一般需要獨立的機組控制箱，與機組分開佈置。
6．維護要求的差異
高壓發電機組在油路系統和進排風系統等各方面的維護要求與低壓機組相當，但是機組配電為高壓系統，需要維護人員配備高壓上崗證。
表1為高低壓發電機組技術比較表，其中發電機組的容量都為2000kW。
表1 2000kW高低壓發電機組技術對比
序號 | 比較項目 | 380V發電機組 | 10kV發電機組 |
1 | 發動機 | 相同 | 相同 |
2 | 發電機 | 380V | 10kV，絕緣加強，重量和尺寸增加 |
3 | 佔地面積 | 相當 | 相當 |
4 | 安裝方式 | 相同 | 相同 |
5 | 額定電流 | 3800A | 144A |
6 | 機組成本 | 低 | 比低壓略高，約10% |
7 | 配電設備 | 低 | 增加PT櫃及保護，高 |
8 | 中性點設備 | 無 | 一套接觸器櫃和電阻櫃 |
9 | 電力傳輸距離 | 短，需考慮線損和壓降 | 長 |
10 | 供電電纜或母線 | 電流大，線徑粗，布放困難，土建費用高 | 電流小，線徑細，布放方便，土建費用低 |
高壓發電機組高壓發電機組與低壓發電機組的經濟性比較
如果僅考慮機組本身的造價，那麼高壓發電機組的造價比低壓發電機組高10%左右。如果考慮到高壓機組配電電纜少，與市電的倒換點少，並因此節省土建費用，則高壓發電機組的綜合造價要比低壓發電機組低。表2以1800kW機組為例，對高低壓機組的經濟性作粗略對比。
表2 高低壓發電機組經濟性比較
序號 | 分項投資比較 | 高壓發電機組方案（萬元） | 低壓發電機組方案（萬元） |
1 | 機組費用 | 400萬元 | 300萬元 |
2 | 機組配電及控制櫃費用 | 12萬元/台×3台+15萬元（直流操作電源）=51萬元 | 15萬元/台×1台=15萬元 |
3 | 高低壓系統增加設備費用 | 12萬元/台×2台=24萬元 | 30萬元/台×2台=60萬元 |
4 | 設備費用小計 | 475萬元 | 375萬元 |
5 | 機組至進線櫃的電纜費用 | 348.81元/米×30米=1.05萬元 （電纜規格：YJV10kV3×95） | 223.03元/米×（25×30）米=16.73萬元 （電纜規格：RVV1kV1×240） |
6 | 機組饋電櫃至市電油機轉換櫃的電纜費用 | 790.07元/米×（2×100）米=15.80萬元 （電纜規格：YJV10kV3×300） | 223.03元/米×（25×100×2）米=111.52萬元 （電纜規格：RVV1kV1×240） |
7 | 電纜費用小計 | 16.85萬元 | 128.25萬元 |
8 | 合計 | 491.85萬元 | 503.25萬元 |
高壓發電機組冬季啓動技巧
嚴寒時節應進行預熱
柴油發動機在冷啓動時，因不能達到柴油的壓燃温度是影響啓動性能的重要原因。對此，可將熱水加入發動機冷卻系預熱，這是改善啓動性能的有效途徑。具體做法是：連續加熱水（讓水流出缸體），並逐漸提高水温進行預熱。當流出的水温度較高時再關閉放水開關。此外，可用噴燈等明火對油底殼進行加熱，以提高機油的流動性能，以減輕機件的運動阻力。
提高汽缸的密封性能
柴油機與汽油機的區別之一就是壓燃式，因此要求汽缸應有較高的密封性能。冬季冷啓動發動機時，因活塞環與汽缸壁上的機油很少，密封效果不佳，會出現反覆啓動而不能着火運轉的現象。有時因汽缸磨損較重而嚴重影響汽缸的密封性能，使啓動更加困難。對此，可將噴油器拆下，每缸內加入30～40ml機油，以增強汽缸的密封性能，提高壓縮時的壓力。排除油路中的空氣
旋鬆高壓油泵上的放氣螺釘，用手泵油以排淨低壓油路中的空氣；然後，再將高壓油路中的空氣排淨。具體方法是：旋鬆各噴油器上的油管接頭，使油門處在最大供油位置，轉動曲軸，直到各缸噴油器油管接頭出油急促為止。
高壓發電機組防凍工作
1、起動後才加冷卻水。柴油機起動後，機內温度立即升高，如果這時加入冷卻水，汽缸體與汽缸蓋急劇冷卻，就會因冷縮而裂縫。
2、停機後，沒有放冷卻水。機內水凍結成冰，體積增大，發生汽缸體和汽缸蓋脹裂。
3、柴油機運轉時，冷卻水不足或水箱開鍋機温過高，突然加入冷卻水。汽缸體和汽缸蓋過冷收縮也會引起開裂。
4、柴油機長時間運轉，機內温度高，停車後立即放掉高温水。會導致高温零件驟遇冷空氣而開裂。
5、使用減壓機停機，使高温的氣缸蓋突然遇到寒冷空氣而導致開裂。
防止各類汽缸體和汽缸蓋開裂有以下方法：
1、起動柴油機前，應先給水箱加入温熱水，嚴冬季節要灌注熱水2~3次，待放水閥中流出的水約30~50℃時起動為佳。
2、柴油機運轉時間較長時，停機後應等待半個小時左右，機温下降到40~50℃時再放冷卻水。放完水後最好用細鐵絲捅通放水閥開關，防止沉澱物堵塞放水閥。
3、柴油機運轉過熱嚴重缺水時，應讓柴油機低速空轉10~15分鐘，然後再慢慢加入冷卻水。
