柴油发电机方案

高压柴油发电机组技术方案

一、概述

伴随着机房的扩容，作为备用电源的柴油发电机组容量要求越来越大，需多台大功率柴油发电机组并网才能满足负荷的要求，而且机房与实际使用负载间距离也越来越远，采用传统的多台低压柴油发电机组并联运行暴露出多项运行和传输的缺陷，为了能够更加安全、可靠地运行，采用高压机组是一种更好的选择。

高压机组应用于冶金企业、机场、数据中心等应急备用电源系统，因机组的输出电压10kV与原供电系统电压一致，可直接接入供电系统，省去了大笔供配电系统的设备投资。同时由于机组的输出电压高，输出电流小，在动力传输过程功率损失最小，适合远距离输送。高压输电电流相当于低压输电电流的1/26。

50Hz高压柴油发电机组主要电压等级有：6kV、6.3kV、6.6kV、10kV、10.5kV、11kV等，单台机组功率一般在1000kW以上，多台机组并联使用。

高压柴油发电机组与低压柴油发电机组分析比较

二、高压柴油发电机组应用

根据上述高低压柴油发电机组的应用特点，在容量要求较大和送电距离较远的应用场合，高压柴油发电机组具有大容量、远距离供电，机房集中建设、可靠性强、配套配电系统简单等明显优点，是大容量机组选型应用的必然趋势，高压柴油发电机组已经在银行、数据中心、冶金、民航等领域进行了大量的应用。

三、高压柴油发电机组的结构特点

高压柴油发电机组的结构分为：柴油发动机、交流发电机、高压开关柜、接地电阻柜、PT柜、并机柜及出线柜和集中控制台等部分。

3.1交流发电机

1、无刷自励式，H级绝缘，可耐温180℃，为发电机在恶劣环境中运行提供保障；

2、机座为钢制焊接结构，端盖为铸件，安装结构型式有单轴承和双轴承两种；

3、定子是2/3节距绕制，能有效抑制输出电压的波形畸变，及减少磁场发热；

4、转子装配前经过动平衡，完善的阻尼绕组帮助减少非恒定负荷下的电压偏差和热量；

5、励磁机转子的输出功率通过三相全波式整流器输给主机转子，该整流器由一浪涌抑制器保护，以免由诸如短路或者并联时相位失步而引起的冲击造成损坏；

3.2高压开关柜

高压并机开关柜由一组高压开关柜组成，主要组成部分为发电机进线柜及PT柜、出线柜。并机柜及出线柜装设综合保护装置及差动保护装置有效的保护机组及设备安装稳定运行。安装于高压柜上的综合保护器带有通用RS232、MODBUS通讯协议接口，用户可以根据需要对整个并机系统的电能实时参数进行采集，进行集中监控、归档管理。

高压开关柜断路器：ABB高压断路器、三菱高压断路器

3.3接地电阻柜

接地电阻柜系列中性点接地电阻采用的是电阻专用的原装进口不锈钢合金材料，其材料具有接地电阻要求的热力及电气性能，做到耐受高温、电阻率高及

电阻温度系数小等性能，同时又具有抗拉强度高，机械性能稳定及高韧性的特点，从而保证了系统发生单相接地故障时系统接地故障的灵敏度和可靠性，进而提高了系统的可靠运行水平和系统稳定性。

柜内接地变压器采用干式变压器。

3.4控制系统和综保系统简述

高压机组控制系统主要由高压开关柜和集中控制台两大部分组成。高压开关柜可设于专门的配电室集中管理，集中控制台可以安装于中央控制室。安装于高压开关柜上的综合保护器及集中控制台上的8808控制屏都带有通用RS232、MODBUS通讯协议接口，用户可以根据需要对整个控制系统的实时数据进行采集，进行集中监控、归档管理。

高压8808智能控制系统主要由发电机进线柜（并机柜）及PT柜、出线柜组成。8808智能主控制器本身已经集成了全面的发电机组保护功能，已经满足了机组本身及其附属设备的基本保护需求。

作为后备冗余保护，用户可根据项目实际需要及操作习惯，在并机柜上可选装综合保护装置(可选项)及差动保护装置(可选项)，在出线柜上可选装综合保护装置(可选项)，有效的保护机组及设备安装稳定运行。

3.5差动保护

差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。

差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。

发电机差动保护装置：T2900（丹麦SELCO公司）、P922＆P12X(法国ALSTOM)

3.6接地保护系统

当电力系统出现故障时(例如电网部分短路或开路等)，配电系统中性点将产生偏移，此时中性点接地电阻将输出配电系统中性点强制接地，并限制其故障电流，使电力系统有时间进行检测、诊断、保护和切换，从而避免了线路或设备可能遭受的损坏。由于中性点电阻能吸附大量的谐振能量，在有电阻器的接地方式中，从根本上抑制了系统谐振过电压。中性点接地电阻在电力输配电系统正常工作时电流很小，而当电力系统发生故障时，流过中性点接地电阻的电流很大，时间很短，它通常用于短时工作制。

中性点接地电阻设计依照ANSI/IEEE32.1972 和IEC625 以及相关标准。

当多台机组并机时，所有机组的中性点电阻都必须经高压真空接触器自动控制其投入及退出，并与市电开关和其余机组开关之间进行联锁。当市电带载时，所有机组的中性点电阻经高压真空接触器闭合；当市电故障，机组启动带载时，运行机组中，只能有一台的零线中性点电阻经高压真空接触器闭合到接地点，其余运行机组及未运行机组的中性点电阻均必须经高压真空接触器与接地点断开。

四、高压机组特性及试验项目：

4.1高压机组特性

--额定电压从400V－13800V

--启动性能稳定、波动小、承受冲击能力强

--可以承受超大功率负载的一次性投入

--一次性加载时电压降小

--可承受突加感性负载

--一次性大功率卸载时不飞车

--电子调速、转速稳定、反应时间短，动作准确性能高

--永磁无刷交流高发电机

--自动电压调节、瞬间强励磁功能

--输出波形完美无谐波

--抗电磁干扰能力强

--允许瞬时过载大电流

--F级绝缘，F级温升，安全等级高

4.2主要试验项目：

1.绕阻的绝缘电阻和直流电阻

2.定子绕阻的的泄漏电流、直流耐压和交流耐压

3.转子绕阻的交流耐压

4.极性与连接

5.定子铁芯检查试验（3KV或500KW以上电机）

6.空载电流及空载损耗

五、项目实施分析：

5.1高压电缆头制作

高压电缆头制作应按规范进行，连接的电缆头需要进行电缆头耐压试验。5.2高压开关柜制作

高压开关柜的制作需要配备设备、人员和场地等，按照规范进行加工，目前公司尚不具备生产高压开关柜的能力。委托外协单位完成是较佳的选择。

5.3高压机组的检验

除了按标准检验高压机组的绝缘、耐压等项目外，检验项目还包括：外观检查、绝缘试验、耐压试验和连续负载运行试验等，需要完善检验设备和检验方法，检验设备：高压机组定期负载试验的干式变压器、假负载等；仍需要按照标准检验项目对机组的性能进行检验、调试。