柴油發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，主要用于重要場所，在緊急情況或事故停電后瞬間停電，通過應(yīng)急發(fā)電機(jī)組迅速恢復(fù)并延長一段供電時間。這類用電負(fù)荷稱為一級負(fù)荷。對斷電時間有嚴(yán)格要求的設(shè)備、儀表及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，除配備發(fā)電機(jī)外還應(yīng)設(shè)電池或UPS供電。今天我們來學(xué)習(xí)一下應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的接地選擇與容量計(jì)算實(shí)例。

　　一、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式

　　發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式與定子單相接地故障電流的大小、定子繞組的過電壓、定子接地保護(hù)的實(shí)現(xiàn)等因素有關(guān)。

　　隨著我國電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，早期采用的中性點(diǎn)不接地方式已不能滿足需要。因此，又出現(xiàn)了多種中性點(diǎn)接地方式，在這里我們就來介紹下采用最廣泛的幾種主要接地方式。

　　1. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地

　　一般10MW以下機(jī)組，可以滿足發(fā)電機(jī)電壓回路對電容電流的要求，采用中性點(diǎn)不接地方式。采用此種方式，接地故障的指示信號可以由三相五柱式電壓互感器開口三角線圈零序電壓給出，也可采用三個單相電壓互感器提供零序電壓。

　　2. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變高阻接地

　　這是目前應(yīng)用比較廣泛的一種接地方式，接地變壓器的原邊接中性點(diǎn)與地之間，副邊接上一個小電阻，經(jīng)變壓器的高變比變換后，反映到高壓側(cè)為一阻值放大的電阻，這樣就構(gòu)成了高電阻接地，同時電阻的造價卻大大降低。這種接地方式會導(dǎo)致單相接地電流的增大，為保證發(fā)電機(jī)的安全，就必須使定子接地保護(hù)動作于跳閘。

　　3. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

　　當(dāng)發(fā)電機(jī)電容電流較大時，一般采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，這主要考慮接地電流大到一定程度時接地點(diǎn)電弧不能自動熄滅，而且接地電流若燒壞定子鐵芯時難以修復(fù)。消弧線圈是一種帶鐵芯的可調(diào)電感線圈?？杀苊怆娀≈厝级斐砷g隙性接地過電壓,
最終使接地點(diǎn)電弧自動熄滅，防止了大接地電流燒毀定子線圈和鐵心。使發(fā)電機(jī)能帶單相接地故障電流運(yùn)行一段時間，提高系統(tǒng)可靠性，也便于維修人員排除故障。

　　二、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式的綜合選擇

　　在我國，大中型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式主要有接地變接地和消弧線圈接地，由于其特點(diǎn)和特性各不同，所以中性點(diǎn)接地方式的選擇應(yīng)具體問題具體分析，考慮以下幾點(diǎn)因素綜合選擇。

　　1. 接地故障電流問題

　　接地變高阻接地故障電流較大，一般認(rèn)為是接地電容電流的倍，一般要比消弧線圈接地故障電流要大。接地裝置就是要限制接地故障電流，這樣來說勢必不如消弧線圈接地，但是故障電流增大，保護(hù)靈敏度和可靠性就得到了提高，對防止發(fā)電機(jī)定子接地故障擴(kuò)大化所起到的作用和消弧線圈是一樣的。

　　消弧線圈接地故障電流小，往往可以繼續(xù)運(yùn)行一段時間。但是電壓的升高加快了絕緣的老化，如果沒有在短時間內(nèi)找到并排除故障點(diǎn)，有可能造成故障的擴(kuò)大。

　　2. 過電壓問題

　　對于過電壓，從他們研究數(shù)據(jù)來看，消弧線圈接地比接地變高阻接地要遜色一些，實(shí)際上我國發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)消弧線圈接地都采用欠補(bǔ)償，沒有針對的諧振接地情況，所以不能斷言孰優(yōu)孰劣。

　　三、柴油發(fā)電機(jī)容量的計(jì)算與實(shí)例

　　1. 設(shè)計(jì)依據(jù)

　　(1)GB51348-2019 民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　(2)12SDX101-2民用建筑電氣設(shè)計(jì)計(jì)算及示例

　　2. 設(shè)計(jì)原則

　　(1)機(jī)組容量與臺數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)急或備用負(fù)荷大小以及單臺電動機(jī)最大啟動容量等綜合因素確定。當(dāng)應(yīng)急或備用負(fù)荷較大時,
可采用多機(jī)并列運(yùn)行，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺數(shù)不宜超過4臺，備用柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺數(shù)不宜超過7臺。額定電壓為
230V/400V的機(jī)組并機(jī)后總?cè)萘坎灰顺^3000kW。當(dāng)受并機(jī)條件限制時，可實(shí)施分區(qū)供電。

　　(2)方案及初步設(shè)計(jì)階段，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組容量可按配電變壓器總?cè)萘康?0%～20%進(jìn)行估算。施工圖設(shè)計(jì)階段，宜按下列方法計(jì)算的最大容量確定：

　　1)按需要供電的穩(wěn)定負(fù)荷來計(jì)算發(fā)電機(jī)容量;

　　2)按最大的單臺電動機(jī)或成組電動機(jī)啟動的需要，計(jì)算發(fā)電機(jī)容量;

　　3)按啟動電動機(jī)時，發(fā)電機(jī)母線允許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量。

　　(3)備用柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇，應(yīng)按工作電源所帶全部容量或一級二級負(fù)荷容量確定。

　　(4)當(dāng)有電梯負(fù)荷時，在全電壓啟動最大容量籠型電動機(jī)情況下，發(fā)電機(jī)母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的80%;當(dāng)無電梯負(fù)荷時，其母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的75%。當(dāng)條件允許時，
電動機(jī)可采用降壓啟動方式。

　　(5)當(dāng)多臺機(jī)組需要并機(jī)時，應(yīng)選擇型號、規(guī)格和特性相同的機(jī)組和配套設(shè)備。

　　(6)宜選用高速柴油發(fā)電機(jī)組和無刷勵磁交流同步發(fā)電機(jī)，配自動電壓調(diào)整裝置。選用的機(jī)組應(yīng)裝設(shè)快速自啟動裝置和電源 自動切換裝置。

　　(7)當(dāng)發(fā)電機(jī)房設(shè)置不能滿足周邊環(huán)境噪聲要求時，宜選擇自帶消聲處理裝置的發(fā)電機(jī)組。

　　(8)柴油發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量，額定電壓為3kV～10kV時不宜超過2400kW，額定電壓為1kV以下時不宜超過1600kW。

　　(9)3kV～10kV高壓發(fā)電機(jī)組的電壓等級宜與用戶側(cè)供電電壓等級一致。

　　3. 柴發(fā)容量計(jì)算方法

　　(1)按穩(wěn)定負(fù)荷來計(jì)算發(fā)電機(jī)容量

　　(2)按尖峰負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量

　　式中：

　　SG2—按尖峰負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量(kVA);

　　Sm—最大的單臺電動機(jī)或成組電動機(jī)的啟動容量(kVA);

　　S’c—除最大啟動電動機(jī)以外的其它用電設(shè)備的視在計(jì)算容量之和(kVA);

　　因尖峰負(fù)荷造成電壓、頻率降低而導(dǎo)致電動機(jī)功率下降的系數(shù)取0.95，發(fā)電機(jī)允許短時過載系數(shù)取1.4。

　　(3)按發(fā)電機(jī)母線允許壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量

　　(4)電動機(jī)的最大啟動容量

　　式中：

　　Qq—電動機(jī)最大啟動容量(kVA);

　　Se—電動機(jī)額定功率(kW);

　　Ki—全壓啟動電流倍數(shù)，取6.5;

　　C—啟動方式電壓降系數(shù)，全壓啟動取1，星三角啟動取0.58。

　　△U%—線路末端電壓降百分比，取20%。

　　(5)按以上三種方法計(jì)算并選擇其中容量最大者。

　　4. 容量計(jì)算實(shí)例

　　某一項(xiàng)目，總負(fù)荷計(jì)算功率500kW，其中最大的單臺電動機(jī)功率為75kW，試計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)容量?

　　(1)電動機(jī)的最大啟動容量Qq=75×6.5×[1×(1-20%)]×2=780kVA;

　　(2)按穩(wěn)定負(fù)荷來計(jì)算發(fā)電機(jī)容量SG1=500×1.53=765kVA;

　　(3)按尖峰負(fù)荷計(jì)算發(fā)電機(jī)容量SG2=0.68×(780+500-75)=819.4kVA;

　　(4)按發(fā)電機(jī)母線允許壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量SG3=0.8×780=624kVA。

　　綜合以上計(jì)算，柴油發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)不低于820kVA。