配網(wǎng)供電中備用發(fā)電機的應(yīng)用

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摘要：深入研究了配網(wǎng)供電中備用發(fā)電機的作用以及備用發(fā)電機并聯(lián)入網(wǎng)結(jié)構(gòu)，綜合分析了備用發(fā)電機選擇的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境指標(biāo)，并從發(fā)電機容量、發(fā)電機類型、發(fā)電機臺數(shù)和發(fā)電機控制等方面研究了備用發(fā)電機的應(yīng)用，以期為供電企業(yè)電網(wǎng)規(guī)劃提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：供電企業(yè)；配網(wǎng)供電；備用發(fā)電機；自動化控制

引言

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052—2009），配電網(wǎng)除雙重電源供電外，還應(yīng)當(dāng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。其中，應(yīng)急電源是指維持電氣設(shè)備、電氣裝置運行的供電系統(tǒng)，其設(shè)置目的是降低非正常停電對環(huán)境、設(shè)備造成的損失和傷害。

1備用發(fā)電機在配網(wǎng)供電中的并網(wǎng)方式

在配網(wǎng)供電系統(tǒng)中，備用發(fā)電機可通過并聯(lián)方式并網(wǎng)，如圖1所示，且每個發(fā)電機都具備能夠調(diào)節(jié)子電壓和頻率的控制器。當(dāng)配網(wǎng)供電中斷時，控制器會自動啟動備用發(fā)電機，經(jīng)總線并聯(lián)兩臺及以上的備用發(fā)電機，實現(xiàn)備用發(fā)電機荷載負(fù)載均衡，保障各發(fā)電機均衡提供負(fù)載需要的總電量。通過多臺子備用發(fā)電機均衡負(fù)載，可滿足特殊情況的供配電需求。

2備用發(fā)電機組選擇依據(jù)

在選擇備用發(fā)電機時，應(yīng)根據(jù)供電配網(wǎng)內(nèi)供電保障類型合理選擇備用發(fā)電機組。當(dāng)備用發(fā)電機組作為通信保障供電時，必須符合《通信用柴油發(fā)電機組的進(jìn)網(wǎng)質(zhì)量認(rèn)證檢測實施細(xì)則》24項性能指標(biāo)要求和GB2820—1997中G3、G4級發(fā)電機規(guī)定要求，并通過行業(yè)主管部門設(shè)立的通信電源設(shè)備質(zhì)量檢驗監(jiān)督。當(dāng)備用發(fā)電機組作為軍事通信供電用柴油發(fā)電機組時，應(yīng)滿足《通信電源設(shè)備的質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定和GB2820—1997中相關(guān)要求，并經(jīng)相關(guān)組織部門檢驗。在選擇備用發(fā)電機組時，應(yīng)重點考慮發(fā)電機組機械性能、電氣性能、負(fù)荷容量、變化范圍和自動化功能等。結(jié)合發(fā)電機組用途，確定備用發(fā)電機容量、變化范圍，并根據(jù)供電保障需求合理選擇發(fā)電機組自動化功能。

3備用發(fā)電機組選擇要求

根據(jù)供電配網(wǎng)相關(guān)政策要求，選擇備用發(fā)電機時應(yīng)重點關(guān)注以下性能指標(biāo)：

3.1外觀要求

在選擇備用發(fā)電機時，應(yīng)根據(jù)供配電要求合理選擇發(fā)電機界限尺寸、安裝尺寸、連接尺寸等，并檢查機組焊接質(zhì)量、焊縫質(zhì)量，確保焊縫均勻，無虛焊、空焊、漏焊、夾渣、氣孔等問題，確保發(fā)電機外觀無明顯裂縫、脫落、銹蝕等現(xiàn)象，鍍層應(yīng)光滑，機組緊固件應(yīng)緊固到位，無松動、脫落等問題。備用發(fā)電機電氣安裝應(yīng)符合電氣電路圖要求，機組各導(dǎo)線連接處不應(yīng)出現(xiàn)易脫落的明顯標(biāo)志，柴油發(fā)電機端子接觸應(yīng)良好、可靠。此外，在備用發(fā)電機進(jìn)場時，應(yīng)重點檢查發(fā)電機標(biāo)牌內(nèi)容，確保發(fā)電機型號、參數(shù)與標(biāo)牌相符。

3.2絕緣電阻與絕緣強度

備用發(fā)電機選擇應(yīng)符合配電網(wǎng)絕緣電阻和絕緣強度要求，備用發(fā)電機獨立電氣回路接地及回路間絕緣電阻應(yīng)不小于2MΩ，回路接地及回路間承載的交流試驗電壓應(yīng)確保1min內(nèi)無擊穿或閃絡(luò)問題。回路電壓和試驗電壓應(yīng)控制在100～1440V。

3.3相序要求

發(fā)電機控制屏幕接線端子相序排布應(yīng)遵循自左至右或由上而下的順序。

3.4運行溫度要求

備用發(fā)電機運行應(yīng)具備加熱裝置，滿足特殊情況下應(yīng)急啟動及快速加載時機油溫度要求。備用發(fā)電機冷卻介質(zhì)溫度應(yīng)大于15℃。

3.5備用發(fā)電機可靠性檢查

在供電配網(wǎng)中，為滿足應(yīng)急情況下備用發(fā)電機快速啟動、切換要求，供電企業(yè)應(yīng)定期對備用發(fā)電機進(jìn)行可靠性檢查，重點檢查備用發(fā)電機接到自控或遙控啟動指令后是否自動啟動；機組自動啟動3次失敗后是否自動發(fā)出啟動失敗信號，控制程序是否將啟動指令發(fā)送給另一臺備用機組；啟動命令發(fā)出至供電荷載時間應(yīng)控制在3min以內(nèi)；備用發(fā)電機加載后不應(yīng)低于標(biāo)定負(fù)載的50%；當(dāng)發(fā)出停機指令或供配電供電恢復(fù)后，備用發(fā)電機控制是否能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換或自動停機，且其停機延遲應(yīng)符合發(fā)電機參數(shù)要求。

3.6電力參數(shù)

在備用發(fā)電機容量滿足應(yīng)急供電要求的前提下，備用發(fā)電機空載電壓整定范圍應(yīng)控制在標(biāo)定電壓的95%～105%。同時，備用發(fā)電機應(yīng)具備相應(yīng)的自動保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)電機組、線路出現(xiàn)250kW以內(nèi)短路、過電流、溫度過高、油壓過低時，備用發(fā)電機應(yīng)自動報警。同時，在空載額定標(biāo)壓下，備用發(fā)電機線電壓波形正弦畸變率應(yīng)控制在5以內(nèi)，電壓穩(wěn)態(tài)調(diào)整率應(yīng)控制在32%以內(nèi)，電壓穩(wěn)定時間應(yīng)小于1.5～2s，電壓波動率應(yīng)小于0.5%。

3.7噪聲控制

根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求和城市噪聲控制要求，備用發(fā)電機1m處噪聲聲壓平均值應(yīng)低于102dB，其運行時外部噪聲中，白天噪聲應(yīng)低于50dB，夜間噪聲應(yīng)低于45dB。經(jīng)研究表明，當(dāng)噪聲低于40dB時，工作人員能夠保持注意力集中；當(dāng)噪聲高于50dB時，工作人員易出現(xiàn)情緒暴躁、聽力下降、神經(jīng)衰弱等問題。因此，供電企業(yè)在選擇發(fā)電機組時應(yīng)加強對噪聲控制的衡量，保障供電企業(yè)工作人員身心健康。

3.8運行工況

除備用發(fā)電機電力參數(shù)要求外，還需綜合考慮發(fā)電機負(fù)荷和能耗，在標(biāo)定工況下連續(xù)運行12h（包括過載10h，運行1h）情況下，測算發(fā)電機組能耗情況，并與技術(shù)說明書進(jìn)行核對，確保發(fā)電機能耗滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)控制要求。在運行工況監(jiān)測工程中，供電企業(yè)應(yīng)對發(fā)電機組運行狀態(tài)進(jìn)行檢查，重點檢查有無漏水、漏氣等情況。

3.9備用發(fā)電機組自動化控制要求

根據(jù)關(guān)鍵供電保障區(qū)域用電負(fù)荷、容量、切換保障時間等要求，供電企業(yè)應(yīng)合理選擇智能型機組和非智能型機組。一般而言，發(fā)電容量200kW以上時應(yīng)選擇智能型發(fā)電機組，其自動化控制水平應(yīng)能實現(xiàn)遙控開關(guān)、緊急停車、主備切換、工作狀態(tài)切換、自動和手動工作方式切換、異常保護(hù)、輸出功率遙測等功能，并具備通用型通信接口，包括R5-232和RS-485/422接口，并支持完整的通信協(xié)議。

4備用發(fā)電機組選擇

在配網(wǎng)供電系統(tǒng)中，備用發(fā)電機組主要用于應(yīng)急供電迅速恢復(fù)、切換、應(yīng)急保障等。一般而言，備用發(fā)電機通常長期處于停機備用狀態(tài)，只有當(dāng)供配電網(wǎng)絡(luò)全部出現(xiàn)故障斷電時才會啟動備用發(fā)電機組，當(dāng)主用電源恢復(fù)正常后，通過自動切換或手動切換方式切斷備用發(fā)電機組的供電。在選擇備用發(fā)電機組時，應(yīng)重點考慮發(fā)電機組容量、機組臺數(shù)、發(fā)電機類型和控制技術(shù)。（1）發(fā)電機容量選擇。作為備用發(fā)電機，其時間間隔一般小于12h，可按用戶功率計算12h內(nèi)用電容量，并以此選擇相應(yīng)容量的備用發(fā)電機。備用發(fā)電機組容量應(yīng)滿足一級負(fù)荷中單臺最大負(fù)荷要求，并對發(fā)電機輸出功率進(jìn)行校驗，防止因輸出功率不足而影響用戶供電可靠性。（2）備用發(fā)電機臺數(shù)確定。為滿足備用發(fā)電機的可靠性要求，避免因單臺發(fā)電機故障影響應(yīng)急情況下供電需求，至少選擇兩臺備用發(fā)電機組成發(fā)電機組，必要時可選擇兩臺以上發(fā)電機組成并聯(lián)供電系統(tǒng)。應(yīng)選擇相同型號、功率、容量、調(diào)壓、調(diào)速特性的發(fā)電機，并按比例分配功率荷載，避免出現(xiàn)一臺備用發(fā)電機故障情況下，單臺發(fā)電機長時間過載導(dǎo)致設(shè)備故障、供電中斷等問題。（3）發(fā)電機類型選擇。綜合發(fā)電機技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，供電企業(yè)應(yīng)選擇低油耗、高速、增壓發(fā)電機。相較于其他類型的發(fā)電機，高速發(fā)電機單機容量大，占據(jù)空間小，調(diào)速性能良好，可滿足應(yīng)急情況下快速切換、恢復(fù)供電的技術(shù)要求。發(fā)電機類型應(yīng)選配無刷勵磁或復(fù)勵裝置的同步電機，該類型電機故障率低，維護(hù)維修簡單方便，能夠降低供電企業(yè)設(shè)備維護(hù)成本，提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。（4）備用機組控制。為保障供電系統(tǒng)故障時備用發(fā)電機能夠快速投入、啟用，供電企業(yè)應(yīng)加強備用發(fā)電機組控制邏輯、控制方式，并進(jìn)行合理設(shè)計和選擇。當(dāng)主電源故障時，備用機組應(yīng)能快速啟動并恢復(fù)供電，一級負(fù)荷切換時間要求一般為幾秒至十幾秒，應(yīng)根據(jù)用戶供電需求合理確定。當(dāng)重要用戶供電中斷后，備用發(fā)電機應(yīng)經(jīng)3～5s延時確定，以此避開瞬時電壓降低及供電電網(wǎng)合閘或其他備用發(fā)電機投入時間，經(jīng)確定后，發(fā)電機組控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令，發(fā)電機組啟動。

5結(jié)語

新時期背景下，供電企業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、生活的主要動力來源，其重要性不言而喻。受自然、設(shè)備、突發(fā)情況等影響，供電企業(yè)主電源故障、中斷供電等風(fēng)險客觀存在，將對生產(chǎn)、活動、軍事、醫(yī)療等方面產(chǎn)生重要影響。在此背景下，供電企業(yè)應(yīng)結(jié)合用戶用電需求和供電保障要求，深入研究備用發(fā)電機技術(shù)方案，從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等方面合理選擇備用發(fā)電機，保障供電企業(yè)供電連續(xù)性、可靠性，降低非正常斷電對用戶生產(chǎn)、生活的影響，提高用戶滿意度。

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作者：趙松雷 趙炳旭 單位：國網(wǎng)吉林白山市江源區(qū)供電公司