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關于柴油發(fā)電機組的技術探討
一、保定阜平同城柴油發(fā)電機組主要參數
當前,性能優(yōu)良的柴油發(fā)電機是一個功能完善、保定阜平同城功率容量范圍大、保定阜平同城對環(huán)境和場地條件要求低、保定阜平同城安裝使用方便的小型發(fā)電設備。其使用相對廣泛,輸出容量從數KVA到數兆VA。柴油發(fā)電機組主體主要由發(fā)動機、保定阜平同城發(fā)電機和控制系統(tǒng)三部分組成。其中與現代柴油發(fā)電機組配套的同步交流發(fā)電機由于性能及結構的特點,普遍采用自勵恒壓型,通常選用自激式同步交流發(fā)電機和PMG永磁式激勵式同步交流發(fā)電機。發(fā)電機組包括以下幾項主要性能參數。
電壓調整率:在負載功率因數為0.8-1、保定阜平同城負載空載至滿載變化、保定阜平同城從冷機到滿機及轉速下跌4.5%以內等情況下,電壓調整率可以控制在±1%以內。
頻率調整率:負載從0-范圍內變化,頻率穩(wěn)定不變。
隨機頻率波動:負載處于0-功率之間任何值,隨機頻率波動率 值±0.25%。
電壓波形:電路開路空載, 總波形畸變1.5%,只相平衡負載 總波形畸變5%。
金融業(yè)機房一般采用“市電——發(fā)電機——UPS”并機系統(tǒng)組成的供電系統(tǒng)。系統(tǒng)中,發(fā)電機的負載主要包括UPS、保定阜平同城機房專用空調、保定阜平同城應急照明、保定阜平同城消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發(fā)電機產生振蕩和干擾。盡管在組成“市電——發(fā)電機——UPS”供電系統(tǒng)時,發(fā)電機的負載量在其額定輸出容量范圍內,但在實際情況中,市電中斷而發(fā)電機投人運行過程中卻經常發(fā)生工作不穩(wěn)定,產生多種使“發(fā)電機——UPS”系統(tǒng)不能正常工作的現象。
1、保定阜平同城負載反饋的波動電壓造成發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定度較差,常出現發(fā)電機組輸出電壓振蕩現象。UPS整流器允許的輸人電壓范圍一般在±15%巧或更寬,發(fā)電機的輸出電壓不穩(wěn)定對其影響較小。
2、保定阜平同城UPS整流器的輸人諧波造成多個過零點。
3、保定阜平同城發(fā)電機的頻率(轉速)振蕩一般情況下,頻率振蕩比電壓、保定阜平同城電流振蕩范圍小,但影響比較大,導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態(tài)。頻率振蕩一般在±5%以內,由于負載有規(guī)律地忽大忽小,造成發(fā)電機組工作也忽強忽弱,加劇機組振動,加速機械磨損,甚至引起機件嚴重損壞。頻率振蕩明顯的特征之一,即柴油機工作噪聲有規(guī)律地忽大忽小,因此必須引起高度重視。
4、保定阜平同城工作不正??照{壓縮機啟動和電梯升降的瞬間會導致發(fā)電機發(fā)生±Hz頻率漂移,造成UPS頻繁切換。當頻率、保定阜平同城電壓振蕩變化超出UPS輸入工作范圍時,UPS由蓄電池供電,而發(fā)電機在無UPS負載時恢復正常,隨即UPS又自動投人,這樣交錯進行。頻率漂移會對UPS正常運行產生兩方面影響。一方面是不能旁路,另一方面是電池壽命縮短。
二、保定阜平同城發(fā)電機運行不穩(wěn)定原因分析
在“市電——發(fā)電機——UPS”供電系統(tǒng)中,UPS電路結構決定了其輸人非線性的特性。典型的是傳統(tǒng)雙變換在線式UPS,由于其輸人端AC/DC變換器是整流濾波電路,它的輸入電流是脈動電流,不僅輸入功率因數低(0.7一0.8),還包括大量的高次諧波電流(30%一40%)。低輸人功率因數和諧波電流都會通過發(fā)電機定子線圈的感性內阻,由于發(fā)電機組定子線圈內阻大于電力變壓器的短路阻抗,因此發(fā)電機更易受到非線性負載的影響,即在同樣的負載電流波形失真度(THDI)情況下,其電壓波形失真度(THDI)大于變壓器。同時的諧波電流使發(fā)電機損耗明顯增大(磁滯損耗正比于電流頻率,渦流損耗比于電流頻率的平方及導線的電流趨膚效應),并使得發(fā)電機的輸出電壓波形失真度明顯增大,嚴重影響發(fā)電機的正常工作。
此外,負載的階躍變化、保定阜平同城UPS前端濾波器提供的容性電流都是造成發(fā)電機組不能正常工作的主要原因。
三、保定阜平同城發(fā)電機組的使用與維護
為確保發(fā)電機組的運行,日常運行維護和快速的故障排除至關重要。根據發(fā)電機組的不同,維護和檢修的內容、保定阜平同城步驟、保定阜平同城方法有所區(qū)別,一般應按照發(fā)電機組保養(yǎng)要求和本單位制定的維護計劃進行。
(1)定期檢查項目定期測量發(fā)電機電池組的電壓及內阻情況,并進行記錄定期檢查空氣過濾器、保定阜平同城冷卻液位、保定阜平同城驅動皮帶、保定阜平同城排煙系統(tǒng)、保定阜平同城燃油液位、保定阜平同城機油液位、保定阜平同城各種控制器及工作環(huán)境等情況。
(2)須按照發(fā)電機組保養(yǎng)要求及時更換機油、保定阜平同城三濾、保定阜平同城啟動電池及冷卻液。
(3)定期由供應商對發(fā)電機組進行檢測,并出具報上口
(4)定期(至少一個季度一次)進行發(fā)電機組空載、保定阜平同城帶載測試。
針對柴油發(fā)電機組出現的故障,應該有步驟有目的地進行檢查與分析,切不可盲目檢查,胡亂拆卸。應根據故障的異常征兆、保定阜平同城跡象、保定阜平同城響聲、保定阜平同城出現時機、保定阜平同城變化規(guī)律來尋找故障產生的部位,從原理與結構層面進行細致的分析推理,做出正確判斷來尋找產生故障原因。查找故障時,應從簡到繁、保定阜平同城由表及里,按系統(tǒng)部位分段分步驟進行。
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交流發(fā)電機和發(fā)電機組額定值的定義
交流發(fā)電機上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制
交流發(fā)電機的額定值定義了其向連接負載提供電力的能力。額定值以kVA為單位,并且是在發(fā)電機組應用中交流發(fā)電機選型的起點。雖然在選型和選擇過程中還必須考慮其他因素,但本文討論的主題包括額定值和占空比的定義、保定阜平行業(yè)中使用的術語以及這如何為協助GOEM為其發(fā)電機組選擇合適的交流發(fā)電機提供信息。
交流發(fā)電機額定值
交流發(fā)電機的kVA額定值主要取決于繞組絕緣系統(tǒng)的熱容量和所需的預期使用壽命。對于給定的使用壽命,絕緣等級越高,交流發(fā)電機運行時的熱量越高。
下表列出了用于對絕緣系統(tǒng)的性能進行分類的字母和相應的標稱工作溫度。
現代繞組絕緣的行業(yè)標準是低壓系統(tǒng)為H級(<1kV),中壓和高壓系統(tǒng)為F級(>1kV)。
然而,應該注意的是,分配給絕緣系統(tǒng)等級的字母不一定與交流發(fā)電機額定的溫升等級相同。如果交流發(fā)電機上的kVA額定值導致運行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標稱容量,則運行壽命會延長。相反,如果kVA額定值導致高于絕緣系統(tǒng)標稱能力的工作溫度,則工作壽命會縮短。
這兩種情況都是可接受的運行條件,但是在為特定應用選擇交流發(fā)電機時,必須考慮交流發(fā)電機繞組的預期壽命。
示例:備用電源與主電源應用
在典型的備用電源應用(例如醫(yī)院)中,每年的運行時間很可能少于200小時。在安裝的整個生命周期內,例如15年,這相當于總共多3000小時運行時間。鑒于運行時間相對較低,交流發(fā)電機可以在更高的溫度下運行,因此額定值相對較高。
出于這個原因,客戶將在備用應用的交流發(fā)電機上達到kVA額定值峰值。
然而,在連續(xù)運行的應用中,例如嵌入式發(fā)電方案,運行時間可能高達每年8000小時。這相當于在同樣的15年期間運行超過120000小時。在這種情況下,繞組的溫度必須使用相對較低的kVA額定值來降低。
因此,客戶的交流發(fā)電機將達到F級甚至B級kVA額定值。
熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化,并與其他工具結合使用,以便在為特定發(fā)電應用的交流發(fā)電機指定額定值時做出選型和選擇決定。
發(fā)電機組額定值
發(fā)電機組額定值原理引入了備用和主電源應用的概念。在ISO8528-1的指導下,發(fā)電機組額定值的定義按應用分為四個類別。
■ 應急備用電源,(ESP額定值)
■ 限時主電源,(LTP額定值)
■ 主要額定功率,(PRP額定值)
■ 連續(xù)運行功率,(COP額定值)
每個定義都規(guī)定了以下標準:
■ 負載類型
其中包括可變負載,即負載循環(huán)的幅度和持續(xù)時間不同,另外還有恒定負載,即負載保持恒定水平,但負載循環(huán)的持續(xù)時間可能會有所不同。
■ 每年運行小時數
將平均負載水平與發(fā)電機組的指定額定值進行比較,并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機組必須能夠在規(guī)定的小時數中在平均負載水平運行。
■ 過載要求
過載能力表示可在指定的持續(xù)時間內高于指定kVA額定值的百分比。
交流發(fā)電機額定值的術語和定義因行業(yè)而異,與發(fā)電機組使用的術語和定義不一致。交流發(fā)電機的定義以國際標準ISO 8528-3、保定阜平IEC 60034-1和一些全國標準(如NEMA MG 1-32(北美))為指導,這些標準本身引入了進一步的變化。
下表總結了根據ISO 8528-1對發(fā)電機組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對交流發(fā)電機的定義。盡管存在差異,但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機與發(fā)電機組的額定值和運行負荷。
需要注意的是,與標準相比,GOEM可能決定提供更高水平的性能,例如更高的平均負載或更長的運行時間。
在將交流發(fā)電機與發(fā)電機組額定值和應用相匹配時,需要考慮到這一點。
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一、保定阜平當地柴油發(fā)電機房防雷接地總體要求
(1)發(fā)電機房應設置等電位接地端子板,等電位接地端子板的連接點應滿足機械強度和電氣連續(xù)性的要求。
(2) 柴油發(fā)電機組工程共用接地裝置應與總等電位接地端子板連接,通過接地干線引至樓層等電位接地端子板。
(3) 柴油發(fā)電機組工程接地干線應采用多股銅芯導線或銅帶,其截面積不應小于 16mm2。接地干線應在構筑物內明敷,并應與地下箱體主鋼筋作等電位連接。
(4) 柴油發(fā)電機組工程防雷接地與交流工作接地、保定阜平當地直流工作接地、保定阜平當地保護接地共用一組接地裝置時,其接地電阻按其中小值確定。
二、保定阜平當地發(fā)電機房火災自動報警系統(tǒng)接地
(1) 火災自動報警系統(tǒng)接地裝置的接地電阻值應符合下列要求:
①采用專用接地裝置時,接地電阻不大于 4Ω。
②采用共用接地裝置時,接地電阻不大于 1Ω。
(2) 火災自動報警系統(tǒng)應設專用的接地干線,并應在消防控制室,設置專用接地板。專用接地干線應從消防控制室專用接地板引至接地體。
(3) 專用接地干線應采用銅芯絕緣導線,其線芯截面面積不應小于 25mm2。專用接地干線宜穿硬質塑料管敷設至接地體。
(4) 由消防控制室接地板引至各消防電子設備的專用接地線應選用銅芯絕緣導線,其線芯截面面積不應小于 4mm2。
(5) 消防電子設備凡采用交流供電時,設備的金屬外殼和金屬支架等應作保護接地, 接地線應與電氣保護接地干線( PE)相連。
(6) 火災報警系統(tǒng)的報警主機、保定阜平當地聯動控制盤、保定阜平當地火災應急廣播、保定阜平當地對講通信等的信號傳輸線纜宜在進出柴油發(fā)電機組工程直擊雷非防護區(qū)( LPZ0A)或直擊雷防護區(qū)(LPZ0B)與 防護區(qū)(LPZ1)交界處裝設適配的信號浪涌保護器。
(7) 柴油發(fā)電機組工程消防控制室與本地區(qū)或城市“119”報警指揮中心之間聯網的進出線路端口應裝設適配的信號浪涌保護器。
柴油發(fā)電機組工程區(qū)域報警器的金屬機架(殼)、保定阜平當地金屬線槽(或鋼管)、保定阜平當地電氣豎井內的接地干線、保定阜平當地接線箱的保護接地端等,應就近接至等電位接地端予板。