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柴油發(fā)電機配電柜出口線路連接方式和規(guī)范 |
摘要：柴油發(fā)電機組通常在輸出端配有低壓開關配電輸出柜，其電力是通過柴發(fā)機組側面與容量相配套的塑殼空開線路連接而輸出的?？諝忾_關在柴發(fā)機組側面的空開罩內，可手枘直接操作，進行合、分閘。柴油發(fā)電機組的配電柜中的空氣開關目的是保護交流發(fā)電機不被超負載電流工作或其它異常沖擊而損壞，開關具有較高的分斷能力及故障自動脫扣能力，用戶在進行電纜接駁時，直接從空氣開關下端引出電力電纜至市電雙電源開關或直接用電負載上（以發(fā)電為主電源的情況下）。
一、柴發(fā)和配電柜的基本要求
配電柜由柜體、斷路器、控制元件、銅母排組成，配電柜的一、二次線路、斷路器品牌、型號規(guī)格及柜體的外型結構一般由發(fā)電機廠家提供深化圖紙。柜體的框架采用組合裝配式結構和部分焊接兩種形式，各單元柜的功能作用相對獨立。裝置各功能室分開，大致分為控制元件室、斷路器室、母線室，各隔室之間用鋼板或絕緣板分隔。柜底部由多塊可方便拆卸并開有電纜孔的底板組合而成，配電柜采用電纜進出線方式。
1、可靠的操作和控制能力
包括柴油發(fā)電機的控制電路和操作機構的設計，確保用戶能夠方便地對柴油發(fā)電機進行操作和控制。同時，柴油發(fā)電機應配備可靠的信號指示裝置和保護功能，可以實時監(jiān)測柴油發(fā)電機的運行狀態(tài)，并及時報警或采取保護措施，以避免事故發(fā)生。
2、滿足電氣安全要求
柴油發(fā)電機應符合國家和行業(yè)的有關標準和規(guī)范，具備良好的絕緣性能，防止電弧和短路事故的發(fā)生。柴油發(fā)電機的接觸件和導電部件應采用高質量的材料制造，確保電阻小、導電性能好，并且具備耐高溫、耐腐蝕等特性。
3、散熱和通風設計
由于柴油發(fā)電機長時間工作會產生大量的熱量，如果不能及時散熱，會導致柴油發(fā)電機溫度過高，從而影響柴油發(fā)電機的性能和壽命。因此，柴油發(fā)電機應設計合理的散熱結構和通風系統(tǒng)，確保柴油發(fā)電機和配電柜能夠良好地散熱，并且避免積塵和異物進入低壓配電柜內部。
4、可靠性和穩(wěn)定性
柴油發(fā)電機應具備良好的機械強度和質量穩(wěn)定性，能夠承受一定的外部壓力和振動，并且在惡劣環(huán)境下仍能正常工作。柴油發(fā)電機的接線和配線應規(guī)范、牢固，接觸過程中不應有松動和接觸不良現象。
5、維護和保養(yǎng)要求
柴油發(fā)電機應提供方便的檢修和維護通道，便于人員對柴油發(fā)電機和配電柜進行檢修和維護。柴油發(fā)電機的關鍵部件應具備易于更換和維修的特性，以降低故障處理的成本和周期。同時，柴油發(fā)電機應提供詳細的使用說明和維護手冊，向用戶提供相關的技術支持和培訓。
6、環(huán)保性能
柴油發(fā)電機在設計和使用過程中應盡量減少環(huán)境污染，符合國家和行業(yè)的環(huán)保要求。在柴油發(fā)電機設計和制造過程中，應采用環(huán)保材料和工藝，減少有害物質的使用和排放。在日常使用和維護過程中，應加強對柴油發(fā)電機的管理和保養(yǎng)，減少對環(huán)境的影響。
二、低壓配電柜的參數和操作使用
1、技術參數
（1）配電柜應采用性能質量不低于ABB、Schneider、Siemens之一的產品或同檔次產品，結構如圖1所示，外觀三維圖如圖2所示。
（2）康明斯發(fā)電機廠家應具備良好的售后服務能力。如果是采用康明斯發(fā)電機廠家具有國外品牌授權的產品，應能提供正式授權證明。
（3）柴油發(fā)電機低壓配電柜型應符合IEC61439-1和IEC61439-2的要求。
（4）柴油發(fā)電機低壓配電柜的防護等級應符合IEC60529標準，其具體要求為：IP31，箱體帶門或者帶前面板；
（5）柴油發(fā)電機低壓配電柜的箱體抗沖擊等級應符合IEC62262標準，應提供相應的試驗報告，其具體要求為：－IK08。
（6）柴油發(fā)電機低壓配電柜為通過設計驗證產品?？得魉拱l(fā)電機廠家應能提供產品的CCC認證證書。
（7）柴油發(fā)電機低壓配電柜主要技術參數：額定工作電壓380V額定絕緣電壓1000V；
（8）柴油發(fā)電機低壓配電柜的母線額定短時耐受電流應為25kA 1秒。柴油發(fā)電機低壓配電柜的母排應安裝在絕緣的母排支架上，開關箱的結構應滿足峰值耐受電流53kA所產生的電動力要求。
（9）柴油發(fā)電機低壓配電柜應該可以從箱體的頂部、底部進出線。
（10）柴油發(fā)電機低壓配電柜應該有多個模數高度系列可選擇，建議尺寸：
（11）柴油發(fā)電機低壓配電柜應滿足溫升要求，應使箱內所安裝開關設備和控制設備能自然通風，并且在規(guī)定的溫升范圍內正常工作。
（12）柴油發(fā)電機低壓配電柜應提供固定式配電解決方案和電機控制解決方案，并且可以混裝在同一臺開關箱內。
（13）相同屬性的保護設備應具有互換性。箱內的元件應安裝在相應的安裝板上。
2、低壓配電柜操作使用
（1）低壓配電柜應使用帶模塊化拼裝框架結構，實現在現場的柜體整體拆卸，以方便維護和擴展。開關箱應為功能單元型式，應為各種元件提供相應的標準安裝方式（安裝板和前面板）。
（2）低壓配電柜結構應清晰明確，應含有開關設備和控制設備區(qū)、電纜或者母排通道區(qū)等。
（3）低壓配電柜的外部蓋板（門、側板、后板和頂板）應該由冷軋鋼板制作，表面應覆有靜電噴涂的環(huán)氧樹脂粉末。
（4）低壓配電柜應帶具有開關設備前面板功能，即在箱門和開關設備之間實現隔離功能。
（5）必須能夠提供在各種環(huán)境溫度和防護等級下的開關箱內銅排的降容表格。母排應由電解銅制成，純度不低于99.9％（根據ISO1337標準定義的CU ETP銅排）。
（6）低壓配電柜應能水平（左右）或者垂直（上下）并箱，并且應能在側面增加通道，作為母排通道或者電纜和端子通道。
（7）低壓配電柜的前門板應該能快速移除，以方便維護操作。
（8）低壓配電柜能夠提供標準備品備件。
（9）低壓配電柜內絕緣材料要求能耐受960度高溫，并且為阻燃材料，應能提供相應的試驗報告。低壓配電柜的箱門結構應為帶鎖定結構的實心門，且能在不使用工具的情況下，快速拆卸和裝
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圖1 柴油發(fā)電機低壓配電柜結構圖 |
圖2 柴油發(fā)電機配電柜三維結構圖 |
三、柴發(fā)輸出配電柜的接入規(guī)范
柴油發(fā)電機所用的配電柜與市電接線如圖3所示，柴發(fā)與配電柜之間的內部接線如圖4所示。
1、柴發(fā)與低壓柜接線方式
（1）直接接線法：將柴油發(fā)電機輸出端的電纜直接插入低壓柜的接線端子中。這種接線方式簡單方便，但需要確保電纜連接牢固，否則容易引起發(fā)電機短路故障。
（2）過渡接線箱法：在柴油發(fā)電機輸出端與低壓柜之間增加一個過渡接線箱，通過接線箱將電纜連接。這種接線方式可以方便地進行接線和檢查，也有利于電氣隔離，但需要考慮接線箱的容量和保護措施。
2、柴發(fā)與低壓柜接線材料
（1） 電纜：選擇符合國家標準的電纜，且截面積要符合柴油發(fā)電機的額定功率和電壓要求，以確保電流正常傳輸，同時電纜外部也要加上適當的保護措施，以防止被損壞。
（2）接線端子：接線端子也必須符合國家標準，選用質量好的銅接線端子，并確保接線端子與電纜之間采用合適的連接方式，以確保接觸面積大，導電性能好。
3、柴發(fā)與低壓柜的保護措施
（1）過電壓保護：在柴油發(fā)電機輸出口加裝過電壓保護裝置，以防止因電力負載突然減少而導致的過電壓現象，從而保護發(fā)電機和低壓柜不受電擊等故障的影響。
（2）過載保護：柴油發(fā)電機在運行過程中需要保持恰當的負載，在負載過大的情況下容易出現過載現象，因此需要在低壓柜中加裝過載保護裝置，以保護發(fā)電機不受過載損害。
（3）聯鎖保護：在低壓柜中需要設置柴油發(fā)電機和其他電器設備之間的聯鎖保護措施，確保一旦發(fā)現異常情況及時斷開電路，以保證設備安全。
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圖1 柴油發(fā)電機組低壓配電柜與市電連接圖 |
圖2 柴油發(fā)電機與配電柜接線圖 |
四、影響因素
1、高海拔對開關設備的影響
（1）高海拔地區(qū)的主要特征是大氣壓力和空氣密度的降低。在此首先對低氣壓下的一些物理機理進行簡單分析。
表1 海拔高度與大氣壓力、空氣密度、絕對濕度的關系
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海拔高度(m)
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1000
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2000
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2500
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3000
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4000
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5000
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相對大氣壓
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0.881
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0.774
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0.724
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0.677
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0.591
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0.514
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相對空氣密度
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0.903
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0.813
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0.770
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0.730
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0.653
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0.583
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絕對濕度(g/m³)
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7.64
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5.30
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4.42
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3.68
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3.54
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2.48
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從表1中可以看出，海拔高度每升高1000m，相對大氣壓大約降低約12%，空氣密度降低約10%，絕對濕度隨海拔高度的升高而降低。另外，隨著海拔高度的升高，空氣溫度也在降低，每升高1000m，溫度降低6.5K。空氣密度降低后對中壓電器產品帶來的直接影響表現在兩個方面；一是空氣稀薄后在電場中更容易發(fā)生電離，從而導致絕緣性能的下降；二是空氣稀薄后對流散熱能力下降導致載流體載流能力的下降。
（2）高海拔的修正系數
高海拔地區(qū)要求對電器產品的工頻耐壓和雷電沖擊耐壓進行修正、對空氣絕緣距離進行修正、對絕緣件的爬距進行修正、對載流體的載流量進行修正。
① 關于工頻耐壓和雷電沖擊耐壓的修正
根據GB/T 20626.1-2006《特殊環(huán)境條件高原電工電子產品第1部分：通用技術要求》中規(guī)定。
② 關于空氣絕緣距離的修正
在DL404中規(guī)定每升高1000m，空氣絕緣距離增加10%，在GB311.1和GB50060中也有類似的規(guī)定，在實際使用中可以按上述規(guī)定進行修正。實際上空氣絕緣距離只是衡量絕緣性能的指標之一，帶電體的電場優(yōu)化同樣是決定絕緣性能的一個非常重要的因素。
③ 關于爬距的修正
目前國標里對此沒有明確的規(guī)定，但在實際使用時，高海拔情況下必須對爬距進行修正。通過反復試驗驗證，發(fā)現海拔每升高100m，爬距增加1%。比如額定電壓為40.5kV的絕緣件在二級污穢情況下表面爬距應大于810mm，那么在海拔2000m時，其表面爬距應大于891mm，依次類推。
④ 關于降容的修正
關于高海拔條件下載流體的降容問題，要考慮每升高1000m氣溫降低約6.5K，同時考慮大氣密度降低引起的對流散熱能力的下降，另外還和設備內的風道設計密切相關，在設計時要綜合考慮。
2、高污穢環(huán)境對電氣設備的影響
高污穢環(huán)境下需重點考慮產品設備耐腐蝕、耐潮濕、耐鹽霧的問題，主要體現在兩個方面：
（1）整個電氣回路（一次、二次）和銅排連接的腐蝕；
（2）電氣元件、結構零件的腐蝕。
總結：
綜上所述，柴油發(fā)電機低壓配電柜的技術要求主要包括可靠的操作和控制能力、電氣安全要求、良好的散熱和通風設計、可靠性和穩(wěn)定性、方便的維護和保養(yǎng)要求，以及良好的環(huán)保性能。只有滿足這些要求，才能保證柴油發(fā)電機的安全、可靠運行，提高電力系統(tǒng)的運行效率和供電質量。
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