柴油發電機的母線槽和電纜連接方案對比
發布時間：2023-09-19 點擊：202
柴油發電機的母線槽和電纜連接方案對比
本文結合康明斯公司以往超高層項目的工程實際案例，從負荷分級、柴油發電機容量指標、柴發的設置、供配電系統方案選擇、豎向配電干線系統等方面探討發電機房供配電系統設計中的關鍵技術要點。本論文是對已完成的柴油發電機組工程項目的經驗總結以及在柴發連接方案選擇時設計思路的分享，希望能為柴油發電機行業在做類似超高層項目時提供有效借鑒。
一、供電特點與負載分級
1. 供配電系統特點
通常超高層建筑的供配電系統有以下特點:
（1）建筑體量大用電量大供電半徑長；
（2）至少需要2路市政獨立電源，甚至多路市政電源；
（3）建筑功能多樣，供配電系統設計需考慮滿足多個物業運營管理模式的需要；
（4）需考慮備用電源和應急電源的設置。
2. 用電負荷分級
超高層建筑的供電負荷等級應為一級，對于建筑內的消防安防用電負荷計算機通信網絡設施保障建筑正常運營的重要設備重要場所中不允許中斷供電的負荷等應作為一級負荷中的特別重要負荷。表1列舉了超高層建筑主要用電負荷分級。
對于超高層建筑一級負荷中特別重要的負荷，電氣設計師應該考慮設置應急電源，當超高層建筑為四級及以上酒店或者大型商業時，會有一部分負荷在酒店管理公司或者商業顧問提供的設計標準中被列為保障性負荷，對于這部分負荷，也應該考慮設置備用電源。
因此，在進行超高層建筑供配電系統設計時，除雙重市政電源外，需要選擇獨立于正常電源的柴油發電機組作為是備用電源及應急電源。
供配電系統功能分布圖
二、供配電系統組成
供配電系統是從電源線路進用戶起經過高/低壓供配電設備到負載止的整個電路系統，將主要包括市電引入、變電站、高壓配電設備——高壓變配電系統、柴油發電機系統、自動轉換開關系統、輸入低壓配電系統、不間斷電源系統、列頭柜/母線槽配電系統和機架配電系統。
1、高壓變配電系統
主要是將市電通過該變壓器轉換成380v，供后級低壓設備用電。常規情況下，柴發機房主要采用市電配電，一般可靠性要求柴發機房引入兩路市電電源，每一路市電電源的供電容量，都需要完全滿足柴發機房的全部電力需求，兩路電源負荷設備輸入端自動切換，正常時同時供電運行。
2、柴油發電機系統
主要用作后備電源，一旦市電失電，迅速啟動為后級低壓設備提供備用電源。
3、自動轉換開關系統
主要是自動完成市電與市電或市電與柴油發電機之間的備用切換。
4、輸入低壓配電系統
主要作用是電能分配，將前級的電能按照要求、標準與規范分配給各種類型的用電設備，如ups、空調、照明設備等。
5、不間斷電源系統
不間斷電源ups，是一種將蓄電池與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電（交流電）的系統設備。主要作用是電能凈化、電能后備，為it負載提供純凈、可靠的用電保護。在柴發機房，ups一般采用一用一備容錯配置，且任何一路都可以帶起整個核心負載。
6、智能小母線管理系統
小母線系統是端母線供配電系統的俗稱。近年來，隨著發電機房建設的快速發展和更高需求，智能小母線系統逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內的pdu分配電。始端箱和插接箱內可設置監測模塊，將數據上傳至動環監控中心。
（1）交流系統功能：
遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態、電壓/電流諧波含量、電流/功率；
遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態、開關跳閘；
（2）直流系統功能：
遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態、電流/功率；
遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關狀態、開關跳閘；
智能小母線管理系統圖
三、母線和電纜連接工程實例
1、普通母線槽與電纜的性能特點
柴油發電機母線槽，就是通過合理、安全的結構，將幾根導體包裹在金屬外殼內，組成一個整體的具有電氣連續性的輸配電系統。普通母線槽一般分為密集絕緣型和空氣絕緣型兩種。空氣絕緣型結構簡單、輸送電流大;密集絕緣型結構緊湊、散熱能力好。它們都有過載能力強、分接方便、占用空間小等特點。
柴發母線槽連接結構圖
電纜分為單芯電纜和多芯電纜。單芯電纜主要采用各種絕緣材料，將多股銅線包覆在絕緣層內，作為某一相電流導體。多芯電纜則是將多根絕緣線芯絞合在一起，在包上外護套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線芯數，通常為1、2、3、4、5等芯，以及4+1和3+2芯。電纜的主要優點是選用靈活多變，環境適應能力強，但也有著其固有的局限性。下面從幾個主要方面對母線槽和電纜進行性能比較。
（1）載流量
低壓電纜的截面積最大為1000mm2，額定電流為1600a。這么大規格電纜因其體積和重量過大，很少應用于實際工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下規格電纜，這就要求使用多根電纜來實現同時供電。而母線槽額定電流最大可達6300a，其強大的載流能力是電纜根本無法比擬的。
表1 wdz-gyjsyj（f）電力電纜的持續載流量 （單位：a）
型號
wdz-gyjsyj(f)
額定電壓/kv
0.6/1
導體工作溫度/℃
90
敷設方式
敷設在隔熱墻中的導管內
敷設在明敷的導管內
敷設在空氣中
環境溫度/℃
25
30
35
40
25
30
35
40
25
30
35
40
標稱截面面積/m㎡
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
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一、供電特點與負載分級
1. 供配電系統特點
通常超高層建筑的供配電系統有以下特點:
（1）建筑體量大用電量大供電半徑長；
（2）至少需要2路市政獨立電源，甚至多路市政電源；
（3）建筑功能多樣，供配電系統設計需考慮滿足多個物業運營管理模式的需要；
（4）需考慮備用電源和應急電源的設置。
2. 用電負荷分級
超高層建筑的供電負荷等級應為一級，對于建筑內的消防安防用電負荷計算機通信網絡設施保障建筑正常運營的重要設備重要場所中不允許中斷供電的負荷等應作為一級負荷中的特別重要負荷。表1列舉了超高層建筑主要用電負荷分級。
對于超高層建筑一級負荷中特別重要的負荷，電氣設計師應該考慮設置應急電源，當超高層建筑為四級及以上酒店或者大型商業時，會有一部分負荷在酒店管理公司或者商業顧問提供的設計標準中被列為保障性負荷，對于這部分負荷，也應該考慮設置備用電源。
因此，在進行超高層建筑供配電系統設計時，除雙重市政電源外，需要選擇獨立于正常電源的柴油發電機組作為是備用電源及應急電源。
供配電系統功能分布圖
二、供配電系統組成
供配電系統是從電源線路進用戶起經過高/低壓供配電設備到負載止的整個電路系統，將主要包括市電引入、變電站、高壓配電設備——高壓變配電系統、柴油發電機系統、自動轉換開關系統、輸入低壓配電系統、不間斷電源系統、列頭柜/母線槽配電系統和機架配電系統。
1、高壓變配電系統
主要是將市電通過該變壓器轉換成380v，供后級低壓設備用電。常規情況下，柴發機房主要采用市電配電，一般可靠性要求柴發機房引入兩路市電電源，每一路市電電源的供電容量，都需要完全滿足柴發機房的全部電力需求，兩路電源負荷設備輸入端自動切換，正常時同時供電運行。
2、柴油發電機系統
主要用作后備電源，一旦市電失電，迅速啟動為后級低壓設備提供備用電源。
3、自動轉換開關系統
主要是自動完成市電與市電或市電與柴油發電機之間的備用切換。
4、輸入低壓配電系統
主要作用是電能分配，將前級的電能按照要求、標準與規范分配給各種類型的用電設備，如ups、空調、照明設備等。
5、不間斷電源系統
不間斷電源ups，是一種將蓄電池與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電（交流電）的系統設備。主要作用是電能凈化、電能后備，為it負載提供純凈、可靠的用電保護。在柴發機房，ups一般采用一用一備容錯配置，且任何一路都可以帶起整個核心負載。
6、智能小母線管理系統
小母線系統是端母線供配電系統的俗稱。近年來，隨著發電機房建設的快速發展和更高需求，智能小母線系統逐漸被應用于機房的末端配電中，具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點，即插式插接箱給各個機柜內的pdu分配電。始端箱和插接箱內可設置監測模塊，將數據上傳至動環監控中心。
（1）交流系統功能：
遙測：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態、電壓/電流諧波含量、電流/功率；
遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、過頻率、欠頻率越限、零地電壓、零線電流、溫/濕度告警，開關狀態、開關跳閘；
（2）直流系統功能：
遙測：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機柜溫度、機柜濕度、開關狀態、電流/功率；
遙信：過電流2段閥值越限、過/欠壓、過功率告警、缺相、溫/濕度告警，開關狀態、開關跳閘；
智能小母線管理系統圖
三、母線和電纜連接工程實例
1、普通母線槽與電纜的性能特點
柴油發電機母線槽，就是通過合理、安全的結構，將幾根導體包裹在金屬外殼內，組成一個整體的具有電氣連續性的輸配電系統。普通母線槽一般分為密集絕緣型和空氣絕緣型兩種。空氣絕緣型結構簡單、輸送電流大;密集絕緣型結構緊湊、散熱能力好。它們都有過載能力強、分接方便、占用空間小等特點。
柴發母線槽連接結構圖
電纜分為單芯電纜和多芯電纜。單芯電纜主要采用各種絕緣材料，將多股銅線包覆在絕緣層內，作為某一相電流導體。多芯電纜則是將多根絕緣線芯絞合在一起，在包上外護套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線芯數，通常為1、2、3、4、5等芯，以及4+1和3+2芯。電纜的主要優點是選用靈活多變，環境適應能力強，但也有著其固有的局限性。下面從幾個主要方面對母線槽和電纜進行性能比較。
（1）載流量
低壓電纜的截面積最大為1000mm2，額定電流為1600a。這么大規格電纜因其體積和重量過大，很少應用于實際工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下規格電纜，這就要求使用多根電纜來實現同時供電。而母線槽額定電流最大可達6300a，其強大的載流能力是電纜根本無法比擬的。
表1 wdz-gyjsyj（f）電力電纜的持續載流量 （單位：a）
型號
wdz-gyjsyj(f)
額定電壓/kv
0.6/1
導體工作溫度/℃
90
敷設方式
敷設在隔熱墻中的導管內
敷設在明敷的導管內
敷設在空氣中
環境溫度/℃
25
30
35
40
25
30
35
40
25
30
35
40
標稱截面面積/m㎡
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
鋁芯
銅芯
柴油發電機氣缸常見的5種失效形式,你知道嗎？
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