柴油發(fā)電機(jī)的母線槽和電纜連接方案對(duì)比
本文結(jié)合康明斯公司以往超高層項(xiàng)目的工程實(shí)際案例，從負(fù)荷分級(jí)、柴油發(fā)電機(jī)容量指標(biāo)、柴發(fā)的設(shè)置、供配電系統(tǒng)方案選擇、豎向配電干線系統(tǒng)等方面探討發(fā)電機(jī)房供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。本論文是對(duì)已完成的柴油發(fā)電機(jī)組工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及在柴發(fā)連接方案選擇時(shí)設(shè)計(jì)思路的分享，希望能為柴油發(fā)電機(jī)行業(yè)在做類似超高層項(xiàng)目時(shí)提供有效借鑒。
一、供電特點(diǎn)與負(fù)載分級(jí)
1. 供配電系統(tǒng)特點(diǎn)
通常超高層建筑的供配電系統(tǒng)有以下特點(diǎn):
（1）建筑體量大用電量大供電半徑長(zhǎng)；
（2）至少需要2路市政獨(dú)立電源，甚至多路市政電源；
（3）建筑功能多樣，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮滿足多個(gè)物業(yè)運(yùn)營管理模式的需要；
（4）需考慮備用電源和應(yīng)急電源的設(shè)置。
2. 用電負(fù)荷分級(jí)
超高層建筑的供電負(fù)荷等級(jí)應(yīng)為一級(jí)，對(duì)于建筑內(nèi)的消防安防用電負(fù)荷計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施保障建筑正常運(yùn)營的重要設(shè)備重要場(chǎng)所中不允許中斷供電的負(fù)荷等應(yīng)作為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。表1列舉了超高層建筑主要用電負(fù)荷分級(jí)。
對(duì)于超高層建筑一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮設(shè)置應(yīng)急電源，當(dāng)超高層建筑為四級(jí)及以上酒店或者大型商業(yè)時(shí)，會(huì)有一部分負(fù)荷在酒店管理公司或者商業(yè)顧問提供的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中被列為保障性負(fù)荷，對(duì)于這部分負(fù)荷，也應(yīng)該考慮設(shè)置備用電源。
因此，在進(jìn)行超高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除雙重市政電源外，需要選擇獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組作為是備用電源及應(yīng)急電源。
供配電系統(tǒng)功能分布圖
二、供配電系統(tǒng)組成
供配電系統(tǒng)是從電源線路進(jìn)用戶起經(jīng)過高/低壓供配電設(shè)備到負(fù)載止的整個(gè)電路系統(tǒng)，將主要包括市電引入、變電站、高壓配電設(shè)備——高壓變配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)、輸入低壓配電系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、列頭柜/母線槽配電系統(tǒng)和機(jī)架配電系統(tǒng)。
1、高壓變配電系統(tǒng)
主要是將市電通過該變壓器轉(zhuǎn)換成380v，供后級(jí)低壓設(shè)備用電。常規(guī)情況下，柴發(fā)機(jī)房主要采用市電配電，一般可靠性要求柴發(fā)機(jī)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(fā)機(jī)房的全部電力需求，兩路電源負(fù)荷設(shè)備輸入端自動(dòng)切換，正常時(shí)同時(shí)供電運(yùn)行。
2、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)
主要用作后備電源，一旦市電失電，迅速啟動(dòng)為后級(jí)低壓設(shè)備提供備用電源。
3、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)
主要是自動(dòng)完成市電與市電或市電與柴油發(fā)電機(jī)之間的備用切換。
4、輸入低壓配電系統(tǒng)
主要作用是電能分配，將前級(jí)的電能按照要求、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范分配給各種類型的用電設(shè)備，如ups、空調(diào)、照明設(shè)備等。
5、不間斷電源系統(tǒng)
不間斷電源ups，是一種將蓄電池與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電（交流電）的系統(tǒng)設(shè)備。主要作用是電能凈化、電能后備，為it負(fù)載提供純凈、可靠的用電保護(hù)。在柴發(fā)機(jī)房，ups一般采用一用一備容錯(cuò)配置，且任何一路都可以帶起整個(gè)核心負(fù)載。
6、智能小母線管理系統(tǒng)
小母線系統(tǒng)是端母線供配電系統(tǒng)的俗稱。近年來，隨著發(fā)電機(jī)房建設(shè)的快速發(fā)展和更高需求，智能小母線系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用于機(jī)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(diǎn)，即插式插接箱給各個(gè)機(jī)柜內(nèi)的pdu分配電。始端箱和插接箱內(nèi)可設(shè)置監(jiān)測(cè)模塊，將數(shù)據(jù)上傳至動(dòng)環(huán)監(jiān)控中心。
（1）交流系統(tǒng)功能：
遙測(cè)：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能、無功電能、電纜溫度，系統(tǒng)頻率、零序電流、零地電壓、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、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(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；
（2）直流系統(tǒng)功能：
遙測(cè)：電壓、電流、功率、電能、電纜溫度、漏電流、機(jī)柜溫度、機(jī)柜濕度、開關(guān)狀態(tài)、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(guān)狀態(tài)、開關(guān)跳閘；
智能小母線管理系統(tǒng)圖
三、母線和電纜連接工程實(shí)例
1、普通母線槽與電纜的性能特點(diǎn)
柴油發(fā)電機(jī)母線槽，就是通過合理、安全的結(jié)構(gòu)，將幾根導(dǎo)體包裹在金屬外殼內(nèi)，組成一個(gè)整體的具有電氣連續(xù)性的輸配電系統(tǒng)。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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送電流大;密集絕緣型結(jié)構(gòu)緊湊、散熱能力好。它們都有過載能力強(qiáng)、分接方便、占用空間小等特點(diǎn)。
柴發(fā)母線槽連接結(jié)構(gòu)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(nèi)，作為某一相電流導(dǎo)體。多芯電纜則是將多根絕緣線芯絞合在一起，在包上外護(hù)套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線芯數(shù)，通常為1、2、3、4、5等芯，以及4+1和3+2芯。電纜的主要優(yōu)點(diǎn)是選用靈活多變，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，但也有著其固有的局限性。下面從幾個(gè)主要方面對(duì)母線槽和電纜進(jìn)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(guī)格電纜因其體積和重量過大，很少應(yīng)用于實(shí)際工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下規(guī)格電纜，這就要求使用多根電纜來實(shí)現(xiàn)同時(shí)供電。而母線槽額定電流最大可達(dá)6300a，其強(qiáng)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(xù)載流量 （單位：a）
型號(hào)
wdz-gyjsyj(f)
額定電壓/kv
0.6/1
導(dǎo)體工作溫度/℃
90
敷設(shè)方式
敷設(shè)在隔熱墻中的導(dǎo)管內(nèi)
敷設(shè)在明敷的導(dǎo)管內(nèi)
敷設(shè)在空氣中
環(huán)境溫度/℃
25
30
35
40
25
30
35
40
25
30
35
40
標(biāo)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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