大容量柴油发电机

大容量柴油发电机（共9篇）

大容量柴油发电机篇1

0 引言

目前, 以往复活塞式内燃发动机作为动力的柴油发电机组在需要连续可靠供电的场合得到了广泛的应用。在配置柴油发电机组时, 最重要的是机组额定功率的确定, 即容量的选择。过大的功率会造成运输、安装的困难和不必要的浪费, 增加维护量;过小的功率又会使发电机负荷过重, 降低机组可靠性和寿命, 甚至在关键时刻超载停机, 造成事故。因此, 需要根据柴油发电机组的使用条件、供电负荷大小及种类合理选择机组的容量。

1 柴油发电机组的功率

柴油发电机组主要由柴油发动机和交流同步发电机2大部分组成。柴油发电机组的功率主要有持续功率、基本功率、限时运行功率3种。持续功率适用于对电力质量要求较高或因市电昂贵而选择柴油发电的单位, 又称为常用功率。基本功率适用于在电网中断时提供应急后备电力功率, 又称为备用功率。限时运行功率指在规定的维修周期和环境条件下能够连续运行300 h、每年供电达500 h的最大功率。

2 柴油发电机组负荷的特性、容量的选择及校验

2.1 柴油发电机负荷的特性及计算

备用柴油发电机组的供电对象一般是保安负荷, 因而保安负荷的统计结果是选择柴油发电机组容量的依据。在统计保安负荷时, 对于在时间上能错开运行的保安负荷不应全部计算, 可分阶段统计同时运行的保安负荷, 取其大者作为计算功率。

此次力能区净水站需采购的柴油发电机所带负荷运行方式为:10 kV净水站一线通过#1变、进线开关至A段0.4 kV母线, 10 kV净水站二线通过#2变、进线开关至B段0.4 kV母线, A段与B段之间设有低压母联开关。正常运行时低压母联开关在合位, 净水站1台变压器带2段母线运行, 另1台变压器备用。柴油发电机的接入方式:由发电机出口开关下口 (负载侧) 接入净水站配电室B段#2柜4JS2-11下端口。正常情况下, 4JS2-11开关在断位, 发电机备用。当净水站配电室0.4 kV母线故障失电后, 值班人员手动启动发电机组。

力能区净水站2段400 V母线的负荷有:生产水泵 (37 kW) 、生活水泵 (15 kW) 、消防水泵 (75 kW) 、砂石料场水泵 (45 kW) 、2台大的生活水泵 (45 kW/台) 以及照明箱、插座箱、检修电源等。根据施工需求, 备用柴油发电机启动后, 首次加载的负荷为生产水泵和生活水泵, 共计52 kW;消防水泵置于手动位置, 当出现火情时启动, 此时功率达到127 kW;考虑临时照明, 柴油发电机启动后投入运行的最大负荷约为130 kW。又知:

PC=SCcosφ (1)

式中, SC为发电机组的最大计算负荷。

将cosφ=0.85、PC=130 kW代入公式 (1) , 得SC=153 kVA。

2.2 柴油发电机机组容量选择

DL/T5153—2002规定:发电机连续输出容量Se应大于最大计算负荷SC, 即Se≥nSC, 当每个单元机组配置1台柴油发电机组时n=1, 代入上式得Se≥153 kVA。

此外, 应急柴油发电机的容量还应按照满足负荷中单台最大容量电动机启动的要求进行校验。发电机带负荷启动1台最大容量的电动机时, 短时过负荷能力校验如下:发电机在热状态下, 能承受150% Se, 时间为15 s, 即有:

Se≥[nSC+ (1.25KQ-K) Pem]/1.5 (2)

式中, Pem为最大电动机的额定功率;KQ为最大电动机的起动电流倍数, 约为6;K为换算系数, 取0.8。

将SC=153 kVA, n=1, KQ=6, K=0.8, Pem=75 kW代入公式 (2) , 得Se≥437 kVA。

综上所述, 柴油发电机的容量Se需大于437 kVA。

2.3 柴油机输出功率的复核

2.3.1 环境条件修正

Pr为标准使用条件下的输出功率, 功率修正公式如下:

PX=aPr (3)

式中, PX为实际输出功率, PX=PC=130 kW;Pr为标准使用条件下的输出功率;查表得海阳现场环境条件修正系数为a=0.98。代入公式 (3) 可得Pr=133 kW。

2.3.2 持续1 h运行状态下输出功率校验

停电1 h内, 柴油发电机组要具有承担最大保安负荷的能力, 一般柴油机1 h允许承受的负载能力为1.1PX, 故有:

PX≥aPC/1.1ηG (4)

式中, a为柴油发电机组的功率配合系数, 取1.10;ηG为发电机的效率, 取0.9。

将PC=130 kW代入公式 (4) , 得, PX≥145 kW。

2.3.3 首次加载能力校验

制造厂保证柴油发电机组首次加载能力不低于额定功率的50%。因此, 要求柴油机的实际输出功率不低于初始投入的启动有功功率的2倍。

PX≥2.5KQ∑undefinedcosφQ (5)

式中, ∑undefined为初始投入的保安负荷额定功率之和 (kW) ;KQ宜取5;cosφQ为启动负荷的功率因数, 宜取0.4。代入公式 (5) 得PX≥260 kW。

2.3.4 母线电压水平校验

当直接启动异步电动机时, 由于启动电流很大且异步电动机的功率因数较低, 机组输出电压显著下降, 发电机的励磁系统必须进行强励磁, 才能补偿机组输出电压的下降。柴油发电机组因其特性上的差别, 启动空载异步电动机的容量不得超过其额定容量的70%, 启动有载异步电动机的容量不得超过其额定容量的35%。按最不利情况有载启动功率最大的消防水泵 (75 kW) 计算, 力能区柴油发电机的额定功率应满足:PX≥75 kW/35%, 即PX≥215 kW。

2.4 柴油机组最终容量的确定

由上述负荷的投运、容量的选择和柴油机输出功率复核可知, 在满足电动机启动电流倍数KQ为6, 柴油发电机组15 s过负荷能力为1.5Se的条件时, 柴油发电机的容量应大于437 kVA, 功率应大于260 kW。

但若容量大于437 kVA, 而机组的功率选取较大, 在正常运行时功率又远小于机组的额定功率, 导致经济性较差。根据公式 (2) 可知, 若要降低柴油发电机容量可采用下述几种方法: (1) 电机采用降压启动, 将KQ降低, 以满足启动的需要。 (2) 公式 (2) 中分母的1.5为过负荷倍数, 而目前许多制造厂提供的柴油发电机组15 s过负荷能力已经超过1.5Se, 因此在计算时应将制造厂提供的过负荷倍数带入分母, 这样就不会浪费柴油发电机组提高的过负荷能力, 从而降低柴油发电机的容量。

由力能区净水站负荷情况得知, 消防水泵电机为直接启动, 通过降低KQ来降低柴油发电机组容量的办法行不通, 只能通过提高柴油发电机组15 s过负荷能力来实现。经与厂商沟通, 厂家提供的功率250 kW的柴油发电机可满足启动75 kW (力能区最大负荷) 电动机的短时过负荷能力的要求。因此, 最终决定采购型号为WD344/8、机组备用容量为344 kVA、常用功率为250 kW、备用功率为275 kW、额定频率为50 Hz的产品。

3 结语

与商运后整个发电厂的辅助柴油发电机组相比, 山东海阳核电厂力能区净水站自备柴油发电机所带负荷及容量的确定比较简单。通过对力能区备用柴油发电机组容量的探讨, 加深了对柴油发电机组和电气系统的认识, 希望能给有关人员提供一点借鉴。

参考文献

[1]杨贵恒, 贺明智, 袁春, 等.柴油发电机组技术手册[M].北京:化学工业出版社, 2009

大容量柴油发电机篇2

承租方：（乙方）

合同签定地：上海

乙双方在自愿、平等、互利的基础上，经协商一致，就乙方承租甲方柴油发电机组事宜，订立合同：

租赁设备说明：

甲方将其合法拥有的柴油发电机组台、柴油发电机组台，共台出租给乙方使用。

甲方提供柴油发电机组的附件内容：启动电瓶台（蓄电池已连接好），排气消音器系统套。

柴油发电机组所用燃油、冷却水乙方自备，不在本合同租赁范围内。

租赁期限：

该柴油发电机组租赁期共天，自日起日止。

租赁期满，甲方收回全部设备，乙方如果需要续租，须提前天以形式向甲方提出。

租金支付方式：

该设备天租金为人民币元。

该设备押金为人民币元，以方式保押。

乙方在甲方提供机组到乙方现场前，即支付全部租金。

租赁设备的使用：

乙方使用甲方柴油发电机组的环境必须符合gb2820-97的规定。甲、乙双方共同确定机组安装地点。

乙方负责设备的进出运输、到场吊装、安装接线、接线电缆。

乙方在使用甲方提供的设备时，所带负载不得超过合同注明功率值。

乙方不得自行对机组进行改造。

未经甲方同意，乙方不得私自将机组分租或转租。

双方的权利和义务：

甲方应按照合同规定时间，将乙方租赁的机组交付乙方使用。

甲方应保证机组正常使用，负责机组的维护保养。

乙方应按照合同规定的时间支付租赁款。

乙方在租赁期间应爱护机组，杜绝人为的损坏或损害。

机组进乙方现场，乙方负责机组安全就位及联结、拆卸。

其他条款：

本合同自双方签字盖章后生效。

本合同一式肆份，双方各持二份，具有同等法律效力。

甲方：中联分马力电机公司革新经营部乙方：

盖章：盖章：

日期：日期：

大容量柴油发电机篇3

1.1 应急电源的概念

应急电源[1]是用作应急供电系统组成部分的电源,且与电网在电气上独立的各式电源。在一级负荷中,当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发电中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为一级负荷中特别重要的负荷。一级负荷中特别重要的负荷的供电除由双重电源供电外,尚需增加应急电源。由于在实际中很难得到两个真正独立的电源,电网的各种故障都可能引起全部电源进线同时失去电源,造成停电事故。对特别重要负荷要由与电网不并列的、独立的应急电源供电。工程设计中,对于其他专业提出的特别重要负荷,应仔细研究,凡能采取非电气保安措施者,应尽可能减少特别重要负荷的负荷量。

1.2 应急电源的分类[2]

应急电源应根据其容量、供电时间等因素选择相应的形式,并可采用独立于正常电源的柴油发电机组、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池、干电池等。本文将针对二级医院柴油发电机组容量与台数的选择进行论证。

1.3 应急电源应根据允许中断供电的时间选择,并应符合下列规定:

按照JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》[3]第4.4.6条、4.4.7条:

1.3.1要求中断供电时间小于或等于0.5s的一级负荷中特别重要的负荷,应设不间断电源装置(UPS),且宜为在线式。TN-S系统中的不间断电源装置(UPS)输出端为三相时,应加装三相隔离变压器并做重复接地。

1.3.2 应急电源为柴油发电机组时,不间断电源装置(UPS)应急供电时间不应小于15min。

1.4 柴油发电机组的选择应符合下列规定:

按照JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》第4.4.5条:

1.4.1 对于柴油发电机组的供油时间,三级医院应大于24h,二级医院宜大于12h,二级以下医院宜大于3h。

1.4.2 柴油发电机组应配有电压自动调整装置、快速自启动装置及电源自动切换装置,当正常供电电源中断供电时,应能自动启动,并应在15s内向规定的用电负载供电;

当正常供电电源恢复供电后,应延时切换并停机。

1.5 柴油发电机的自动化应符合下列规定:

按照JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》[4]第6.1.10条:

1.5.1 机组与电力系统电源不应并网运行,并应设置可靠连锁。

1.5.2 选择自启动机组应符合下列要求:

1)当市电中断供电时,单台机组应能自动启动,并应在30s内向负荷供电;

2)当市电恢复供电后,应自切换并延时停机;

3)当连续三次自启动失败,应发出报警信号;

4)应自动控制负荷的投入和切除;

5)应自动控制附属设备及自动转换冷却方式和通风方式。

1.5.3 机组并列运行时,宜采用手动准同期。当两台自启动机组需并车时,应采用自动同期,并应在机组间同期后再向负荷供电。

1.6 储油设施的设置应符合下列规定:

按照JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第6.1.11条:

1.6.1 机房内应设置储油间,其总储存量不应超过8h的燃油量,并应采取相应的防火措施。

2 医疗建筑事故停电的损失或危害

在一级负荷中,当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发电中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷,应视为一级负荷中特别重要的负荷。

按照JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》表4.2.1可知二级医院的急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、烧伤病房、重症监护室、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室等场所中涉及患者生命安全的设备及其照明用电;大型生化仪器、重症呼吸道感染区的通风系统等负荷等级定义为一级负荷中特别重要负荷。其中,涉及患者生命安全的设备:如无影灯、呼吸机、心电监护仪。

事故一旦发生能够及时处理,防止事故扩大,保证工作人员的抢救和撤离,而必须保证的用电负荷,亦为特别重要负荷。事故停电所带来的损失或危害难以估量。因此,在工程设计时,应急电源系统的设计成为工程设计的关键环节之一。

3 柴油发电机组容量的计算表达式

3.1 机组容量与台数应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。

当应急负荷较大时,可采用多机并列运行,机组台数宜为2~4台。当受并列条件限制,可实施分区供电。当用电负荷谐波较大时,应考虑其对发电机的影响。

3.2 在方案或初步设计阶段,按下述方法估算并选择其中容量最大者[2]:

3.2.1 按建筑面积估算。建筑面在10000m2以上的大型建筑按15~20W/m2,建筑面在10000m2及以下的中小型建筑按10~15W/m2.

3.2.2 按配电变压器容量估算。占配电变压器容量的10%~20%。

3.2.3 按电动机起动容量估算。

当允许发电机端电压瞬时压降为20%时,发电机组直接起动异步电动机的能力为每1KW电动机功率,需要5KW柴油发电机组功率。若电动机降压起动或软起动,由于起动电流减小,柴油发电机容量也按相应比例减小。按电动机功率估算后,然后进行归整,即按柴油发电机组的标定系列估算容量。

3.3 在施工图阶段可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量,按下述方法计算并选择其中容量最大者:

3.3.1 按稳定负荷计算发电机容量

3.3.2 按尖峰负荷计算发电机容量

3.3.3 按发电机母线允许压降计算发电机容量

3.4 柴油发电机的主用功率

3.4.1 柴油发电机的额定功率[2]

系指外界大气压力为101.325k Pa(760mm Hg)、大气温度为20℃、相对湿度为50%的情况下,保证能连续运行12h的功率(包括超负荷110%运行1h)。如连续运行时间超过12h,则应按90%额定功率使用。如气压、气温、湿度与上述规定不同,应对柴油发电机的额定功率进行修改。

柴油发电机的额定功率,又称主用功率、连续功率或长行功率。柴油发电机在我们国内是用主用功率即连续功率来标称的,发电机组能够在24小时之内连续使用的功率我们称之为连续功率,而在某一时段内,标准是每12个小时之内有1个小时可在连续功率的基础上超载10%,此时的机组功率就是我们平时所说的最大功率,即备用功率,也就是说,如果您购买的是主用500k W的机组,那么您12个小时之内有1个小时可以运行到550k W,如果您购买的是备用500k W的机组,假如您不超载平时都开在500k W,其实该机组一直都开在超载状态(因为该机组实际额定功率只有450k W),这对机组是非常不利的,将会缩短机组的寿命和造成故障率增高。

3.5 柴油发电机的综合效率

3.5.1 柴油发电机的综合效率是指发电机组通过内燃机将柴油燃烧所产生的热能转化为动能,再通过电球(康明斯、斯坦福等)将动能转化为电能的过程中能源的转化效率。

内燃机发电机一般是30~80%满载运行,是指运行在额定功率下。发电机的额定功率的定义就是指能长时间运行的功率。因此,可以长期满载运行。不过也要注意使用条件,比如说,环境温度过高的话,发电机长期额定运行可能导致温升过高。必要时应增加温度监视和报警装置。

3.6 全压起动大容量笼型电动机时,母线电压不应低于额定电压的75%(无电梯负荷时)或80%(有电梯负荷时)。

电动机全压起动允许容量取决于发电机的容量和励磁方式;宜选用高速柴油发电机组和无刷型自动励磁装置。

3.7 多台机组时,应选择型号、规格和特性相同的机组和配套设备。

4 计算实例

某工程为二级医院,根据规范及甲方要求,2路市电断电后,需由柴油发电机组供电的用电负荷统计如下表1:

已知:上述负荷中最大电动机为55KW/台,启动电流倍数为7,电动机的功率因数为0.8,电动机效率为0.92,启动时的功率因数为0.5,直接但不同时启动。

4.1 确定计算数据

根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》第3.0.5.1条:允许中断供电时间为15s以上的供电,可选用快速自启动的发电机组。已知条件中的洁净手术区用电、普通手术区用电要求自恢复供电时间为0.5s,则应设不间断电源装置(UPS),且宜为在线式,15min,过渡转换期内由不间断电源装置供电。应急照明的自恢复供电时间为5s,则应设应急电源装置(EPS),30min,过渡转换期内由应急电源装置供电。在柴油发电机稳定运行后洁净手术区用电、普通手术区用电、应急照明转切换至柴油发电机供电,表格中的其余负荷可直接由市电切换至柴油发电机供电。

工程应用中一般不考虑平时用电与消防时用电同时使用的情况,柴油发电机容量按两者的最大值选取。故本工程案例实际计算有功功率为375k W。

4.1.1 若发电机功率因数0.8,综合效率为0.82,按稳定负荷计算,发电机的容量为:

4.1.2 当采用柴油发电机作为应急电源,最大一台电动机启动前,发电机已经带有负载400KVA,功率因为为0.8,不考虑因尖峰负荷造成的设备功率下降,发电机的短时过载系数为1.5,按短时过负载能力校验,发电机的容量为:

根据《钢铁企业电力设计手册》(上册)[5]第7.9.2.2条:大容量负荷起动或自起动时应符合发电机过负荷能力。发电机组起动后,大容量电动机投入之前,有些负荷已经投运,要综合考虑大容量电动机负荷起动时发电机的过负荷情况。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)P270表6-16:

4.1.3 当采用柴油发电机作为应急电源,已知电机为无刷励磁,它的瞬变电抗X'd=0.2,当要求最大电动机启动时,满足发电机母线上的电压不低于80%的额定电压,则发电机的容量为:

由4.1.2可知,Sst△=Sst M=492.33,则

4.1.4 按上述三种方法计算并选择其中容量最大者,为SG2=594.89KVA(PG2=475.91k W)。

按稳定负荷计算的发电机视在功率就如同变压器的计算视在功率,只能满足在额定负载及以下长期运行时适用,如用电单位在现有安装容量下,需用系数较计算用系数大,并长期运行,则按计算负荷大小所选用的发电机就不适用。一台发电机,功率增大一级所付出的代价是第一次投资成本提高,而其优点是:便于用电单位将新增一、二级负荷设备接入,避免因选用发电机组容量不够而需更新设备。

选择发电机容量时,应多方面考虑用电单位将来有可能接入的用电,尤其是供电条件差的地区。

综合上述分析,针对本二级医院工程案例,对于柴油发电机组的供油时间,二级医院宜大于12h,可按柴油发电机的100%额定功率选择,故建议选用1台康明斯C690 D5型柴油发电机,其主用功率为500k W,4KV/50HZ,1500rpm。

4.2 总结

综合上述三种方法的计算分析及比较,可最终求得柴油发电机组容量及台数的设计依据。

以本二级医院工程为例,柴油发电机房设计时,在变配电所贴临处设置一座发电机房,拟设1台500k W(主用功率),4KV/50HZ,1500rpm发电机组。发电机组采用自起动方式,发电机起动后在15秒内供电。发电机组设有短路、过负荷、接地、故障及过、欠电压保护。发电机房设日用油箱间,总储存量不应超过8小时的燃油量。建筑物主体外设置供油时间大于12小时的地下储油罐。

5 结束语

柴油发电机组容量与台数的选择是建筑电气设计的一个重要组成部分,牵涉到暖通、给排水等相关专业,关系到整个系统是否安全合理的运行。事故停电所带来的损失或危害难以估量。因此,在工程设计时,应急电源系统的设计成为工程设计的关键环节之一。

柴油发电机组容量与台数应根据应急负荷大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。笔者建议电气设计人员在设计过程中能结合柴油发电机组产品性能指标,仔细计算和校验,保证安全供电,减少损失,维护建筑电气生产安全。

摘要：柴油发电机组容量与台数的选择是建筑电气设计的一个重要组成部分,牵涉到暖通、给排水等相关专业,关系到整个系统是否安全合理的运行。本文在二级医院柴油发电机组容量与台数的选择的计算上作了理论分析,并结合工程实例进行计算与比较,供工程设计人员借鉴和参考。

关键词：应急电源,事故停电,稳定负荷,尖峰负荷,允许压降,主用功率

参考文献

[1]中国机械工业联合会.GB50052-2009供配电系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010.

[2]任元会,卞铠生,等.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.

[3]中国建筑设计研究院等.JGJ312-2013医疗建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[4]中国建筑东北设计研究院等.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

柴油发电机购销合同篇4

乙方：

经双方协商，就甲方二手上柴12V135配兰州电机250KW事宜达成以下协议：

一、价钱与甲乙各方的责任：

1、发电机组价钱为50000.00元整(伍万元整)不含税票;

2、除发电机组以外，甲方向乙方提供两个足以供机组启动的蓄电池(24V);

3、乙方负责发电机组的吊、运及就位等费用;

4、甲方负责发电机组到达乙方安装点的标准安装工作;需要的安装材料、电缆、切换开关以及室外排烟系统，导风系统的材料等费用由乙方负责;

二、保修时间与保修期各方的责任：

1、甲方向乙方承诺，保修一年或500工作小时(以先到为准);

2、保修期向甲方每季度定期对发电机组例行维护保养一次，如发电机出现故障，甲方收到通知以后四个工作小时以内到达现场处理;(甲方的以上承诺不包括乙方人为疏忽造成的损坏，失机油、失冷却水，超负载及不可损拒的自然灾害造成的损坏)

三、结算方式：

1、双方签订合同以后，乙方向甲方支付发电机组价钱的95%，即元整(肆万柒仟伍佰元整)。

2、甲方收到乙方款项以后，两天以内把机组运抵乙方指定安放的地方，(吊运及相关费用由乙方支付)，安装调试运行正常以后，3个工作日内向甲方结清余下5%款项 2500.00 元(贰仟伍佰元整)。

四、合同生效：

本合同一式两份，甲乙双方各执一份，以双方负责人签名、盖章、生效。

甲方：乙方：

签名：签名：

电话：电话：

日期：日期：

付款资料：

户名：叶兴妃

开户行：建行海口支付

账号：户名：叶兴妃

开户行：农行海口支行

大容量柴油发电机篇5

1 冲击发电机

1.1 冲击发电机特点

冲击发电机又名短路试验发电机, 专门用于短路试验。冲击发电机的每次试验都相当于常规发电机的出线端事故短路, 冲击电流有效值可达上百千安, 对定、转子的绕组和结构有特殊的要求[10]。

冲击发电机一般有以下3种特征容量: (1) 型式容量。是指与该台冲击发电机定、转子尺寸及重量相当的汽轮发电机的额定容量, 也称额定视在功率。 (2) 出端容量。是指在额定电压下, 不加任何外阻抗, 只对冲击发电机超瞬变电抗Xd"计算的最大三相对称短路容量。 (3) 允许使用容量。是指电机制造厂或者试验站为保证冲击发电机的使用寿命而规定的试验使用容量。随着电力系统的快速发展, 高压开关设备的电压和开断电流不断增长, 作为大功率试验室电源的冲击发电机有尽可能大的短路 (开断) 容量[11]。表1列出了目前国内外投入使用的大型冲击发电机特征容量。

1.2 试验对冲击发电机的要求

以冲击发电机为试验电源的大功率试验室如图1所示, 试品位于试验小室内, 整个回路应能满足不同电流、电压等级的试品。通过调节限流电抗器值 (L) 来满足不同的试验电流, 调节试验变压器 (TR) 变比来满足不同的电压等级。

对一台冲击发电机评定, 不仅要看冲击发电机的短路容量和短路电流的大小, 还要考虑短路电流的衰减特性如何。冲击发电机三相短路情况下的电流衰减趋势可由式 (1) 表示[3,4]:

式中:UN为额定线电压;Xd"为超瞬变电抗;Xd'为瞬变电抗;Td"为超瞬变时间常数;Td'为瞬变时间常数;k为强迫倍数 (强励电压与空载励磁电压之比) 。实际试验回路中需要外接阻抗 (Xe) , 此时的冲击发电机短路电流衰减曲线由式 (2) 表示:

在GB 1984—2003附录B中对高压断路器在型式试验中试验参量的公差提出了具体的要求, 例如高压断路器基本短路试验方式T100s (断路器进行100%容量的完全对称开断试验) , 规定试验值为额定短路开断电流的100%, 试验公差为0~+5%, 即只允许5%以内的正公差;标准同时对试验参量中工频恢复电压 (URV) 提出了试验公差为±5%的要求, 由于URV与开断电流I存在线性关系, 即通过强励来补偿短路电流的同时也就对工频恢复电压做了补偿。这不但要求试验回路的阻抗配置合理, 同时还要求设定合适的强励电压值来保证冲击发电机的短路电流特性, 以满足高压断路器的试验参量及其公差符合相关标准的要求。

2 国产大容量冲击发电机

2.1 6 500 MV·A冲击发电机特性

我国生产的大容量冲击发电机主要有DSF-100-2型 (型式容量为100 MV·A, 出端容量为3 200 MV·A) 与DSF-200-2型 (型式容量为200 MV·A, 出端容量为6 500 MV·A) 冲击发电机, 均由哈尔滨电机厂生产制造。DSF-100-2型短路发电机容量小, 电气暂态参数差, 不能进行有效的强励, 工频电流和工频恢复电压衰减大, 已经不能满足当代大容量试验室的发展要求[5]。DSF-200-2型冲击发电机是在DSF-100-2型冲击发电机的运行实践和借鉴国外同类型设备的基础上设计开发的, 并于2003年投入商业运行。6 500 MV·A冲击发电机的设计参数如表2所示。

2.2 短路电流衰减特性仿真及分析

根据6 500 MV·A冲击发电机的设计参数和三相短路情况下电流衰减曲线计算公式, 建立其MATLAB仿真模型, 仿真时间为0~0.3 s, 表示冲击发电机从0时刻开始短路持续0.3 s之后恢复到开路状态。

Xe为0时不同强励倍数下的相电流有效值曲线如图2所示。从响应曲线来看, 需要k>15才能支撑短路电流在0.3 s内没有明显衰减的现象。k≤15时存在短路电流衰减的情况, 并随着强励倍数的减少, 短路电流会成比例下降。

1.k=15;2.k=13;3.k=11;4.k=9;5.k=7;6.k=5;7.k=3;8.k=1

Xe为18.5 mΩ时不同强励倍数下相电流有效值曲线如图3所示。从响应曲线来看, 11

1.k=15;2.k=13;3.k=11;4.k=9;5.k=7;6.k=5;7.k=3;8.k=1

对Xe为18.5 mΩ条件下k=1和k=11两种强励电压下的短路电流响应进行比较, 如图4所示。T为0.3 s时, k=11与k=1对应的短路电流有效值Ik11, Ik1分别为120.8 k A, 72.49 k A。以Ik11为试验需要的短路电流计算, Ik1存在40%的衰减量, 即Ik1/Ik11=0.6。0.3 s时的工频恢复电压URV及其公差Δ计算见式 (3) 和 (4) :

式中:URV-ki, Iki分别为不同强励倍数下的工频恢复电压和开断时的短路电流有效值。通过计算可得:URV-k1为8.173 k V, Δk1为41.62%;URV-k11为13.62 k V, Δk11为2.71%, Δk11<5%<Δk1。可见, 施加适当的强励倍数与不加强励, 对冲击发电机的短路电流及工频恢复电压存在非常明显的影响。

Xe为36 mΩ时不同强励倍数下相电流有效值曲线如图5所示。从响应曲线来看, 在9

1.k=15;2.k=13;3.k=11;4.k=9;5.k=7;6.k=5;7.k=3;8.k=1

同一强励倍数下 (k=9) , 3种不同外阻抗条件下短路电流衰减情况如图6所示, 在同一强励电压下, 外接阻抗越小电流衰减越厉害, 随着外接阻抗的增加电流补偿效果越明显。

3种不同外阻抗以及不同强励倍数条件下, 在0.3s时短路电流有效值分布如图7所示。随着外接阻抗增加, 短路电流有效值逐步减少, 对应的允许使用容量也同步降低;在同一外阻抗条件下, 短路电流随着强励倍数的增加而变大。

1为外接阻抗0;2为外接阻抗18.5 mΩ;3为外接阻抗36 mΩ

4 结束语

大容量冲击发电机作为试验电源广泛的应用于大功率试验室, 冲击发电机组的整体性能决定了大功率试验室的检测能力。依据国产6 500 MV·A冲击发电机的相关参数建立其仿真模型, 用来分析其短路电流的衰减特性。从仿真结果来看, 冲击发电机的短路电流特性与强励电压有密切的联系, 可根据试验需求调整试验回路阻抗, 通过设定强励电压在某一范围内即可控制冲击发电机的短路电流衰减量, 以保证试验参量及其公差满足相关标准的要求。通过仿真可以初步确定满足不同试验需求时的强励电压范围, 对今后大功率试验室的运行具有较为重要的参考意义。

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[10]辜承林, 陈乔夫, 熊永前.电机学[M].武汉:华中科技大学出版社, 2001.

大容量发电机断路器主要特性分析篇6

发电机断路器(Generator Circuit Breaker,GCB) 是联结于发电机和变压器之间的大电流开关设备,由于其具有能够提高厂用电可靠性和灵活性、提高发电机组和主变压器的可靠性、改善机组同期条件、满足机组频繁启停、简化继电保护接线等技术优势,以及制造水平和运行经验的成熟,近年来在多种类型发电厂中得到广泛应用[1,2]。

目前商用发电机断路器主要有SF6型断路器和真空型断路器两种。压缩空气型断路器由于其尺寸大、操作过程中机械振动较大,现已很少应用。SF6型发电机断路器额定电压一般为24 k V和36 k V,额定电流一般在10 ~ 24 k A,通常用于300 MW及以上的发电机组。真空型发电机断路器额定电压一般为15 k V及以下,额定电流为6 300 A以下,主要用于100 MW及以下的发电机组[3]。

文中分析了大容量发电机断路器的主要参数,为设备选型提供参考。

1 发电机出口故障特点

同步发电机出线突然短路后,短路电流峰值可达额定电流的20 倍,这是因为突然短路过程中发生于同步电机内部的物理现象与稳态短路有很大区别,电枢电流和相应的电枢磁场幅值会发生突然变化导致定子绕组与转子绕组电流相互影响,从而使短路过渡过程变得非常复杂。由于发电机空载短路时短路电流最大,文中主要研究发电机出口空载短路后短路电流直流分量的产生与发展。

1.1 发电机出口短路直流分量的产生

发电机空载时,由于定子绕组开路,气隙主磁通Φ0仅由励磁电流If建立,对于定子绕组而言是一个频率为ω的交变磁场。短路后,定子绕组已闭合,根据磁通守恒定理,定子绕组将产生感应电流以阻止气隙磁场的变化。短路时刻同步电机磁场分布示意如图1 所示。

图1 中n1为转子转速;Φ0为气隙磁场主磁通;N0、S0为转子等效磁极。

式(1) 中Φia、Φib、Φic为定子a、b、c相主磁通;Φf为励磁磁通;Φ0a、Φ0b、Φ0c为定子a、b、c相漏磁通。

当忽略定子回路电阻时,由式(1) 可知,为实现气隙磁场磁通守恒,短路后定子电流产生的磁链应由两部分构成,一部分为交流分量,用于补偿励磁电流产生的旋转磁通Φfsinωt ;另一部分为直流分量,用于维持短路瞬间气隙磁场磁通 Φ0,该部分磁通空间上保持静止( 下文称气隙静止磁场)。因此,定子电流将会出现交流分量和直流分量,且磁路不饱和情况下,短路电流直流分量与气隙静止磁场成正比。由于短路瞬间气隙磁场也是由励磁电流建立,故其可能出现的最大值为 Φf,从而可知定子短路电流直流分量可能出现的最大值与交流分量初始峰值相等。

1.2 发电机出口短路直流分量的发展

短路电流直流分量是由气隙磁场静止分量在定子绕组上感应出的电流,因短路后气隙磁场静止分量失去励磁,短路直流分量也随即失去电源,故定子直流回路等效为零状态电路,其衰减时间常数Ta将有定子绕组电阻Ra和气隙静止磁场对应的等效电感La确定,对应能量转换过程为气隙静止磁场能量转变为定子电阻消耗的热能。由于气隙静止磁场与旋转的转子交、直轴交替的重合,故其对应的电抗可取即Xd″与Xq″的算术平均值,即负序电抗X-。

发电机短路电流直流分量衰减时间常数Ta与发电机容量、型式以及制造工艺等等有关。GB 14824—2008《高压交流发电机断路器》中推荐发电机时间常数值为150 ms,《水电站机电设计手册》中推荐水轮发电机组时间常数为110 ~ 300 ms。由于短路交流分量衰减快于直流分量衰减[4],导致短路电流延时过零点,如图2 所示,严重时甚至短路后的多个周期无过零点。随着发电机容量增加,发电机负序电抗( 标幺值) 并未显著变化,但电阻值( 标幺值) 却明显减小,因此导致大容量发电机时间常数超过上述值[3],部分发电机组时间常数见表1。

图2 中A为短路电流非周期分量幅值;IDC为短路电流非周期分量衰减曲线;T为电网周期;Ik″为短路电流基波分量峰值;ip为短路电流峰值。

但发电机断路器在发生短路后必须尽快断开以避免故障进一步发展,一般发电机断路器开断时间取60 ms( 包括继电保护时间、断路器开断时间),此时短路直流分量仍较大,因此发电机断路器应具备较高直流分断能力。

1.3 发电机断路器开断瞬态恢复电压

发电机励磁电流下降或失磁时,需从电力系统吸收大量的无功,此时若励磁调节无法补充无功,发电机很容易陷入失步状态,其结果是电压将明显下降,转子和定子产生过热,有功发生严重周期性变化使发电机及其部件产生异常机械冲击,还可能导致相邻正常运行的发电机与电力系统之间或电力系统各部分之间也产生失步,严重时可能导致电力系统解列甚至崩溃。如果这个时候通过调节励磁都不能恢复同步,一般要求断路器断开发电机和系统之间的联系,即失步开断。发电机失步开断时,短路电流并不大,仅为额定短路开断电流的25%,但断路器瞬态恢复电压(TRV) 上升陡度非常高,通常为2.45 ~ 10 k V/μs,远高于普通断路器0.24 ~0.57 k V/μs的上升陡度。高瞬态恢复电压上升率很容易引起灭弧室的断口击穿,从而使电弧重燃。发电机断路器开断后定子回路等效电路如图3 所示。

对图3 回路列出电压微分方程:

由于电感电流不能突变的边界条件可求解TRV上升率表达式:

式(3)、式(4) 中:uc为电源电压;φ为电源电压相位;Um为电源电压峰值;δ=L/R,为电感电流初始量衰减时间常数;ω0=(LC)-1/2,为电路固有频率。

2 发电机断路器发展现状

由上节分析可知,与普通配电断路器相比,发电机断路器的特点为短路电流直流分量大和瞬态恢复电压高,为此,发电机断路器需要特殊的结构设计以完成开断。

2.1 利用电弧特性避免短路电流长延时过零

由式(4) 可知,短路后增大定子回路电阻和减小定子回路电抗均可减小直流衰减时间常数,从而避免短路电流长延时过零。然而定子回路电抗主要由发电机容量、结构型式等因素决定,且本身数值已较大,短路时串接大电抗难以实现,因此国内外生产厂家主要通过增大定子回路电阻以加快直流分量衰减。电弧是断路器开断非纯阻性回路必然产生的一种自恃放电现象。断路器开断过程中动静触头距离是由零增大的过程,动静触头分离瞬间即使很小的电压也会产生很大的电场,从而导致动静触头间气体击穿,产生电弧。电弧熄灭的必要条件是电流过零点,不过由于电弧伏安特性呈纯阻性,发电机断路器灭弧室虽然不能切断未过零的电弧电流,但却可以利用电弧电阻加快直流分量衰减,直流衰减时间常数将变为:

式(5) 中Radd为电弧电阻;Ra为定子回路电阻;La为定子回路电感;X-为定子回路电抗。可见,快速有效地开断具有延迟电流零点短路电流的关键在于断路器触头分离过程中电弧的伏安特性[5]。

2.2 两端加装吸收电容限制TRV上升率

瞬态恢复电压是断路器开断过程中必然产生的,其上升率有两方面决定:开断后断路器动静触头承担电压和开断的短路电流幅值。分别对应发电机失步和发电机出口短路两种工况,其本质均因发电机和变压器组设备的分布电容小,截流后由于两端回路的电感磁场能量没有相匹配释放通道,从而电荷迅速在断路器动静触头间堆积,造成TRV高上升率。由式(4) 可知,TRV上升率由工频部分和高频部分共同决定。工频部分由工频电源决定,无法改变;高频部分中,δ<<ω0,可变参数ω0起主要作用,若要改善TRV条件,降低TRV的上升率,可以考虑减小ω0,达到减小TRV上升率的作用。参考文献[6] 通过试验得出某机组设置不同电容器时TRV上升率,如表2 所示。

由表2 可以看出,断路器两端加装电容器可有效降低TRV上升率,目前一些公司生产的发电机断路器也均采用这种方法限制TRV。但由式(4) 也可以得出,改变定子回路固有频率可能会增大TRV的幅值,因此发电机断路器选型时应综合考虑TRV幅值,以及机组分布电容值来确定并联冲击电容大小。

3 结语

发电机断路器与普通配电断路器差异主要为短路电流延迟过零和瞬态恢复电压TRV上升率高。在中小容量机组发电机断路器选型时,由于短路电流不大,电压等级低,如果短路电流延时过零在继电保护允许时间范围内,且分布电容已满足TRV满足要求,可用普通配电断路器代替发电机断路器。但对于大容量机组,普通配电断路器无法满足,仍需采用发电机专用断路器。

参考文献

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[5]王汉明.发电机断路器高非对称短路电流开断能力的探讨[J].广东水利水电,2004(4):72-75.

大容量柴油发电机篇7

2015年12月, 由东芝水电设备 (杭州) 有限公司 (简称T H PC) 承制的云南观音岩水电站4号水轮发电机顺利通过72小时满负荷试运行, 各项技术指标满足规范及合同要求, 性能指标优良, 成功投产发电。此次的成功投产, 使东芝水电设备 (杭州) 有限公司成为国际一流的水轮发电机组制造商。

观音岩水电站位于云南省华坪县与四川省攀枝花市的交界处, 是金沙江水电基地中游河段“一库八级”水电开发方案的最后一个梯级水电站, 也是大唐集团在建的最大水电项目。电站总装机容量3, 000MW, 安装5台600MW的混流式水轮发电机组。其中4号机、5号机两台666.67MVA大容量水轮发电机的供货由东芝水电承担。

大容量柴油发电机篇8

水轮发电机定子铁心是定子的重要部件, 由铁心冲片、通风槽片、定位筋、齿压板、拉紧螺杆及固定片等零部件装压而成。在水轮发电机运行过程中, 由于温升和结构等因素的影响, 定子铁心可能会产生沿环向的波浪形变形, 称为定子铁心的翘曲变形。

为尽力避免定子铁心翘曲的发生, 需要从根本上分析各种可能导致定子铁心发生翘曲的因素, 在机组前期设计中最大程度的减少各种因素的影响。

根据理论分析及经验, 定子铁心的环向应力是导致定子铁心发生翘曲的主要原因, 而影响环向应力大小的因素主要有机座温升和定位筋个数等。

文章以某大容量水轮发电机组为基础, 计算比较了机座与铁心温差不同时定子铁心环向应力的变化情况。

2机组结构及参数

某大容量水轮发电机容量为550MW, 定子铁心外直径为12782mm, 内直径为11810mm。定子机座用螺栓和径向键固定在基础板上。定子支墩共16个, 均匀分布。定子铁心受热膨胀时, 机座可沿径向键移动。径向键同时限制机座切向位移以承受发电机受到的电磁扭矩。机座沿圆周位置分布81个定位筋。

3有限元模型描述

定子的有限元模型见图1。铁心和定位筋采用实体单元, 机座采用壳单元, 铁心和机座分别与定位筋直接相连。

定子整体为直支臂结构, 结构边界条件及载荷设置如下: (1) 定子支墩处约束环向和轴向自由度, 允许径向有位移; (2) 考虑定子机座和铁心温升; (3) 铁心内圆施加偏心磁拉力和额定扭矩。

4温升对定子铁心翘曲的影响

引起定子铁心翘曲的环向压应力主要由偏心磁拉力以及定子机座和铁心间温差引起的热膨胀不均产生。因此在计算中主要考虑的载荷为温升和偏心磁拉力。

为分析比较不同温升对定子的应力和变形、铁心环向应力的影响, 分别进行了以下四种工况下的定子有限元计算: (1) 铁心内圆温度70℃, 机座外壁温度35℃, 只考虑温升作用。 (2) 铁心内圆温度70℃, 机座外壁温度35℃, 考虑偏心磁拉力和额定扭矩。 (3) 铁心内圆温度65℃, 机座外壁温度35℃, 考虑偏心磁拉力和额定扭矩。 (4) 铁心内圆温度60℃, 机座外壁温度35℃, 考虑偏心磁拉力和额定扭矩。

4.1只考虑温升

为进行温升作用和磁拉力作用对定子铁心环向应力的影响比较, 进行了工况1的计算, 只考虑了温升引起的热应力。计算得到, 铁心径向变形为3.529mm;铁心环向压应力为17.193MPa, 见图2。

4.2工况2计算结果

考虑温升, 铁心内圆温度70℃, 机座外壁温度35℃, 在铁心内圆施加偏心磁拉力和额定扭矩。计算得到, 铁心径向变形为3.688mm;铁心环向压应力为20.612MPa, 见图3。

4.3工况3计算结果

考虑温升, 铁心内圆温度65℃, 机座外壁温度35℃, 在铁心内圆施加偏心磁拉力和额定扭矩。计算得到, 铁心径向变形为3.342mm;铁心环向压应力为18.536MPa, 见图4。

4.4工况4计算结果

考虑温升, 铁心内圆温度60℃, 机座外壁温度35℃, 在铁心内圆施加偏心磁拉力和扭矩。计算得到, 铁心径向变形为2.996mm;铁心环向压应力为16.46MPa, 见图5。

5定子铁心翘曲临界应力计算

定子铁心翘曲临界应力由以下公式计算得到:

式中, k为叠压弹性基础刚度, E为铁心等效弹性模量, b为铁心高度, h为铁心冲片单片厚度。

由上述公式计算得到定子铁心屈曲稳定性临界应力为70.046MPa。

6结果对比及分析

四种工况下定子最大综合应力、机座最大径向变形、铁心最大径向变形、铁心环向压应力结果如表1所示。

对表中数据进行分析, 可以得到两条结论: (1) 使铁心产生翘曲的环向压应力主要由于温升引起。机组在正常运行过程中的其它载荷如偏心磁拉力和扭矩产生的铁心环向应力与温升相比属于小值。 (2) 机座和铁心温度相差越大, 铁心环向压应力也越大, 铁心就容易产生翘曲。

7结束语

大容量柴油发电机篇9

关键词：余热发电,电机起动,仿真计算,工程设计,EATP计算软件

1 前言

随着近几年来余热回收技术突飞猛进, 钢铁行业的余热回收项目造价大幅度降低, 同时余热回收效率大幅提高, 为钢铁行业余热回收创造了优越的条件。烧结冷却机余热的回收, 是通过回收烧结机低品味余热能源, 结合低温余热发电技术, 用余热锅炉的过热蒸气来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的最新成套技术。

由于是余热利用项目, 发电机容量都比较小, 因此电机起动分析计算是一项必不可少的工作, 通过这个计算工作, 可以选择合适的电机启动方式, 从而降低电机起动对系统、电动机本身和机械负载的不利影响。本文通过一个计算实例, 为工程设计解决相关问题。

本次计算采用的是ETAP电力系统计算软件, ETAP是一个性能卓越的店里系统仿真分析和计算高级应用软件。只要建立系统的单线图, 根据ETAP软件的元件模型, 输入相应的元件数据和相关设置, 就可以方便地完成动态电机起动仿真计算。

2 工程实例计算

2.1 计算介绍

某钢厂烧结余热发电工程中有一台发电机机, 容量为18MW, 现厂用电有一台功率为4500k W的电动机, 需要通过电动机起动仿真计算来校核电动机能否顺利起动。

仿真计算过程为:发电机组在空载状态, 0.5秒起动4500k W电动机, 总的仿真时间为30秒。

仿真计算的要求:在加载工程中, 电动机母线侧电压变化范围必须在120%Un~80%Un之内, Un为额定电压。

仿真计算目的是为4500k W的电动机选择一个合适的起动方式。

2.2 电动机起动模块计算原理

在电机起动期间, 正在起动的电机对于系统来说就像是一个连接在母线上的小阻抗负荷。它从系统中吸取很大的电流, 相当于电机额定电流的六倍, 使系统产生电压降, 并对其它系统负荷的正常动作产生干扰。因为电机加速转矩由电机终端电压决定, 所以很多情况下, 正在起动的电机由于终端电压较低而无法达到额定速率。这就使电机起动分析变得重要。电机起动分析的目的有两个:分析电机能否在运行条件下成功地起动, 另一个是看电机起动时是否严重的阻碍了系统中其它负荷的正常运行。

本次计算采用ETAP提供的动态电机加速计算方法。在动态电机加速计算中, 以动态模型模拟发动机, 用程序模拟电机的整个加速过程。用这种方法来确定电机是否可以以这种形式起动, 电机要用多长时间达到它的额定速率, 以及确定电压降对系统的影响。

2.3 计算需要的输入数据

(1) 发电机参数

额定功率:18MW

额定电压:10k V

额定功率因数:0.8 (滞后)

额定效率:95%

极数:6

转速:1000rpm

阻抗:Xd”=12, Xd’=23, X2=12, Xo=12

(2) 电动机负载

额定电压:10k V