20KV市電配套柴油發電機的技術改造方案
發布時間：2023-09-12 點擊：151
20kv市電配套柴油發電機的技術改造方案
在中國的很多地區逐漸采用的是20kv電制市電，但是在中國市場上沒有這款類型的20kv/50hz柴油發電機組成品購買渠道，只能向國外發電機組廠商通過定制方式獲得。很顯然，通過定制獲得的柴油發電機組由于零部件的獨立性將會給以后的維修和保養造成極大的困難，因此站在有利于后期運營的角度，必須為自己選擇通用性強的柴發。目前，在現有的市場上主要存在著400v和10kv兩種電壓的柴油發電機組，根據這兩種不同電壓，康明斯公司以6臺備用2000kw項目需求為例，介紹以下三種為20kv電制市電配置的柴油發電機組技術改造方案。
圖1 2000kw康明斯電力發電機組
一、 6臺400v低壓柴發并機方案
1、方案1說明（如圖2所示）
（1）由于受困于并機母排電流6300a限制，6臺低壓發電機組并機運行必須在高壓側才能實現。因為6臺2000kw 400v發電機組并機電流將達到2萬多安，無法設計并機母排。
（2）我國現有的并機技術相當成熟，無論是在低壓并機和高壓并機控制方面，都出現了優良的解決方案。據此在本方案中我們選擇了6臺400v低壓油機通過6臺變壓器將每臺油機電壓升到20kv，在20kv側實行并機控制，達到6臺低壓發電機組并機運行目的。并機后與市電在20kv側切換，為項目提供備用電源。
（3）饋電系統沿用市電運行時的饋電系統，在備用電源系統中不加更改。
2、方案1優勢
（1）通過并機功能將整個項目備用電源（6臺柴油發電機組）集中在一起成為備用電站，方便設備維護和管理。
（2）將備用電源升至高壓后傳輸節約了電傳輸過程中的成本（電纜及電損失）。
（3）饋電系統方面沿用市電系統設計，特別適用于改造系統。
3、方案1缺點
（1）為了提高系統可靠性，發電機組數量需增加（如采用n+1或n+2系統），增加了系統初次投資。
（2）在整個系統中每臺油機均需配置低壓電柜，變壓器和高壓電柜，多出了數量不小的低壓或高壓電柜，初次投資設備成本高，同時也增大了設備的占地面積。
圖2 400v低壓柴油發電機組并機線路圖
二、6臺10kv高壓柴發并機方案
1、方案2說明（如圖3所示）
（1）本方案中我們采用了10kv中壓柴發，在10kv母排側實現6臺2000kw并機，再通過升壓變壓器將發電機組輸出電壓升到20kv，與市電在20kv側切換，為項目提供備用電源。
（2）饋電系統采用市電運行時的饋電系統，在備用電源系統中不加更改。
2、方案2優勢
（1）將整個項目備用電源集中在一起成為備用電站，方便設備維護和管理。
（2）同時將備用電源升至高壓后傳輸節約了電傳輸過程中的成本（電纜及電損失）。
（3）在現有的數據中心項目中，相關項目采用了10kv等級相關設備如冷水空調等，可直接在10kv側與市電切換，減少了變壓器配置，同時也節省了能量在變壓器處的損耗。
（4）饋電系統方面沿用市電系統設計，同樣適用于改造系統。
（5）與方案1比較在整個系統中每臺油機少配置低壓電柜，也減少了變壓器數量配置和高壓電柜的數量，初次投資設備成本降低。
3、方案2缺點
（1）為了提高系統可靠性，發電機組數量需增加（如采用n+1或n+2系統），整個系統初次投資將增加。
（2）與方案1比較油機采用中壓柴發，對油機操作工人要求提高，增加了油機運行和保養中的人工費用。
圖3 10kv高壓發電機組并機線路圖
三、400v柴發與變壓器一對一切換
1、方案3說明（如圖4所示）
本方案采用400v低壓油機在市電低壓變壓器側實現一對一切換，或將系統按樓層分成n個系統，將少量低壓油機并機后再與市電變壓器在低壓側分別切換。（將項目分成n個系統是為了適應低壓油機不能多臺并機的特點，降低系統總需求量。香港ntt項目就是采用這樣的方案）。眾所周知，切換的可靠性要高于并機系統可靠性。任何需要滿足uptime t 4認證要求的項目建議采用2n低壓油機系統方案。
2、方案3優勢
可靠性高，配置簡單。這是所有方案中可靠性最高的一種方案。當項目將可靠性視為最重要因素時，建議選擇此種方案。
3、方案3缺點
（1）由于是低壓機組，其傳輸電纜成本較高，傳輸電損失相對也高。
（2） 為了降低項目油機配置數量，采用此方案時設計工程師應合理設計和布置負載，使備用機組盡可能在大功率條件下輸出。
（3） 由于低壓輸送中傳輸電纜成本較高，因此在設計時應合理布置油機位置，盡量減少低壓電纜的長度。
（4）由于需調整低壓變壓器后負載，本方案不適用于改造項目。
圖4 400v柴油發電機組與市電切換線路圖.
四、方案對比選擇
在初步了解了以上三種方案以后，各位用戶是否迫切想知道以上三種方案的經濟對比情況呢？下面是我們康明斯柴油發電機組項目工程師根據以上所講內容，以6臺油機需求為例對三種方案進行配置需求，大家可以根據下表中的配置要求及數量和各企業的預算定額進行三種方案的經濟方案對比：
序號
方案1
方案2
方案3
1
6臺400v發電機組
6臺10kv發電機組
6臺400v發電機組
2
6個低壓電柜
無
6個低壓電柜
3
6個0.4 kv/20kv變壓器
1個10 kv/20kv變壓器
無
4
低壓電纜和高壓電纜
只需高壓電纜
只有低壓電纜
5
為了減少變壓器的浪涌電流對斷路器的影響，將在高壓側并機
高壓側并機
無需并機
6
20kv并機開關柜
10kv并機開關柜
無需并機開關柜
7
母線pt柜
母線pt柜
無需pt柜
8
直流電源柜
直流電源柜
無需直流電源柜
9
一個20kv饋電柜
一個10kv饋電柜一個20kv饋電柜
無需饋電柜
10
電氣轉換或ats 20kv切換
電氣轉換或ats 20kv切換
多個低壓ats系統
優點
日常檢修，奔馳發電機組檢修頻率不穩原因都有哪些？
發電機組并聯運行的原理和特點(1)
沃爾沃發電機潤滑系統保養小知識您知多少？保養周期與技巧
限電不用煩，柴油發電機組來幫忙！
圖解柴油機潤滑系統工作原理
康明斯靜音箱式發電機組的進風與排放系統的設計要求
珀金斯發電機組ELC冷卻系統的保養
哪些錯誤操作造成柴油發電機組柴油濾清器不起作用
在中國的很多地區逐漸采用的是20kv電制市電，但是在中國市場上沒有這款類型的20kv/50hz柴油發電機組成品購買渠道，只能向國外發電機組廠商通過定制方式獲得。很顯然，通過定制獲得的柴油發電機組由于零部件的獨立性將會給以后的維修和保養造成極大的困難，因此站在有利于后期運營的角度，必須為自己選擇通用性強的柴發。目前，在現有的市場上主要存在著400v和10kv兩種電壓的柴油發電機組，根據這兩種不同電壓，康明斯公司以6臺備用2000kw項目需求為例，介紹以下三種為20kv電制市電配置的柴油發電機組技術改造方案。
圖1 2000kw康明斯電力發電機組
一、 6臺400v低壓柴發并機方案
1、方案1說明（如圖2所示）
（1）由于受困于并機母排電流6300a限制，6臺低壓發電機組并機運行必須在高壓側才能實現。因為6臺2000kw 400v發電機組并機電流將達到2萬多安，無法設計并機母排。
（2）我國現有的并機技術相當成熟，無論是在低壓并機和高壓并機控制方面，都出現了優良的解決方案。據此在本方案中我們選擇了6臺400v低壓油機通過6臺變壓器將每臺油機電壓升到20kv，在20kv側實行并機控制，達到6臺低壓發電機組并機運行目的。并機后與市電在20kv側切換，為項目提供備用電源。
（3）饋電系統沿用市電運行時的饋電系統，在備用電源系統中不加更改。
2、方案1優勢
（1）通過并機功能將整個項目備用電源（6臺柴油發電機組）集中在一起成為備用電站，方便設備維護和管理。
（2）將備用電源升至高壓后傳輸節約了電傳輸過程中的成本（電纜及電損失）。
（3）饋電系統方面沿用市電系統設計，特別適用于改造系統。
3、方案1缺點
（1）為了提高系統可靠性，發電機組數量需增加（如采用n+1或n+2系統），增加了系統初次投資。
（2）在整個系統中每臺油機均需配置低壓電柜，變壓器和高壓電柜，多出了數量不小的低壓或高壓電柜，初次投資設備成本高，同時也增大了設備的占地面積。
圖2 400v低壓柴油發電機組并機線路圖
二、6臺10kv高壓柴發并機方案
1、方案2說明（如圖3所示）
（1）本方案中我們采用了10kv中壓柴發，在10kv母排側實現6臺2000kw并機，再通過升壓變壓器將發電機組輸出電壓升到20kv，與市電在20kv側切換，為項目提供備用電源。
（2）饋電系統采用市電運行時的饋電系統，在備用電源系統中不加更改。
2、方案2優勢
（1）將整個項目備用電源集中在一起成為備用電站，方便設備維護和管理。
（2）同時將備用電源升至高壓后傳輸節約了電傳輸過程中的成本（電纜及電損失）。
（3）在現有的數據中心項目中，相關項目采用了10kv等級相關設備如冷水空調等，可直接在10kv側與市電切換，減少了變壓器配置，同時也節省了能量在變壓器處的損耗。
（4）饋電系統方面沿用市電系統設計，同樣適用于改造系統。
（5）與方案1比較在整個系統中每臺油機少配置低壓電柜，也減少了變壓器數量配置和高壓電柜的數量，初次投資設備成本降低。
3、方案2缺點
（1）為了提高系統可靠性，發電機組數量需增加（如采用n+1或n+2系統），整個系統初次投資將增加。
（2）與方案1比較油機采用中壓柴發，對油機操作工人要求提高，增加了油機運行和保養中的人工費用。
圖3 10kv高壓發電機組并機線路圖
三、400v柴發與變壓器一對一切換
1、方案3說明（如圖4所示）
本方案采用400v低壓油機在市電低壓變壓器側實現一對一切換，或將系統按樓層分成n個系統，將少量低壓油機并機后再與市電變壓器在低壓側分別切換。（將項目分成n個系統是為了適應低壓油機不能多臺并機的特點，降低系統總需求量。香港ntt項目就是采用這樣的方案）。眾所周知，切換的可靠性要高于并機系統可靠性。任何需要滿足uptime t 4認證要求的項目建議采用2n低壓油機系統方案。
2、方案3優勢
可靠性高，配置簡單。這是所有方案中可靠性最高的一種方案。當項目將可靠性視為最重要因素時，建議選擇此種方案。
3、方案3缺點
（1）由于是低壓機組，其傳輸電纜成本較高，傳輸電損失相對也高。
（2） 為了降低項目油機配置數量，采用此方案時設計工程師應合理設計和布置負載，使備用機組盡可能在大功率條件下輸出。
（3） 由于低壓輸送中傳輸電纜成本較高，因此在設計時應合理布置油機位置，盡量減少低壓電纜的長度。
（4）由于需調整低壓變壓器后負載，本方案不適用于改造項目。
圖4 400v柴油發電機組與市電切換線路圖.
四、方案對比選擇
在初步了解了以上三種方案以后，各位用戶是否迫切想知道以上三種方案的經濟對比情況呢？下面是我們康明斯柴油發電機組項目工程師根據以上所講內容，以6臺油機需求為例對三種方案進行配置需求，大家可以根據下表中的配置要求及數量和各企業的預算定額進行三種方案的經濟方案對比：
序號
方案1
方案2
方案3
1
6臺400v發電機組
6臺10kv發電機組
6臺400v發電機組
2
6個低壓電柜
無
6個低壓電柜
3
6個0.4 kv/20kv變壓器
1個10 kv/20kv變壓器
無
4
低壓電纜和高壓電纜
只需高壓電纜
只有低壓電纜
5
為了減少變壓器的浪涌電流對斷路器的影響，將在高壓側并機
高壓側并機
無需并機
6
20kv并機開關柜
10kv并機開關柜
無需并機開關柜
7
母線pt柜
母線pt柜
無需pt柜
8
直流電源柜
直流電源柜
無需直流電源柜
9
一個20kv饋電柜
一個10kv饋電柜一個20kv饋電柜
無需饋電柜
10
電氣轉換或ats 20kv切換
電氣轉換或ats 20kv切換
多個低壓ats系統
優點
日常檢修，奔馳發電機組檢修頻率不穩原因都有哪些？
發電機組并聯運行的原理和特點(1)
沃爾沃發電機潤滑系統保養小知識您知多少？保養周期與技巧
限電不用煩，柴油發電機組來幫忙！
圖解柴油機潤滑系統工作原理
康明斯靜音箱式發電機組的進風與排放系統的設計要求
珀金斯發電機組ELC冷卻系統的保養
哪些錯誤操作造成柴油發電機組柴油濾清器不起作用