应急柴油发电机组在援外项目设计中的应用探讨
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摘要：应急柴油发电机组，顾名思义就是应急使用的供电电源，本文首先分析了依据国内规范在什么情况下使用应急柴油发电机组，以及使用应急柴油发电机组的注意事项，环境因素等，接着介绍援外项目的电源特点，从而引出应急柴油发电机组在援外项目中设计中的重要性，并针对援外项目的实际使用需求通过实际案例对应急柴油发电机具体设计进行深入的分析研究。
关键词：应急柴油发电机组，援外项目，用电负荷
中图分类号： TU2 文献标识码： A
1应急柴油发电机组简介
1.1应急柴油发电机组系一种小型发电设备，一般是指使用柴油作为燃料，以柴油机为原动力驱动发电机转动励磁产生的动力转化为电能的装置。柴油发电机组一般是由柴油机、发电机、控制屏、储油箱（机底邮箱）、启动器、保护装置、蓄电池应急柜等组成。可以安装在预制的基础上，也可以是装在车上移动使用，或者安装在集装箱内，并对集装箱进行改造成集装箱箱式户外柴油发电机组。柴油发电机组的额定功率一般为15-2000kW，柴油发电机组一般可以超额定功率20%工作三个小时，发电机自动调压形式有：可控硅、相复励、TD1型碳阻式自动调压，个别大功率柴油发电机组采用大功率管。
1.2柴油发电机组之所以能够广泛的应用，是由其优点、特点决定的，主要优点：
（1）燃油经济、热效高、工况变化时，燃油消耗率曲线变化比较平坦，低负荷下也经济。
（2）工作可靠、耐久。因为没有点火系统，故障低 。
（3）使用范围广。
（4）有害排放物较低。
（5）防火安全性好。
主要特点：
（1）单机容量等级多。机组从几千瓦～几万千瓦。
（2）配套设备结构紧凑、安装地点灵活 （水冷只要 34～82L/KW・H 汽轮机的1/10）。
（3）热效率高，燃油消耗低 （热效率 30～46%）。
（4）起动迅速、并能很快达到全功率 只需几秒，应急1分钟内带到期全负荷（正常5～30MIN）停机过程短，可以频繁起停。
（5）维护操作简单，人少，备用期间保养容易。
（6）柴油发电机组的建设与发电的综合成本最低。
与大型电厂的发电机相比柴油发电机组体积小且自成一体，装上车可方便地移动、容易操作，可随时起动、它发出的电能与市电性质最接近，可以直接输入电网，所以凡是市电电力网还未到达或供电保障不太可靠的地区，基本上都用柴油发电机组发电来解决用电设备或生活的需求。
2应急柴油发电机组在国内设计中的一般原则
2.1应急柴油发电机组作为市电电源的可靠补充，无论在民用建筑还是工业项目，甚至特殊工程中（核电厂）都有着非常重要的作用，而且在各个行业都有针对应急柴油发电机组的行业设计规范或准则。特别是在民用建筑设计中针对柴油发电机组设计的规范就有很多，例如《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008、《建筑设计防火规范》GB50016-2006、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95等都对柴油发电机组的设计有着严格的设计要求。
2.2《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008对应急柴油发电机组的使用范围有明确的规定：“1、为保证一级负荷别重要的负荷用时；2、用电负荷为一级负荷时，但从市电取得第二电源有困难或技术经济不合理时。”而《供配电系统设计规范》GB50052-2009对于一级负荷供电要求是按这样规定的：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不至于同时受到损坏；一级负荷别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，这里的应急电源就明确指出可以使用应急柴油发电机，但对启动时间有一定要求。从上面的规范条文中，我们不难发现，柴油发电机组的适用条件的前提是供电电源可靠稳定，柴油发电机组，只有补充而已，而中国现在援外项目中的供电电源很难保证可靠稳定时，自备应急柴油发电机组的设计不仅仅局限于满足消防或一级负荷的供电要求，而更多的是要兼顾一些日常用电需求。本文着重对这一部分进行深入的分析研究。
3.1援坦桑尼亚达累斯萨拉姆大学图书馆项目
首先分析坦桑尼亚电力情况，坦桑尼亚电网频率50Hz；电压等级为400kV、 220kV、 132kV、66kV、33kV、11kV、230V/400V；230V/400V低压电网电压偏差一般不超过±15%，当地电力供应相对紧张，部分地区经常停电。本项目设备总安装容量为1500kW，计算功率1080kW，视在功率1200kVA，选择两台800kVA变压器。由于当地经常停电，柴油发电机的设计就特别重要了，本工程设一台400kW/500 kVA的柴油发电机组作为备用电源，柴油发电机组采用室外型。结合当地供电状况及使用方的需求，设置维持发电机运行一定的贮油设施。柴油发电机满足本工程二级负荷以及其他维持图书馆基本运行设施的用电需求。经过计算消防负荷小于本工程二级负荷以及其他维持图书馆基本运行设施的用电负荷，所以柴油发电机组的选择以非消防负荷为准，所以选择的比较大，这样的选择主要依据是满足其“维持图书馆基本运行设施的用电负荷”这和国内的一般民用建筑电气设计要求有很大的不同。低压系统接线型式采用单母线分段，两台变压器分列运行，低压母线段设置联络开关，低压联络应具备：自投自复，自投不自复，手投，停用几种形式供运行人员选择.低压联络开关K3与两个变压器主进开关K1，K2互为闭锁，只有当K1，K2任何一个开关掉闸时才可以合闸.当K1或K2因过载或短路而分闸时，不允许自动投络开关；另设置应急母线段，应急母线段和低压母线段之间设置ATS转换开关，应急母线段平时由市政电源供电，仅当正常市电电源失电或变压器检修及故障时，柴油发电机组启动后，ATS柜转换开关才能转换为由柴油发电机提供电源，供消防负荷、以及其他维持图书馆基本运行设施的备用负荷，同时在消防负荷和备用负荷之间设置分段开关，当备用负荷母线故障时分段开关跳闸，当停电消防时FAS切除分段开关，甩掉备用负荷，保证消防负荷供，当市电恢复供电后，机组自动退出工作并延时停机.转换开关ATS的自动切换时间要求5-30s可调，并设有检修隔离位，同时设置有自投不自复，手动以及停用等运行方式供运行人员选择，柴油发电机组启动信号取1AA4柜ATS失电信号。而且按照当地的习惯做法，柴油发电机组一般放置在室外独立的建筑内，甚至可以直接安放在室外地面上，在本项目中按照当地的习惯做法把柴油发电机组设计成集装箱式，目的是为了运输方便，安全快捷，而且基本是免维护的，由当地的国情决定，当地的维护能力很有限，所以一般的设计都是尽量免维护的。
3.2援桑给巴尔奔巴岛阿布杜拉・姆才医院项目
根据奔巴岛供电部门提供的资料：奔巴岛电力系统频率50Hz，高压系统电压有132kV；中压系统电压有33kV、11kV；低压系统电压为415V/240V，当地供电电源相对稳定，这样规模的医院虽然当国内算不得大型医院，但是在当地算是最大规模的医院，所以对于这个医院的设计就不能完全衣服中国的规范，结合当地的实际情况并和援外司相关部门协商，最后确定医院的用电负荷都属于比较重要的负荷，所以设计柴油发电机组的容量为所有负荷的完全备用。系统接线型式采用单母线运行；母线段进线端设有专用的进线ATS柜，平时由市政电源供电，仅当正常市电电源失电时，柴油发电机组启动后，ATS柜转换开关才能转换为由柴油发电机提供电源，当市电恢复供电后，机组自动退出工作并延时停机。转换开关ATSE的自动切换时间要求5-30s可调，并设有检修隔离位，同时设置有自投自复、自投不自复、手动以及停用等运行方式供运行人员选择， 当市电供电可靠性较差时，建议当市电恢复供电时，柴油发电机组可视情况手动退出运行，避免有连续供电要求设备的再次投切，柴油发电机组启动信号取自低压柜主进开关进线侧的市电故障信号。在初步设计阶段和国内设计监理沟通确认了此方案，并在施工图阶段按初设方案实施。现在使用良好，满足当地医院的实际使用需求。
4小结
本文通过对两个实际援外项目设计案例的分析，认为在援外设计中应急柴油发电机组的作用更为重要。它不仅仅作为市电电源的补充，而且作为更重要的电源保障为建筑提供比市电更稳定的电能。所以在涉及援外项目的电力设计中，就不能仅按照中国现有的规范设计，更要结合当地的实际情况和使用习惯，做出更符合实际使用需求的设计。这也是对一个电气工程师现场考察搜资能力的考验。
参考文献：
[1] 民用建筑电气设计规范JGJ16-2008[S] 北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 工业与民用建筑配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.
[3] 低压配电设计规范GB50054-2011[S].北京：中国计划出版社，2012.