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柴油發(fā)電機開關(guān)接線方法示意圖 |
摘要：三相五線制柴油發(fā)電機的接線通常是指三根火線+一根零線+一根地線，并且三個線圈采用星形（Y形）接法，將三個線圈的末端X、Y、Z連接在一起。在柴油發(fā)電機組接電時及用電時應(yīng)予注意，三相電壓放在一起形成對稱才能正常工作。發(fā)電機組接線方案是多種多樣，具體要根據(jù)現(xiàn)場和用戶的情況來判斷使用何種接法更為適合。
一、設(shè)備簡析
柴油機自問世以來，以其安全、可靠等優(yōu)點在各個領(lǐng)域為各種設(shè)備提供原動力。作為其中的一個分支，高速大功率柴油機以其重量輕、功率密度大、啟動迅速等優(yōu)點而成為各類船舶、海洋工程、陸用發(fā)電等領(lǐng)域不可或缺的設(shè)備之一，柴油發(fā)電機組系指以柴油等為燃料，以柴油機為原動機帶動發(fā)電機發(fā)電的動力機械。整套機組一般由柴油機、發(fā)電機、控制箱、燃油箱、啟動和控制用蓄電瓶、保護裝置、應(yīng)急柜等部件組成。柴油發(fā)電機組屬非連續(xù)運行發(fā)電設(shè)備，若連續(xù)運行超過12h其輸出功率將低于額定功率約90％。盡管柴油發(fā)電機組的功率較低，但其具有體積小、靈活、輕便、配套齊全便于操作和維護等特點。
按照機組的用途分，柴油發(fā)電機組可用于常用、備用和應(yīng)急等3種情況，柴油發(fā)電機組做備用電源時，一旦外部電源中斷，就應(yīng)該啟動發(fā)電機組，對于有人值守的變電站，采用手動啟動，對于無人值守的變電站，多采用自動啟動。常規(guī)控制方法為當(dāng)柴油機機旁監(jiān)控系統(tǒng)接收外部發(fā)來的自動啟動信號時，連續(xù)三次啟動柴油機，若第一次啟動不成功，經(jīng)10秒延時后第二次啟動，若再次失敗，則延時后進行第三次啟動，三次啟動中只要有一次成功，就正常向應(yīng)急負(fù)載供電，若連續(xù)三次啟動均不成功，則發(fā)出三次啟動失敗報警，然后再手動啟動另一臺柴油機執(zhí)行自動啟動控制，然而這種控制邏輯，大大增加了啟動時間,越來越多對安全等級要求較高的設(shè)備都要求實現(xiàn)主備自動切換。
二、機器電路與接線說明
1、并網(wǎng)接線
柴油發(fā)電機組的并網(wǎng)運行主要為了很好的與市電完美的對接。設(shè)有一臺同步發(fā)電機打算與已經(jīng)對負(fù)載供電的機組（電網(wǎng)）并聯(lián)，為了在投入并聯(lián)時避免發(fā)生大電流沖擊和發(fā)電機轉(zhuǎn)軸突然受到扭力矩而損傷定子繞組端部和轉(zhuǎn)軸，并聯(lián)合閘需要滿足一定的條件，即投入的發(fā)電機相電勢瞬時值與電網(wǎng)電壓瞬時值應(yīng)始終保持相等，其電路如圖1所示。以上并聯(lián)合閘的條件可分開寫成以下四條。
（1）相序一致
發(fā)電機電壓和母線（電網(wǎng)）電壓的相序要一致。柴油發(fā)電機組在出廠時已明確規(guī)定了相序，并在出線端標(biāo)明，可在安裝接線時實現(xiàn)。
（2）電壓相同
發(fā)電機的輸出電壓（勵磁電勢）與電網(wǎng)電壓大?。ǚ担┫嗟惹也ㄐ蜗嗤?。前者通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流If來實現(xiàn)，后者在發(fā)電機設(shè)計制造時得以保證。
（3）頻率相同
發(fā)電機的電壓頻率和母線（電網(wǎng)）電壓的頻率要一致?？赏ㄟ^調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)與母線（電網(wǎng)）電壓頻率一致。
（4）相位相同
發(fā)電機的輸出電壓與母線（電網(wǎng)）電壓相位要相同，亦即發(fā)電機與電網(wǎng)的回路電勢為零?？赏ㄟ^采用不同的并網(wǎng)方法，選擇適當(dāng)?shù)牟⒕W(wǎng)瞬間來實現(xiàn)。
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圖1 柴油發(fā)電機并網(wǎng)接線圖 |
2、出口斷路器接線
斷路器開關(guān)接線示意圖如圖2所示。
（1）通常的柴油發(fā)電機組電力輸出主端口設(shè)計，需要考慮機裝的塑殼斷路器（熱磁或固態(tài)式），目的在于中斷負(fù)載電流的額定容量以及分?jǐn)喙收隙搪冯娏鳌?/span>
（2）如柴油發(fā)電機組本身設(shè)計已具備了過電流的保護功能，則可以使用機裝分離（塑殼）開關(guān)。
（3）如考慮到靜音型柴油發(fā)電機箱內(nèi)空間狹小，需要規(guī)劃獨立操作方艙或者采用外置斷路器的設(shè)計時，輸出電力電纜或母線可以與發(fā)電機輸出端子建立直接連接。
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圖2 發(fā)電機出線銅排接線示意圖 |
3、雙電源轉(zhuǎn)換接線
雙電源主要分為PC級雙電源（整體式）和CB級雙電源（雙斷路器式），其雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路如圖3所示。
（1）PC級雙電源：能夠接通、承載、但不用于分?jǐn)喽搪?/span>電流的雙電源
雙電源若選擇不具有過電流脫扣器的負(fù)荷開關(guān)作為執(zhí)行器則屬于PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。不具備保護功能，但其具備較高的耐受和接通能力，能夠確保開關(guān)自身的安全，不因過載或短路等故障而損壞，在此情況下保證可靠的接通回路。
（2）CB級雙電源：配備過電流脫扣器的雙電源，它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏?/span>
雙電源若選擇具有過電流脫扣器的斷路器作為執(zhí)行器則屬于CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。具備選擇性的保護功能，能對下端的負(fù)荷和電纜提供短路和過載保護；其接通和分?jǐn)嗄芰h(yuǎn)大于使用接觸器和繼電器等其他元器件。
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圖3 雙電源轉(zhuǎn)換柜接線圖 |
3、電力線輸出的隔震處理
（1）發(fā)電機輸出端子與出口斷路器柜之間的連接建議使用電纜上走線的方式，當(dāng)使用鎧裝母線做連接時，發(fā)電機側(cè)必須為軟性連接且至少一個折彎，以允許三維方向的移動。
（2）軟連接部分，大規(guī)格硬電纜盡管柔性也很好，但彎曲能力可能不夠，盡量考慮使用多股的柔性電纜或軟銅帶做以連接。
（3）另需注意電纜/母線通過集裝箱體的出口處的防水處理。
4、啟動信號線控制接線
柴油發(fā)電機的（連接至遠(yuǎn)置控制設(shè)備和遠(yuǎn)程指示器的）交流和直流控制線必須與電力線分開，采用獨立的套管布線，以降低控制電路中的電路干擾。發(fā)電機組上的連接必須使用多芯導(dǎo)線和柔性管套。柴油發(fā)電機與雙電源切換柜停電信號控制線接線方法如下：
（1）雙電源由次級繞組帶中間抽頭的變壓器﹑橋式整流器和兩個參數(shù)一致濾波電容組成。兩個電容各取正負(fù)極連接一點接地，變壓器次級繞組的中間抽頭接地，繞組其余兩端別接到橋式整流器的兩個交流輸入端，兩個電容余下的一正一負(fù)分別接到整流器輸出端的正極和負(fù)極。電容正極與地線組成正電源，電容負(fù)極與地線組成負(fù)電源。只要把兩組電源分別接在兩個空氣開關(guān)的電源進線側(cè)，負(fù)荷接在交流接觸器的出線端即可。
（2）在安裝接線前，應(yīng)先對配電箱進行外觀檢查，核對接線正確性，檢查各部件絕緣、導(dǎo)通接地等情況；檢查完畢，用一個三相5安培開關(guān)作試驗電源開關(guān)，并對配電箱實施帶電模擬試驗，確保安裝后能基本達到要求。在連接兩組電源時，應(yīng)確定哪一個電源優(yōu)先，把優(yōu)先的電源接在沒有時間延時的一側(cè)，把備用電源接在延時后動作的一側(cè)；當(dāng)交流接觸器下端沒有連線時，應(yīng)把兩組電源的同一相相連，確保任何一組電源送電時都能保證正常供電。
（3）連接完畢，應(yīng)對電源切換情況進行試驗：分別對其中一組電源進行送電，同時轉(zhuǎn)動開關(guān)到主電源、后備電源、自動等位置，檢查兩個接觸器的切換情況，以及各相同步合閘情況、觸點連接情況等。若要檢查負(fù)荷情況，還必須送上額定負(fù)荷進行檢查。
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圖4 備用發(fā)電機組自動啟動接線圖 |
5、附件分支電路
（1）靜音型柴油發(fā)電機箱體內(nèi)，系統(tǒng)運行所需的所有附件設(shè)備，必須設(shè)置分支電路。
（2）附件分支電路上端電力來源比較多，這些電路經(jīng)由自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的負(fù)載端子排、發(fā)電機端子排或者蓄電池直流供電。相互連鎖關(guān)系比較復(fù)雜，需要做集中的收集與邏輯管理。
（3）附件包括：主控柜、輸油泵、電動百葉、照明、電磁閥、蓄電池充電器和冷卻液加熱器、電機加熱器以及空間加熱器等等。
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