新聞主題 |
柴油發(fā)電機的母線(xiàn)槽和電纜連接方案對比 |
摘要:本文結合康明斯公司以往超高層項目的工程實(shí)際案例,從負荷分級、柴油發(fā)電機容量指標、柴發(fā)的設置、供配電系統方案選擇、豎向配電干線(xiàn)系統等方面探討發(fā)電機房供配電系統設計中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。本論文是對已完成的柴油發(fā)電機組工程項目的經(jīng)驗總結以及在柴發(fā)連接方案選擇時(shí)設計思路的分享,希望能為柴油發(fā)電機行業(yè)在做類(lèi)似超高層項目時(shí)提供有效借鑒。
一、供電特點(diǎn)與負載分級
柴油發(fā)電機房的供配電系統分布如圖1所示,安裝實(shí)例如圖2所示。
1. 供配電系統特點(diǎn)
通常超高層建筑的供配電系統有以下特點(diǎn):
(1)建筑體量大用電量大供電半徑長(cháng);
(2)至少需要2路市政獨立電源,甚至多路市政電源;
(3)建筑功能多樣,供配電系統設計需考慮滿(mǎn)足多個(gè)物業(yè)運營(yíng)管理模式的需要;
(4)需考慮備用電源和應急電源的設置。
2. 用電負荷分級
超高層建筑的供電負荷等級應為一級,對于建筑內的消防安防用電負荷計算機通信網(wǎng)絡(luò )設施保障建筑正常運營(yíng)的重要設備重要場(chǎng)所中不允許中斷供電的負荷等應作為一級負荷中的特別重要負荷。表1列舉了超高層建筑主要用電負荷分級。
對于超高層建筑一級負荷中特別重要的負荷,電氣設計師應該考慮設置應急電源,當超高層建筑為四級及以上酒店或者大型商業(yè)時(shí),會(huì )有一部分負荷在酒店管理公司或者商業(yè)顧問(wèn)提供的設計標準中被列為保障性負荷,對于這部分負荷,也應該考慮設置備用電源。
因此,在進(jìn)行超高層建筑供配電系統設計時(shí),除雙重市政電源外,需要選擇獨立于正常電源的柴油發(fā)電機組作為是備用電源及應急電源。
圖1 發(fā)電機房供配電系統功能分布圖 |
圖2 柴油發(fā)電機房供電方案實(shí)例 |
二、供配電系統組成
供配電系統是從電源線(xiàn)路進(jìn)用戶(hù)起經(jīng)過(guò)高/低壓供配電設備到負載止的整個(gè)電路系統,將主要包括市電引入、變電站、高壓配電設備——高壓變配電系統、柴油發(fā)電機系統、自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)系統、輸入低壓配電系統、不間斷電源系統、列頭柜/母線(xiàn)槽配電系統和機架配電系統。
1、高壓變配電系統
主要是將市電通過(guò)該變壓器轉換成380V,供后級低壓設備用電。常規情況下,柴發(fā)機房主要采用市電配電,一般可靠性要求柴發(fā)機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(mǎn)足柴發(fā)機房的全部電力需求,兩路電源負荷設備輸入端自動(dòng)切換,正常時(shí)同時(shí)供電運行。
2、柴油發(fā)電機系統
主要用作后備電源,一旦市電失電,迅速啟動(dòng)為后級低壓設備提供備用電源。
3、自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)系統
主要是自動(dòng)完成市電與市電或市電與柴油發(fā)電機之間的備用切換,電路連接如圖3所示。
4、輸入低壓配電系統
主要作用是電能分配,將前級的電能按照要求、標準與規范分配給各種類(lèi)型的用電設備,如UPS、空調、照明設備等。
5、不間斷電源系統
不間斷電源UPS,是一種將蓄電池與主機相連接,通過(guò)主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電(交流電)的系統設備。主要作用是電能凈化、電能后備,為IT負載提供純凈、可靠的用電保護。在柴發(fā)機房,UPS一般采用一用一備容錯配置,且任何一路都可以帶起整個(gè)核心負載。
6、智能小母線(xiàn)管理系統
小母線(xiàn)系統是端母線(xiàn)供配電系統的俗稱(chēng),系統組成如圖4所示。智能小母線(xiàn)系統具有電流小、插接方便、智能化程度高等特點(diǎn),即插式插接箱給各個(gè)機柜內的PDU分配電。始端箱和插接箱內可設置監測模塊,將數據上傳至動(dòng)環(huán)監控中心。
圖3 雙電源轉換開(kāi)關(guān)電路連接圖 |
圖4 智能小母線(xiàn)管理系統圖 |
三、母線(xiàn)和電纜連接方式對比分析
1、柴發(fā)機組配電連接方式
(1)柴油發(fā)電機母線(xiàn)槽,就是通過(guò)合理、安全的結構,將幾根導體包裹在金屬外殼內,組成一個(gè)整體的具有電氣連續性的輸配電系統。普通母線(xiàn)槽一般分為密集絕緣型和空氣絕緣型兩種??諝饨^緣型結構簡(jiǎn)單、輸送電流大;密集絕緣型結構緊湊、散熱能力好。它們都有過(guò)載能力強、分接方便、占用空間小等特點(diǎn)。母線(xiàn)和母線(xiàn)槽連接示例如圖5、圖6所示。
圖5 柴油發(fā)電機組母線(xiàn)槽連接結構圖 |
圖6 柴油發(fā)電機組母線(xiàn)連接內部結構圖 |
(2)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(xiàn)包覆在絕緣層內,作為某一相電流導體。多芯電纜則是將多根絕緣線(xiàn)芯絞合在一起,在包上外護套而形成的一整根完整的電纜。電力電纜的絕緣線(xiàn)芯數,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)境適應能力強,但也有著(zhù)其固有的局限性。電纜安裝通常分為橋架和電纜溝兩種方式,分別如圖7、圖8所示。
圖7 柴發(fā)電纜橋架安裝施工圖 |
圖8 柴發(fā)電纜溝安裝施工圖 |
2、母線(xiàn)槽與電纜性能對比
(1)載流量
低壓電纜的截面積最大為1000mm2,額定電流為1600A。這么大規格電纜因其體積和重量過(guò)大,很少應用于實(shí)際工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下規格電纜,這就要求使用多根電纜來(lái)實(shí)現同時(shí)供電。而母線(xiàn)槽額定電流最大可達6300A,其強大的載流能力是電纜根本無(wú)法比擬的。
表1 WDZ-GYJSYJ(F)電力電纜的持續載流量 (單位:A)
型號
|
WDZ-GYJSYJ(F)
|
|||||||||||||||||||||||
額定電壓/kV
|
0.6/1
|
|||||||||||||||||||||||
導體工作溫度/℃
|
90
|
|||||||||||||||||||||||
敷設方式
|
敷設在隔熱墻中的導管內
|
敷設在明敷的導管內
|
敷設在空氣中
|
|||||||||||||||||||||
環(huán)境溫度/℃
|
25
|
30
|
35
|
40
|
25
|
30
|
35
|
40
|
25
|
30
|
35
|
40
|
||||||||||||
標稱(chēng)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
|
鋁芯
|
銅芯
|
鋁芯
|
銅芯
|
鋁芯
|
銅芯
|
鋁芯
|
銅芯
|
鋁芯
|
1.5
|
17
|
一
|
17
|
一
|
16
|
一
|
15
|
一
|
20
|
一
|
19.5
|
一
|
19
|
一
|
18
|
一
|
23
|
一
|
23
|
一
|
22
|
一
|
21
|
一
|
2.5
|
22
|
一
|
22
|
一
|
21
|
一
|
20
|
一
|
27
|
一
|
26
|
一
|
25
|
一
|
24
|
一
一
|
33
|
一
|
32
|
一
|
31
|
一
|
29
|
一
|
4
|
31
|
一
|
30
|
一
|
29
|
一
|
27
|
一
|
36
|
一
|
35
|
一
|
34
|
一
|
32
|
43
|
一
|
42
|
一
|
40
|
一
|
38
|
一
|
|
6
|
39
|
一
|
38
|
一
|
36
|
一
|
35
|
一
|
45
|
一
|
44
|
一
|
42
|
一
|
40
|
一
|
55
|
一
|
54
|
一
|
52
|
一
|
49
|
一
|
10
|
52
|
一
|
51
|
一
|
49
|
一
|
46
|
一
|
61
|
一
|
60
|
一
|
58
|
一
|
55
|
一
|
77
|
一
|
75
|
一
|
72
|
一
|
68
|
一
|
16
|
69
|
56
|
68
|
55
|
65
|
53
|
62
|
50
|
82
|
65
|
80
|
64
|
77
|
61
|
73
|
58
|
102
|
79
|
100
|
77
|
96
|
74
|
91
|
70
|
25
|
91
|
72
|
89
|
71
|
85
|
68
|
81
|
65
|
107
|
86
|
105
|
84
|
101
|
81
|
96
|
76
|
130
|
99
|
127
|
97
|
122
|
93
|
116
|
88
|
35
|
111
|
89
|
109
|
87
|
105
|
84
|
99
|
79
|
131
|
105
|
128
|
103
|
123
|
99
|
116
|
94
|
161
|
122
|
158
|
120
|
152
|
115
|
144
|
109
|
50
|
133
|
106
|
130
|
104
|
125
|
100
|
118
|
95
|
157
|
126
|
154
|
124
|
148
|
119
|
140
|
113
|
196
|
149
|
192
|
146
|
184
|
140
|
175
|
133
|
70
|
167
|
134
|
164
|
131
|
157
|
126
|
149
|
119
|
198
|
159
|
194
|
156
|
186
|
150
|
177
|
142
|
251
|
191
|
246
|
187
|
236
|
180
|
224
|
170
|
95
|
201
|
160
|
197
|
157
|
189
|
151
|
179
|
143
|
238
|
192
|
233
|
188
|
224
|
180
|
212
|
171
|
304
|
232
|
298
|
227
|
286
|
218
|
271
|
207
|
120
|
232
|
184
|
227
|
180
|
218
|
173
|
207
|
164
|
273
|
220
|
268
|
216
|
257
|
207
|
244
|
197
|
353
|
268
|
346
|
263
|
332
|
252
|
315
|
239
|
150
|
264
|
210
|
295
|
233
|
283
|
224
|
268
|
212
|
347
|
277
|
340
|
272
|
326
|
261
|
309
|
248
|
465
|
310
|
399
|
304
|
383
|
292
|
363
|
277
|
185
|
301
|
238
|
295
|
233
|
283
|
224
|
268
|
212
|
347
|
277
|
340
|
272
|
326
|
261
|
309
|
248
|
465
|
354
|
456
|
347
|
438
|
333
|
415
|
316
|
240
|
353
|
278
|
346
|
273
|
332
|
262
|
315
|
248
|
406
|
324
|
398
|
318
|
382
|
305
|
362
|
289
|
549
|
417
|
538
|
409
|
516
|
393
|
490
|
372
|
300
|
404
|
319
|
396
|
313
|
380
|
300
|
360
|
285
|
464
|
371
|
455
|
364
|
437
|
349
|
414
|
331
|
633
|
480
|
621
|
471
|
596
|
452
|
565
|
429
|
(2)過(guò)載能力
不論電纜還是母線(xiàn)槽,過(guò)載能力都取決于所用絕緣材料的工作溫度。母線(xiàn)槽絕緣材料的工作溫度為105℃,現已開(kāi)發(fā)出工作溫度為140℃以上的輻照交聯(lián)阻燃纏繞帶(PER)和輻射交聯(lián)聚烴熱收縮管。而目前電纜所用絕緣材料的常期工作溫度一般為90℃和105℃,輻照交聯(lián)電纜的最高工作溫度為125℃。因此,母線(xiàn)槽的過(guò)載能力遠遠大于電纜。
(3) 安裝分接
母線(xiàn)槽一般采用插接式安裝分接方法。所謂插接式母線(xiàn)槽,就是利用插接的方式把主干線(xiàn)的電源分接到支線(xiàn)去,每隔若干米就留有一個(gè)插接箱口,因此分接十分方便。而電纜需要在現場(chǎng)進(jìn)行分接,可靠性差,即便是預制分支電纜,也有其缺陷。分支電纜明顯的缺點(diǎn),主要是需要向工廠(chǎng)定制分支連接器材,通常采用開(kāi)口的"C"型抱箍。時(shí)間久了,這種抱箍能否保證緊箍力也是問(wèn)題。另外,分支電纜分支頭的價(jià)格不菲,因此預制分支電纜至今應用面仍不廣。安裝分支電纜時(shí),需要切斷樓面電源,而安裝母線(xiàn)槽時(shí)無(wú)須斷電,只要在空載情況下,取下母線(xiàn)槽的插接箱即可。但要切斷預制分支電纜的分支電源,在帶電的情況下操作是十分危險的。
(4) 防火性能
普通電纜的絕緣層和外護套會(huì )燃燒。即使阻燃電纜在火焰下也會(huì )燃燒,只有在火焰離開(kāi)后才燃燒。耐火電纜不會(huì )燃燒,但價(jià)格昂貴,只有在消防報警電路系統等不準停電的場(chǎng)合才使用耐火電纜。而母線(xiàn)槽外殼是金屬的,不會(huì )燃燒,即使銅排的絕緣材料發(fā)生燃燒,火苗也不會(huì )危機到母線(xiàn)槽外面。
(5)散熱性能
電纜的絕緣和外護套 既是絕緣層,又是隔熱層。因此,為了保持電纜散熱,當電纜在橋架內敷設時(shí),最多允許敷設2層,其原因主要是考慮散熱問(wèn)題。而母線(xiàn)槽利用空氣傳導散熱,并通過(guò)緊密接觸的鋼制外殼,把熱量散發(fā)出去,因此它的散熱性能比電纜優(yōu)越的多。
(6)運行維護
母線(xiàn)槽的維護比較簡(jiǎn)單。母線(xiàn)槽日常維護時(shí),通常是測量外殼和穿芯螺栓的溫升、進(jìn)線(xiàn)箱的接頭溫升等,穿芯螺栓若采用4.8級則需要定期緊固,若采用8.8級的高強螺栓則不必定期堅固。而電纜因其材料易于磨損、易老化、壽命較短等因素限制,需要定期進(jìn)行檢查和維護,甚至更換。
3、安裝使用方面的優(yōu)勢對比
(1)安裝施工
雖然電纜敷設安裝時(shí)在線(xiàn)路走向上靈活方便,但是工程中電纜一般都是要靠橋架支撐,所以電纜施工需要先安裝橋架,再經(jīng)過(guò)電纜溝敷設電纜,分步進(jìn)行。而母線(xiàn)槽的安裝確實(shí)需要專(zhuān)業(yè)的安裝技術(shù),但卻只需要按照產(chǎn)品標準安裝程序即可,一次性完成安裝。另外,母線(xiàn)槽結構緊湊,占用空間相對較小,易于管道、線(xiàn)路空間布置,且安裝方便。當然,對于400A以下的小電流線(xiàn)路,因為所選用的電纜截面相對較小、根數較少,使用電纜則顯得更為靈活。
(2)供電系統
母線(xiàn)槽供電系統通常是主干線(xiàn)從配電中心引出以散射狀靈活供電,而電纜供電則受分接難度大、載流量小、難以分散控制等因素限制,通常是"點(diǎn)對點(diǎn)"供電,特別是在高層建筑供電系統中,母線(xiàn)槽相比電纜的優(yōu)越性尤為突出。
傳統電纜供電方式,每個(gè)樓層都需要單獨放線(xiàn),電纜根數眾多。這樣的密集敷設方式,散熱性差、占用空間大、事故檢查難、維修難度大。而母線(xiàn)槽供電只要使用單一的中心母線(xiàn)槽系統,在每個(gè)樓層設置相應容量的插接箱進(jìn)行分流,即可達到供電目的。這種方式使得分接異常靈活,而且每個(gè)分支都有插接箱對分流變容處的保護。因此,采用母線(xiàn)槽更加安全、更加簡(jiǎn)單、更加可靠。
(3)經(jīng)濟成本
母線(xiàn)槽相比電纜,總體來(lái)說(shuō),由于使用材料高檔,工藝相對復雜,首期投入成本一般比電纜要大。但是,從長(cháng)遠來(lái)看,使用母線(xiàn)槽則優(yōu)越的多。當前,母線(xiàn)槽使用壽命一般在30年至40年,而普通電纜則只有15年左右的使用壽命。母線(xiàn)槽系統只要按照規范安裝和運行,基本上不需要更換部件,只需要對周邊環(huán)境例行檢查即可。而電纜則經(jīng)常會(huì )出現接頭老化、絕緣層脫落等現象,需要對某一段電纜進(jìn)行更換。另外,當今市場(chǎng)上已經(jīng)有許多實(shí)力較大的母線(xiàn)槽廠(chǎng)家推出鋁導體母線(xiàn)槽,且已大規模應用于大型建筑。這類(lèi)母線(xiàn)槽的采購價(jià)格遠比電纜橋架的價(jià)格低,,但使用性能卻高于電纜。對于首批投入資金緊張的用戶(hù),完全可以選用此種母線(xiàn)槽。
四、兩種方案優(yōu)劣對比結論
(1)母線(xiàn)槽可滿(mǎn)足6300A額定電流,這一方面優(yōu)于電纜。
(2)安裝母線(xiàn)的保險費用比較低,而電纜相對較高。
(3)母線(xiàn)槽的分接口可增加分接回路,而電纜需在配電室開(kāi)始敷設。
(4)母線(xiàn)配有標準的安裝支架,不需要其他支撐;電纜需用單獨的橋架或管道進(jìn)行敷設。
(5)母線(xiàn)槽可在離設備最近的位置進(jìn)行控制,而電纜需在配電室控制。
(6)母線(xiàn)槽壽命長(cháng),并可重復使用。而電纜壽命較短,不可以重復使用。
因此,從兩者對比可以明顯看出,電纜的經(jīng)濟性?xún)?yōu)于母線(xiàn)槽,特別是僅對比一次性投資,電纜也較母線(xiàn)方案節省投資造價(jià)。但經(jīng)過(guò)全面分析比較,康明斯公司推薦方案為對于低壓配電系統中的重要干線(xiàn)選擇母線(xiàn)槽,顯然有其明顯優(yōu)勢。對于小電流分支線(xiàn)路,選擇電纜也有其靈活方便的優(yōu)點(diǎn),這就需要專(zhuān)業(yè)配電設計人員以實(shí)際需要進(jìn)行選擇配置。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞,特此聲明!
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權,請通知我們!
溫馨提示:未經(jīng)我方許可,請勿隨意轉載信息!
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料,請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng):http://