柴油应急发电车交流接线方式研究及改进

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flcyatwawa
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  摘要:随着我国社会的不断发展,相关设施不断完善。部分设施需要使用电能,因此,需要对其提供相应的用电保障措施。现阶段柴油应急发电车是供电保障作业中重要的发电方式,柴油应急发电车在实际工作的过程中存在很多问题,影响了整个车辆的使用寿命,所以必须要通过对其交流接线方式进行相应的研究,并采取合理的改进措施,提高柴油应急发电车的使用效率,保障柴油应急发电车在使用过程中的性能,降低作业环境的影响,并提高工作的可靠性。基于此,本文通过分析柴油应急发电车交流接线方式,探究如何对接线方式进行相应的改进。
  关键词:柴油应急发电车;交流接线方式;应急保障
  引言:柴油应急发电车在实际工作过程中,其主要的作业流程是从电缆仓中将电缆放出,然后打开工作照明设备,启动加油泵,设置好断路器的具体保护定值。在工作的过程中因为需要启动相应的发电机组进行自动供电,所以可能会导致作业环境相对较差,而且在低温时需要等待预热,这样不仅会影响柴油发电机的使用效率,还会因为发电机长期的闲置使初次启动失败,所以必须要对其交流线路的接线方式进行相应的探究,保障能够提高柴油发电车的使用安全性和可靠性,同时在部署作业的过程中,必须要保证能够在自供电时不需要启动相应的机组,并且降低在实际工作过程中的噪声干扰,进而提升整个机组的使用寿命以及工作效率,增加柴油发电机在运行过程中的可靠性。
  一、柴油应急发电车主线路接线分析
  当前在我国常用的柴油发电机组中,其主电源回路如下图所示,
  在图中TA作为控制盘的电流互感器,QF1是主断路器,F1~F4是浪涌保护器,HR1-HR3为带电指示器,在机组正常运行或者正向供电的过程中,当反向电充电时,将会使带电指示器亮起,从而可以避免发生触电事故,机组在利用XS1接口通过电缆输送到用电负荷时,主要通过2L1~2N,向内部进行自供电,并且使用双向电源进行电路的切换。其中主断路器及其相配套的脱扣器的参数是为了满足发电机在运行过程中和用户负荷的需求,并且提高电源的供电可靠性,在供电过程中为了保证能够在发生故障时对电路进行相应的保护,主要采用了断路器,通过对车载紧凑型三级固定框架式断路器进行相应的研究,可以明确断路器在实际应用过程中具有良好的使用特征。首先这种型号的断路器在实际应用过程中因为采取了三段式的保护方式,并且配备了脱扣器,所以在保护过程中能够提高保护的可靠性,其具体参数是其额定不间断电流为2500A,额定极限短路分断能力为66千安,额定运行短路分断能力为100%ICU,额定短时耐受电流为66安,额定短路的接通能力为145千安,极限寿命是25×1000次,电气寿命是12×1000次。通过以上数据进行分析,可以表明这种断路器在实际应用过程中额定电流为2500A,还可以满足发电机组在运行过程中最大负荷容量的要求,并且其线路短路分断能力和运行短路分断能力相同,所以也表明了断路器的使用性能更加卓越。
  其中使用的保护脱扣器主要是DIP型保护脱扣器,这种脱扣器实际运行过程中可以保证在负荷过载的情况下依然实现保护的功能,并且具有延时过电流保护和瞬时过电流保护功能,同时还可以配置相应的中性线保护。在保护脱扣器的面板上其中一个区域为电源接通LED区,用于对整个系统进行相应的指示运行,另一个区域为报警LED区域,指示L、S、 I保护动作情况出现问题时,可以及时完成诊断操作,并且发出报警信号,同时还有具有保护定值保护的开关区域,以及电网频率和中性线保护定值拨码开关的区域。
  然后是需要对保护的定值进行数值的整定和设计,首先要明确在针对电路进行保护的过程中,其具体的保护范围及保护的目的,其中本次电路中所使用的断路器主要是保护发电机出口处,连接电缆和母线进线处的开关,并且用户在母线下季的负荷保护的过程中,可以使用站内的二极断路器进行执行操作,为了保证每一次进行供电保障时能够满足不同负荷容量的要求,在实际启动过程中必须要保证能够对供电情况进行连续不间断的供电,同时还要将机组的保护定值调整到最大的允许值,一旦超越了机组的能力或者其下级的保障越级时,则可以尽快的切断电路,避免发生安全事故。
  在针对保护定值进行整体设计的过程中,其整定的设计流程如下,首先需要明确发电机的具体参数,然后根据发电机参数中的最大输出电流,对电路器的额定电流插件进行相应的指令,因为可以明确发电机,最大的输出电流为2346A,所以在针对额定电流插件整定的过程中,应该将其指定为2500安,首先要保证能够在长延时状态下进行反时限形态的保护,将其整定的电流值选为负荷的1.1倍左右,然后对容许偏差值进行相应的设置,将容许偏差值设置为零,在T1时刻电流将会达到I1时刻脱扣时间的三倍,其整定的时间大概在三秒左右,然后需要在短延时状态下对保护装置进行参数的设定,将其参数设定为定时限的形态及整定的电流值为,I2=3×IN,T2时刻电流超过I2的脱扣时间将其整定时间设置为0.1秒,然后对速断保护状态下进行定时限形态的参数设定,其整定的电流值设置为T3=4×IN,脱扣时间设置为30毫秒。因为在进行保护的过程中,保护期限相对较短,但是具有一定的可靠性,所以可以不设置接地故障保护以及零线电流保护,其整体系统的频率应该设置在50赫兹,脱扣器定值拨码开关,设置如下图所示。
  通过以上计算流程可以明确在机组进行满负荷运行的过程中,能够对保护定值参数进行相应的设定,但是在实际应用过程中,可能因为接线方式有所差异,所以必须要选择不同的保护定值参数,但是在输入端接线的过程中,为了保证用户能够具有更高的用电可靠性,并且在总开关进线处,可以受到总开关的执行,所以在机组电缆长度较短的情况下,应该采取临时铺设的方式,尽量减少故障发生的概率,而在机组一侧的断路器进行保护的过程中,必须要保证其定值参数能够大于总开关定值参数。
  二、柴油应急发电车辅助线路接线分析
  除了要对柴油应急发电车的主线路接线进行相应的分析以外,还要对辅助电源的接线线路进行相应的分析,首先对内部供电形势以及双电源的切換电路进行分析,目前柴油发电机组内部的电源主要使用两种受电方式。为了保障能够提高供电的可靠性,并且在市电供电的过程中可以方便车辆库房进行柴油发电机组的维护及使用,必须要保证能够使用两路相互独立,而且相位不同的电源进行供电。同时为了防止在供电过程中出现短路现象,还必须使两个不同的电源是采取互锁电路的形式进行接线,切换电路如下图所示。   在上图中1L1到1N是市电供电的输入端2L1~2N是柴油机组的输入端,QF6和QF7都是空气开关,KM1和KM2都是交流接触器,并且每一个交流接触器上都带有一个常闭的辅助触点,H300到H303线路则通向交流母线。整个线路在进行互锁功能使用的过程中,其原理如下所示,首先,使用市电供电时先将QF6开关闭合,然后使KM1和KM2的常闭触点接通,这时电流则会通过H300到H303线路,传递到车内的交流母线上,然后KM1在接通以后,其常闭辅助触点将会打开,这时在合上空气开关QF7,由于KM2接触器无法接通,所以能够实现机组电源和市电电源在KM2接触器的触点两侧进行隔离,同时在使用机组电源进行供电的过程中,其工作原理和上工作原理相同,进而实现了双电源在输入供电时能够实现互锁功能。为了保证能够在市电电源供电的过程中可以实现快速接入,还需要在XP9端子处利用3P+E的安装方式进行插座的输入,其防护等级要达到IP44,并且能够适用于在恶劣环境中的使用过程中,同时在安装车辆底盘辅助电源时,要将其准确的安装在输入和输出舱内,并且与其进行配套的电源线路及插头,也应该连接一段10米长的软铜线,在实际应用过程中因为具体的使用场地限制,所以无论是在发电车停放地或者供电保障的作业现场中,都很难使用三相交流辅助电源,所以为了保证能够实现正常的交流供电,均可以使用启动柴油发电机的方式进行解决,这样既降低了整个机组在发电过程中的损耗,又能够解决冬季启动点火困难的问题。
  然后对辅助电源的输入接线方式进行相应的分析,由于在进入到机组进行检修和维护的过程中需要照明系统以及相应的工作电源,但是因为此时机组无法进行自启动供电,所以必须要保证在市电输入的过程中能够在车辆库房以外的地方设置一套辅助的电源进行相应的供电,从而满足在现场作业以及检修维护过程中的电能使用需求,目前在实验平台上主要使用了小型的5千瓦三相汽油发电机进行辅助供电操作及具体的参数如下所示,首先可以使用单相供电就可以使用三相供电额定的输出功率为5000安,其功率因数为0.8,电机的类型是无刷自励磁三相同步电机,发电机的形式是四冲程空冷发电,额定电压为0.4千瓦,频率为50赫兹,排量为358CC,启动的方式既可以使用手动启动又可以使用电动启动,油箱的总容积是28升,电池的容量是15伏-12AH。
  在进行汽油发电机布置的过程中,可以利用小油机进行启动,并且在停机以后,将汽油发电机放入到房舱中,在舱内需要设置接地的搭铁端子以及和机体相连的搭铁端子进行相应的保护,同时需要放置1组3P+E+N接头和相应的线路连接,因为汽油发电机组在实际使用过程中只提供了照明及插座电源,所以部分平台内部的供电使用两相电。因为存在率相对较低,所以容量出现了浪费的问题。
  三、供电线路的改进设计方案
  1.目前柴油发电机组应用存在的问题
  为了保证能够提高柴油应急发电车的使用可靠性及安全性,须要对其交流接线方式进行相应的改进,在实际现场部署的过程中,因为原柴油发电车在接线使用的过程中存在以下问题,所以必须要针对这些问题采取合理的解决措施,其存在的问题主要体现在以下几个方面,首先是因为在实际使用过程中受到场地限制,所以很多工作场景中无法使用外部的交流电源,因此只能通过柴油发电机组的运行实现自供电,并且完成电缆和照明的使用,其次是因为在机组容量相对较大的过程中,很多工作条件必须是带负载运行,所以在实际运行过程中不允许出现长期的空载现象,因此在现场设计部署工作的过程中可能出现了用电设备耗电量相对较小的问题,因而导致整个机组的负载率较低,影响到机组的使用寿命。然后是在冬季工作的过程中,因为气温相对较低,所以柴油机组在实现自供电之前必须要使用水套进行预热器加热的时间大概在两个小时左右,因此在实际使用过程中,的使用效率相对较低,同时因为机组电瓶在多次启动的状态下或者冬季低温启动的状态下,极易出现亏电的问题,所以必须要在原地等待救援,这样不仅其不具备自救能力,还影响了整个供电系统的供电可靠性。同时在一些极端天气,例如较为寒冷和炎热的天气进行线路部署的过程中,因为必须要保证机组启动以后能够直接投入到工作模式,所以在实际工作过程中噪音相对较大,并且工作是很難交流,因此整个作业环境较为恶劣,降低了柴油发电机组的工作效率。
  2.改进设计方案分析
  在设计改进方案的过程中,首先要对内部的交流供电回路进行相应的改进,其采取的措施主要有以下几种,第1种是制作相应的电源交换线,保证两侧能够使用辅助供电仓进行接口的匹配,然后将汽油发电机的输出端口和市电的输入端口进行连接,当汽油机启动运行以后,打开空气开关QF1和入道小油机,输入QF8,以及打开市电的输入KF6空气开关,既可以将小油机的电能输入到市电输入侧的交流母线处。这是机组可以利用市电收入的模式进行自供电操作,同时汽油机还可以通过三相电时绞盘和油泵等用电设备能够正常运行,在电源输入互锁电路的状态下,能够保证两路电源可以在不发生连接时,进行相应的供电,进而避免的出现短路事故。第2种是可以涉及供电延长的接线支架和不间断的电源机组进行联合使用的过程中,通过改造平台上所自带的接线线轴,将小油机的输出端分为两个部分,一个部分是通过电源转接线路时才有机组能够实现自供电,另一个部分是可以通过平台的外延长接至到储能机组中的市电受电端,对储能机组进行辅助供电。供电电路的改进电路如下图所示。
  3.改进设计方案的实现
  在设置好了改进方案以后,对设计方案的具体实现流程进行相应的分析,首先利用改进方案能够使汽油发电机的工作能力得到显著的提升,并且在启动汽油发电机组的过程中,可以实现电缆作业的收放,进而提升了整个机组的使用寿命,并且降低了环境的噪音影响,同时还更加有利于工作人员之间进行交流和沟通,在冬季极低温环境进行作业的过程中,可以不受到柴油机组的预热时间影响,进而提升整个机组的使用效率和工作效率,当电瓶出现亏电现象时,可以利用小油机进行供电,并且实现充电机补电。同时还可以使电缆进行收放作业的同步进行,既提升了整个机组的使用效率,又能够使机组的自救性能提升,但是由于机组在运行过程中电瓶的容量相对较大,所以要保证小油机的供电能力能够得到提升,进而满足在其自启动过程中的相关需求。同时还可以使用电瓶跨接线的方式进行自救,使机组的电瓶和底盘的电瓶进行并联即可。在实际实现的过程中,其部署设计的时间从原有的3小时降到了1.5小时,并且噪音也从100分贝降到了80分贝,所以这种改进方案具有较好的使用效果。
  结束语
  综上所述,目前我国柴油应急发电车在实际应用过程中及交流接线方式还存在很多弊端,通过对这些方式进行探究,并且采取合理的改进设计方案,能够提高柴油应急发电车的使用效率。
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