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住宅小区柴油发电机起动信号拾取位置的比较

2020-07-24
来源: 礼德动力

0 引 言

目前新建住宅小区多以高层建筑为主,其用电负荷中含有大量的一、二级负荷,如消防类水泵、消控中心、防排烟设施、应急疏散照明、电梯、防火卷帘、航障灯照明、污水泵等。这些负荷都需要双电源双回路供电。作为第二(或第三)电源,柴油发电机因其技术成熟、安装使用方便等优点,已成为最普遍的应急电源。但作为柴油发电机重要技术之一的起动信号的拾取位置问题,却未引起足够的重视,各类规范也无明确规定。有些设计人员在施工图设计中未准确表达,或设计不合理,造成应急柴油发电机未能充分发挥作用。本文针对该问题进行探讨,为工程设计人员和现场运行维护人员提供参考。

1 相关规范要求

JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》中第13.9.7条规定:当消防应急电源由自备发电机组提供备用电源时,应符合下列要求。

(1)消防用电负荷为一级时,应设自动起动装置,并应在30 s内供电。

(2)当消防用电负荷为二级,且采用自动起动困难时,可采用手动起动装置。

(3)主电源与应急电源之间,应采用自动切换方式。

GB 50052—2009《供配电系统设计规范》中第4.0.2条规定:应急电源原动机的起动命令必须由正常电源主开关的辅助接点发出,而不是由继电器的接点发出。

2 常见一次主接线及运行方式

常见0.4 kV电气主接线供电方案Ⅰ如图1所示。该方案的一、二级负荷实现三电源双回路供电,能够满足供电可靠性要求。在正常情况下,0.4 kV母线分段运行,即QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6合闸,QL、QF7分闸,常用母线和应急母线分别由1、2变压器供电,用电负荷双回路分别来自常用母线和应急母线,互为热备用,终端切换。

常见0.4 kV电气主接线供电方案Ⅱ如图2所示。方案Ⅱ与方案Ⅰ在技术方面没有太大区别,不同的是方案Ⅱ没有常用母线,重要负荷的常用回路直接引自变压器低压母线。

这两种方案主要考虑到当地供电部门的计量要求,有些供电局要求公共负荷需集中计量,一般采用方案Ⅰ;如允许公共负荷在终端计量,可采用方案Ⅱ。

图1 常见0.4 kV电气主接线供电方案Ⅰ

图2 常见0.4 kV电气主接线供电方案Ⅱ

3 柴油发电机起动信号的拾取位置

根据对运行方式的分析,发电机起动信号的拾取位置可有如下几种选择。

(1)方案一:从10 kV开关柜断路器上拾取信号。该方式无论从馈线断路器,还是从进线断路器上拾取信号,在理论上均可行,但存在很多弊端:①10 kV侧有电并不代表0.4 kV侧有电,在可靠性上存在不足;②住宅供电10 kV断路器一般不配低电压保护,因此无法从断路器辅助接点拾取信号,只能从电压或电流继电器辅助接点拾取信号,不符合GB 50052—2009中第4.0.2条的规定。因此该方案不推荐采用。

(2)方案二:从变压器低压侧总开关上拾取起动信号。利用QF1、QF2的位置辅助接点作为发电机的起动信号,即在1、2变压器同时失电时发电机起动。该方式保证发电机的正确起动,并满足GB 50052—2009、JGJ 16—2008的要求。但该方案在采用供电方案Ⅰ时存在一些问题:

①前提条件是QF1、QF2需配置失压脱扣器,国家电网公司最新出台的《配电网工程典型设计10 kV配电分册》中,明确说明该处不宜配置失压脱扣器,会使该起动方式变得困难。

②一般情况下,发电机组与应急母线比较靠近,而根据供电部门要求,QF1、QF2所在的变配电室往往与应急母线不在同一位置,有时甚至相距几百米,这使得起动信号的二次线过长,容易断线,影响发电机的可靠起动。

(3)方案三:从QF6拾取起动信号。QF6、QF7一般采用控制器进行投切,其投切原理是当电网出现异常(过压、欠压或失压)时,QF6失压脱扣,控制器经过延时时间t1向发电机发出起动信号,当发电机电压达到并稳定到设定范围后,控制器经过延时时间t2后QF7合闸(QF7需满足闭锁条件方可合闸成功)。可见,由于该方式只取一个接点作为起动信号,因此能最快速、可靠地起动发电机,同时也满足GB 50052—2009、JGJ 16—2008的要求。

如采用这种方案,必须要分析如下可能。根据图1和图2,消防等重要负荷的一路电源取自1变压器,另一路电源取自2变压器和柴油发电机配出的应急母线段。若2变压器出现断电,QF6上检测到无电压,立即会发出起动柴油发电机的信号,而此时1变压器有电,即消防电源的另一路电源有电,并不需要起动柴油发电机,此时柴油发电机的起动是否属于误起动。

但该方案不适用于0.4 kV侧装设备自投的情况。因为低压设备自投,则发电机的起动时间应大于备自投动作时间,以避免误起动,又要保证在备自投失败时能够可靠地起动发电机,同时还应在备自投成功时解除起动信号,使二次接线和整定相对复杂。

另外,采用该方案对所有的双投开关有较高的技术要求,即无论是QF6、QF7,还是末端自动转换开关,都必须做到可靠的二合一闭锁,以防止发电机向系统倒送电。虽然两个开关采用机械闭锁或采用单刀双投的负荷开关,理论上都能保证做到二合一,但还是要依靠产品质量保证和现场的规范施工。

(4)方案四:从QF5、QF6拾取起动信号。该方案与方案二类似,适用于供电方案Ⅰ,不同之处在于将拾取点的位置移近。这就解决了方案二中的两点不足,同时又避免了方案三中对倒送电的顾虑和误起动的争论,是一种较为合理可行的方式。

3 结 语

发电机作为保证重要负荷可靠供电的关键设备,应在满足安全可靠的前提下力求控制逻辑清晰、控制接线简单。讨论的几种起动信号拾取方式中,除方案一的缺点明显,不建议采用外,其他几种方案都各有优点,均可根据具体情况使用。对住宅小区而言,因考虑到计量、产权等因素,采用供电方案Ⅰ的较多,故采用方案三、方案四较为合理;对其他如商场、医院、写字楼等建筑,大多采用供电方案Ⅱ,故方案二也是一种选择。