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柴油发电机配电柜出口线路连接方式和规范 |
摘要：柴油发电机组通常在输出端配有低压开关配电输出柜，其电力是通过柴发机组侧面与容量相配套的塑壳空开线路连接而输出的。空气开关在柴发机组侧面的空开罩内，可手枘直接操作，进行合、分闸。柴油发电机组的配电柜中的空气开关目的是保护交流发电机不被超负载电流工作或其它异常冲击而损坏，开关具有较高的分断能力及故障自动脱扣能力，用户在进行电缆接驳时，直接从空气开关下端引出电力电缆至市电双电源开关或直接用电负载上（以发电为主电源的情况下）。
一、柴发和配电柜的基本要求
配电柜由柜体、断路器、控制元件、铜母排组成，配电柜的一、二次线路、断路器品牌、型号规格及柜体的外型结构一般由发电机厂家提供深化图纸。柜体的框架采用组合装配式结构和部分焊接两种形式，各单元柜的功能作用相对独立。装置各功能室分开，大致分为控制元件室、断路器室、母线室，各隔室之间用钢板或绝缘板分隔。柜底部由多块可方便拆卸并开有电缆孔的底板组合而成，配电柜采用电缆进出线方式。
1、可靠的操作和控制能力
包括柴油发电机的控制电路和操作机构的设计，确保用户能够方便地对柴油发电机进行操作和控制。同时，柴油发电机应配备可靠的信号指示装置和保护功能，可以实时监测柴油发电机的运行状态，并及时报警或采取保护措施，以避免事故发生。
2、满足电气安全要求
柴油发电机应符合国家和行业的有关标准和规范，具备良好的绝缘性能，防止电弧和短路事故的发生。柴油发电机的接触件和导电部件应采用高质量的材料制造，确保电阻小、导电性能好，并且具备耐高温、耐腐蚀等特性。
3、散热和通风设计
由于柴油发电机长时间工作会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致柴油发电机温度过高，从而影响柴油发电机的性能和寿命。因此，柴油发电机应设计合理的散热结构和通风系统，确保柴油发电机和配电柜能够良好地散热，并且避免积尘和异物进入低压配电柜内部。
4、可靠性和稳定性
柴油发电机应具备良好的机械强度和质量稳定性，能够承受一定的外部压力和振动，并且在恶劣环境下仍能正常工作。柴油发电机的接线和配线应规范、牢固，接触过程中不应有松动和接触不良现象。
5、维护和保养要求
柴油发电机应提供方便的检修和维护通道，便于人员对柴油发电机和配电柜进行检修和维护。柴油发电机的关键部件应具备易于更换和维修的特性，以降低故障处理的成本和周期。同时，柴油发电机应提供详细的使用说明和维护手册，向用户提供相关的技术支持和培训。
6、环保性能
柴油发电机在设计和使用过程中应尽量减少环境污染，符合国家和行业的环保要求。在柴油发电机设计和制造过程中，应采用环保材料和工艺，减少有害物质的使用和排放。在日常使用和维护过程中，应加强对柴油发电机的管理和保养，减少对环境的影响。
二、低压配电柜的参数和操作使用
1、技术参数
（1）配电柜应采用性能质量不低于ABB、Schneider、Siemens之一的产品或同档次产品，结构如图1所示，外观三维图如图2所示。
（2）康明斯发电机厂家应具备良好的售后服务能力。如果是采用康明斯发电机厂家具有国外品牌授权的产品，应能提供正式授权证明。
（3）柴油发电机低压配电柜型应符合IEC61439-1和IEC61439-2的要求。
（4）柴油发电机低压配电柜的防护等级应符合IEC60529标准，其具体要求为：IP31，箱体带门或者带前面板；
（5）柴油发电机低压配电柜的箱体抗冲击等级应符合IEC62262标准，应提供相应的试验报告，其具体要求为：－IK08。
（6）柴油发电机低压配电柜为通过设计验证产品。康明斯发电机厂家应能提供产品的CCC认证证书。
（7）柴油发电机低压配电柜主要技术参数：额定工作电压380V额定绝缘电压1000V；
（8）柴油发电机低压配电柜的母线额定短时耐受电流应为25kA 1秒。柴油发电机低压配电柜的母排应安装在绝缘的母排支架上，开关箱的结构应满足峰值耐受电流53kA所产生的电动力要求。
（9）柴油发电机低压配电柜应该可以从箱体的顶部、底部进出线。
（10）柴油发电机低压配电柜应该有多个模数高度系列可选择，建议尺寸：
（11）柴油发电机低压配电柜应满足温升要求，应使箱内所安装开关设备和控制设备能自然通风，并且在规定的温升范围内正常工作。
（12）柴油发电机低压配电柜应提供固定式配电解决方案和电机控制解决方案，并且可以混装在同一台开关箱内。
（13）相同属性的保护设备应具有互换性。箱内的元件应安装在相应的安装板上。
2、低压配电柜操作使用
（1）低压配电柜应使用带模块化拼装框架结构，实现在现场的柜体整体拆卸，以方便维护和扩展。开关箱应为功能单元型式，应为各种元件提供相应的标准安装方式（安装板和前面板）。
（2）低压配电柜结构应清晰明确，应含有开关设备和控制设备区、电缆或者母排通道区等。
（3）低压配电柜的外部盖板（门、侧板、后板和顶板）应该由冷轧钢板制作，表面应覆有静电喷涂的环氧树脂粉末。
（4）低压配电柜应带具有开关设备前面板功能，即在箱门和开关设备之间实现隔离功能。
（5）必须能够提供在各种环境温度和防护等级下的开关箱内铜排的降容表格。母排应由电解铜制成，纯度不低于99.9％（根据ISO1337标准定义的CU ETP铜排）。
（6）低压配电柜应能水平（左右）或者垂直（上下）并箱，并且应能在侧面增加通道，作为母排通道或者电缆和端子通道。
（7）低压配电柜的前门板应该能快速移除，以方便维护操作。
（8）低压配电柜能够提供标准备品备件。
（9）低压配电柜内绝缘材料要求能耐受960度高温，并且为阻燃材料，应能提供相应的试验报告。低压配电柜的箱门结构应为带锁定结构的实心门，且能在不使用工具的情况下，快速拆卸和装
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图1 柴油发电机低压配电柜结构图 |
图2 柴油发电机配电柜三维结构图 |
三、柴发输出配电柜的接入规范
柴油发电机所用的配电柜与市电接线如图3所示，柴发与配电柜之间的内部接线如图4所示。
1、柴发与低压柜接线方式
（1）直接接线法：将柴油发电机输出端的电缆直接插入低压柜的接线端子中。这种接线方式简单方便，但需要确保电缆连接牢固，否则容易引起发电机短路故障。
（2）过渡接线箱法：在柴油发电机输出端与低压柜之间增加一个过渡接线箱，通过接线箱将电缆连接。这种接线方式可以方便地进行接线和检查，也有利于电气隔离，但需要考虑接线箱的容量和保护措施。
2、柴发与低压柜接线材料
（1） 电缆：选择符合国家标准的电缆，且截面积要符合柴油发电机的额定功率和电压要求，以确保电流正常传输，同时电缆外部也要加上适当的保护措施，以防止被损坏。
（2）接线端子：接线端子也必须符合国家标准，选用质量好的铜接线端子，并确保接线端子与电缆之间采用合适的连接方式，以确保接触面积大，导电性能好。
3、柴发与低压柜的保护措施
（1）过电压保护：在柴油发电机输出口加装过电压保护装置，以防止因电力负载突然减少而导致的过电压现象，从而保护发电机和低压柜不受电击等故障的影响。
（2）过载保护：柴油发电机在运行过程中需要保持恰当的负载，在负载过大的情况下容易出现过载现象，因此需要在低压柜中加装过载保护装置，以保护发电机不受过载损害。
（3）联锁保护：在低压柜中需要设置柴油发电机和其他电器设备之间的联锁保护措施，确保一旦发现异常情况及时断开电路，以保证设备安全。
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图1 柴油发电机组低压配电柜与市电连接图 |
图2 柴油发电机与配电柜接线图 |
四、影响因素
1、高海拔对开关设备的影响
（1）高海拔地区的主要特征是大气压力和空气密度的降低。在此首先对低气压下的一些物理机理进行简单分析。
表1 海拔高度与大气压力、空气密度、绝对湿度的关系
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海拔高度(m)
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1000
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2000
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2500
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3000
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4000
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5000
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相对大气压
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0.881
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0.774
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0.724
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0.677
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0.591
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0.514
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相对空气密度
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0.903
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0.813
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0.770
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0.730
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0.653
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0.583
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绝对湿度(g/m³)
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7.64
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5.30
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4.42
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3.68
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3.54
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2.48
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从表1中可以看出，海拔高度每升高1000m，相对大气压大约降低约12%，空气密度降低约10%，绝对湿度随海拔高度的升高而降低。另外，随着海拔高度的升高，空气温度也在降低，每升高1000m，温度降低6.5K。空气密度降低后对中压电器产品带来的直接影响表现在两个方面；一是空气稀薄后在电场中更容易发生电离，从而导致绝缘性能的下降；二是空气稀薄后对流散热能力下降导致载流体载流能力的下降。
（2）高海拔的修正系数
高海拔地区要求对电器产品的工频耐压和雷电冲击耐压进行修正、对空气绝缘距离进行修正、对绝缘件的爬距进行修正、对载流体的载流量进行修正。
① 关于工频耐压和雷电冲击耐压的修正
根据GB/T 20626.1-2006《特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求》中规定。
② 关于空气绝缘距离的修正
在DL404中规定每升高1000m，空气绝缘距离增加10%，在GB311.1和GB50060中也有类似的规定，在实际使用中可以按上述规定进行修正。实际上空气绝缘距离只是衡量绝缘性能的指标之一，带电体的电场优化同样是决定绝缘性能的一个非常重要的因素。
③ 关于爬距的修正
目前国标里对此没有明确的规定，但在实际使用时，高海拔情况下必须对爬距进行修正。通过反复试验验证，发现海拔每升高100m，爬距增加1%。比如额定电压为40.5kV的绝缘件在二级污秽情况下表面爬距应大于810mm，那么在海拔2000m时，其表面爬距应大于891mm，依次类推。
④ 关于降容的修正
关于高海拔条件下载流体的降容问题，要考虑每升高1000m气温降低约6.5K，同时考虑大气密度降低引起的对流散热能力的下降，另外还和设备内的风道设计密切相关，在设计时要综合考虑。
2、高污秽环境对电气设备的影响
高污秽环境下需重点考虑产品设备耐腐蚀、耐潮湿、耐盐雾的问题，主要体现在两个方面：
（1）整个电气回路（一次、二次）和铜排连接的腐蚀；
（2）电气元件、结构零件的腐蚀。
总结：
综上所述，柴油发电机低压配电柜的技术要求主要包括可靠的操作和控制能力、电气安全要求、良好的散热和通风设计、可靠性和稳定性、方便的维护和保养要求，以及良好的环保性能。只有满足这些要求，才能保证柴油发电机的安全、可靠运行，提高电力系统的运行效率和供电质量。
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