重康动力（深圳）有限公司

摘要：随着城市配电网供电可靠性要求的持续提升，不停电作业已成为配网检修、设备更换及故障抢修中的基本操作要求。在这一技术体系中，柴油发电机组作为最灵活、最可靠的临时电源，承担着不可替代的角色——无论是低压侧直接带载，还是通过变压器反向升压构建高压“孤岛”，抑或作为大容量储能系统的后备充电电源，发电机组都是不停电作业方案中的核心硬件支撑。然而，不同作业场景对发电机组的容量、响应时间、并网方式及运行时长有着截然不同的要求。选型过大造成资源浪费，选型过小则无法支撑负荷甚至导致跳机。本文基于近年配电网较大范围停电抢修与计划检修案例，系统梳理柴油发电机组在低压直接接入、变压器反向升压、高压临时联络及大容量不间断电源四种典型场景中的应用方式、操作要点与适用边界，为现场工程技术人员提供一份以发电机组选型与操作核心的实用指南。

 

一、低压侧柴油发电机组直接接入

 

1. 接入方式与机组选型要求

（1）典型应用场景
当单个配电台区需停电检修（如更换配电室低压开关、母线设备），且低压负荷无法通过站内母联转带时，通常采用外接低压柴油发电机组直接接入台区低压侧的方式。接入点一般选取低压受总开关下口，或低压出线开关处，接线示例如图1所示。接入前必须将受总开关分闸并挂“禁止合闸”标识，同时采取机械锁闭措施，防止检修期间向停电区域反送电。

（2）机组容量估算与并机需求
发电机组选型须按台区同时段最大负荷的1.2～1.5倍选取，并考虑电动机起动时的冲击电流。当单台机组容量不足以支撑台区负荷时，需采用两台或多台同型号、同容量机组并联运行。并机时须确保各机组输出电压、频率、相位一致，且有功功率分配偏差不超过±10%。临时并机建议选用具备自动并机功能的控制器（如康明斯HGM系列），以减少现场同期操作风险。

（3）电缆选型与敷设规范
低压大电流输出须采用多根单芯柔性电缆并联，每相截面积按载流量计算并预留20%裕量。电缆敷设时应避免盘圈（以防涡流发热），过路处须使用电缆保护槽或盖板，防止车辆碾压。电缆接头须使用压接式接线端子，严禁缠绕连接。

该方案接线简单、实施快捷，但仅适用于单一台区且低压母线无需检修的作业场景，无法解决多台区、长线路或高压侧检修的供电需求。

 

图1  单台区停电接入方式

 

二、变压器反向升压方式

 

1. 原理与机组容量匹配

（1）核心逻辑
当线路前中部检修而其后部多个台区无联络通道时，可选取其中一个台区的配电变压器，将低压柴油发电机组接入该变压器0.4kV侧，利用变压器的可逆性反向升压至10kV，向后部其他台区供电，形成一个独立供电“孤岛”。一台低压发电机组通过此方式可覆盖多个远端台区，极大扩展了供电半径。

（2）机组容量与变压器容量的双重校核
发电机组容量需同时满足两部分负荷：一是升压变压器所在站点的站内低压负荷（由机组直接供电），二是经升压后向其他台区输送的10kV侧负荷。两者之和不得超过发电机组额定功率的80%（留出调节裕量），同时升压变压器带载也不得超过其额定容量的80%。实际操作中，通常以变压器容量作为上限约束条件，发电机容量须不低于变压器所带折算负荷的1.1倍。

2. 实操案例与关键控制点

（1）负荷分配策略
在典型实施案例中（如图2所示），选定2201站甲变作为升压变压器，其站内低压负荷由发电机经低压母联直接供出，不占用变压器容量；其余远端台区负荷经由甲变升压至10kV后送出。这种“站内负荷直供、远端负荷升压”的双路供电方式，可最大化利用发电机容量。

 

图2  变压器反向升压现场线路

 

（2）送电时序与励磁涌流应对
完成接入后，负荷流向及开关状态如图3所示。变压器从低压侧反向励磁时，涌流可达额定电流的5～8倍。因此送电时必须先合发电机侧开关对变压器充电，待励磁涌流衰减（约3～5秒）后再逐路送出10kV负荷。各远端台区送电应间隔10～15秒，避免瞬时负荷叠加导致发电机过载或低频保护动作。

 

图3  变压器反向升压负荷流向及开关状态

 

（3）电压降补偿与分接头调整
因升压、高压电缆传输、降压三级变换造成的电压损失，若超出规定值，可将升压变压器高压侧分接头向“1”档位方向调节（即提高高压侧输出电压），或适当提高发电机端电压（不超过额定值的105%），以补偿线路压降。

（4）安全隔离要点
升压期间，升压变压器高压侧开关与电网进线开关之间必须有明确的断开点，并执行三相短路接地措施。严禁在发电机组运行期间合入电网侧开关，防止非同期并列造成设备损坏。

该方案的最大价值在于“以小博大”——用一台低压机组解决多个高压台区的临时供电。但受限于变压器容量，仅适用于后部总负荷不大于升压变压器额定容量减去本站直供负荷后的剩余能力，且要求各台区距离在电缆经济输送范围内。

 

三、高压临时联络中的柴油发电机组应用

 

1. 发电机组作为临时联络通道的后备电源

（1）场景定位
在高压柔性电缆或架空引线方式建立临时联络通道时，若联络电源侧也存在停电风险，或联络通道容量不足以支撑全部负荷，则需将柴油发电机组接入联络通道的某一节点作为后备或补充电源。此时发电机组不一定是主供电源，而是扮演“热备用”角色。高压柔性电缆不停电作业线路如图4所示。

 

图4  高压架空引线方式不停电作业接线

 

（2）并机/并网控制要求
发电机组与市电（或另一路电源）并列运行时，须采用具有检同期功能的控制器，确保合闸瞬间电压差、频率差、相位差满足并网条件（电压差≤5%、频差≤0.2Hz、相角差≤10°）。同时须配置逆功率保护，防止发电机组从电网吸收功率导致逆功率跳闸。

2. 发电机组替代移动箱变车的简化方案

在高压架空引线联络方式中，若不具备10kV移动式箱变车接入条件，可直接利用柴油发电机组在联络点附近提供低压电源。具体方式为：如图5所示，通过引线将10kV电源经用户自有变压器降至0.4kV后接入发电机组ATS市电端，发电机组输出端经另一台变压器升压至10kV送回线路。此种“双变压器+发电机组”的桥接方式虽然设备较多，但可利用现场既有变压器，无需额外调拨箱变车，适用于偏远站点。

 

图5  高压柔性电缆不停电作业简化实施方案

 

四、大容量不间断电源系统中的柴油发电机组应用

 

1. 柴油发电+飞轮储能的联合保障方案

（1）为什么发电机组不能单独胜任
对于数据中心、医院手术室、半导体制造等对电压中断极为敏感的用户，即使发电机组在3～5秒内自起动并合闸，这个时间窗口内的电压中断仍会导致设备停机或数据丢失。因此，发电机组必须与飞轮储能或UPS配合使用——储能装置承担市电失去后至发电机建压并网之间的无缝过渡，发电机则提供储能装置无法支撑的长周期续航能力。

（2）系统拓扑与容量匹配
典型方案中，如图6所示。飞轮储能单元与ATS装置串联接入用户低压母线，柴油发电机组接入ATS备用端。储能容量一般按支撑全负荷运行30～60秒设计，足以覆盖发电机从冷备状态到满载并网的全过程。发电机容量按用户全站负荷的1.2倍选取，并配置快速起动的ECU控制系统，确保收到起动信号后10秒内完成建压并网。

 

 

图6  柴油发电机-飞轮储能联合机组接线

 

2. 运行逻辑与实战案例

（1）双路市电检修场景
某双电源敏感用户两侧外部电源需在一周内先后停电检修。接入柴油发电-飞轮储能联合系统后，当任意一路市电失去时，飞轮储能单元瞬时（毫秒级）向负载供电，同时ATS向发电机组发出起动指令。发电机组在约8秒内完成起动、升速、建压，经ATS自动切换至发电机组供电，全过程用户端电压波动不超过5%。当检修结束市电恢复后，ATS自动切回市电，发电机组经冷却延时后停机。

（2）发电机组在联合系统中的角色定位
在该方案中，飞轮储能是“冲锋队”——负责市电失去后最初几秒的瞬间响应，其任务是零中断；柴油发电机组是“主力军”——负责从第8秒起的长期供电，可连续运行48小时以上，直至市电恢复。两者的协同是经济性与可靠性的最佳平衡：若单独增大储能容量覆盖全时段，成本将呈指数级上升；若仅用发电机组，则无法满足零闪动要求。

（3）接入与撤场注意事项
联合系统接入时需短时停电（约1～2小时），须选择在负荷低谷期进行。撤场时同样需短时停电切换回正常运行方式，应提前通知用户做好应急预案。发电机组的燃油储备须满足最长预计检修时间再增加8小时裕量，且供油管路须设置双路切换。

 

五、选型对比和安全注意事项

 

1、柴油发电机组在四类不停电作业中的选型对比

2、通用安全原则与操作规范

（1）反送电防护
所有发电机组接入点与检修区域之间必须有明确的电气断开点（拉开开关并挂锁），并在断开点负荷侧装设三相短路接地线。发电机组侧须配置逆功率继电器或带方向性的过流保护，防止因误操作向电网反送电。

（2）接地与中性点处理
低压发电机组中性点应直接接地，且接地电阻不大于4Ω。接入TN-S系统时，发电机组的中性点与用户变压器中性点不得形成多点接地环流。高压侧（10kV）临时电缆屏蔽层应单端接地，以防止感应电压伤人。

（3）燃油与排气管理
持续运行超过4小时的作业，须安排燃油补给方案（移动油罐车或固定储油点），并确保补给时不停机操作的安全性。发电机组排烟管须引至室外开阔处，严禁排烟朝向用户进风口或人员通道。

（4）保护定值临时调整
发电机组的过载保护、低频保护、过压保护定值应根据临时负荷特性进行适配调整，避免因正常负荷波动（如电动机起动）导致保护误动作。调整后须做好记录，并在撤场时恢复至初始定值。

 

 

结语

柴油发电机组在配电网不停电作业中，早已超越了“应急照明”的原始定位，成长为支撑复杂供电保障方案的核心装备。从低压台区的单机直供，到通过变压器反向升压构建临时高压微网；从作为高压联络的后备补充，到与飞轮储能协同实现零闪动保障——每一种应用模式都对发电机组的容量匹配、响应特性、并网能力和燃油管理提出了差异化的技术要求。对于现场工程技术人员而言，真正的专业能力不在于会操作某一台设备，而在于面对不同的检修场景、负荷特性和用户要求时，能准确判断“应该用哪种方式”“用多大机组”“如何接线最安全”。唯有将技术原理、设备参数与现场条件三者融会贯通，才能让每一台柴油发电机组在关键时刻，都成为配电网不停电作业中最可靠的那块基石。

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