柴油发电机的母线槽和电缆连接方案对比
发布时间：2023-09-19 点击：204
柴油发电机的母线槽和电缆连接方案对比
本文结合康明斯公司以往超高层项目的工程实际案例，从负荷分级、柴油发电机容量指标、柴发的设置、供配电系统方案选择、竖向配电干线系统等方面探讨发电机房供配电系统设计中的关键技术要点。本论文是对已完成的柴油发电机组工程项目的经验总结以及在柴发连接方案选择时设计思路的分享，希望能为柴油发电机行业在做类似超高层项目时提供有效借鉴。
一、供电特点与负载分级
1. 供配电系统特点
通常超高层建筑的供配电系统有以下特点:
（1）建筑体量大用电量大供电半径长；
（2）至少需要2路市政独立电源，甚至多路市政电源；
（3）建筑功能多样，供配电系统设计需考虑满足多个物业运营管理模式的需要；
（4）需考虑备用电源和应急电源的设置。
2. 用电负荷分级
超高层建筑的供电负荷等级应为一级，对于建筑内的消防安防用电负荷计算机通信网络设施保障建筑正常运营的重要设备重要场所中不允许中断供电的负荷等应作为一级负荷中的特别重要负荷。表1列举了超高层建筑主要用电负荷分级。
对于超高层建筑一级负荷中特别重要的负荷，电气设计师应该考虑设置应急电源，当超高层建筑为四级及以上酒店或者大型商业时，会有一部分负荷在酒店管理公司或者商业顾问提供的设计标准中被列为保障性负荷，对于这部分负荷，也应该考虑设置备用电源。
因此，在进行超高层建筑供配电系统设计时，除双重市政电源外，需要选择独立于正常电源的柴油发电机组作为是备用电源及应急电源。
供配电系统功能分布图
二、供配电系统组成
供配电系统是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括市电引入、变电站、高压配电设备——高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统、输入低压配电系统、不间断电源系统、列头柜/母线槽配电系统和机架配电系统。
1、高压变配电系统
主要是将市电通过该变压器转换成380v，供后级低压设备用电。常规情况下，柴发机房主要采用市电配电，一般可靠性要求柴发机房引入两路市电电源，每一路市电电源的供电容量，都需要完全满足柴发机房的全部电力需求，两路电源负荷设备输入端自动切换，正常时同时供电运行。
2、柴油发电机系统
主要用作后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
3、自动转换开关系统
主要是自动完成市电与市电或市电与柴油发电机之间的备用切换。
4、输入低压配电系统
主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如ups、空调、照明设备等。
5、不间断电源系统
不间断电源ups，是一种将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电（交流电）的系统设备。主要作用是电能净化、电能后备，为it负载提供纯净、可靠的用电保护。在柴发机房，ups一般采用一用一备容错配置，且任何一路都可以带起整个核心负载。
6、智能小母线管理系统
小母线系统是端母线供配电系统的俗称。近年来，随着发电机房建设的快速发展和更高需求，智能小母线系统逐渐被应用于机房的末端配电中，具有电流小、插接方便、智能化程度高等特点，即插式插接箱给各个机柜内的pdu分配电。始端箱和插接箱内可设置监测模块，将数据上传至动环监控中心。
（1）交流系统功能：
遥测：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、电缆温度，系统频率、零序电流、零地电压、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电压/电流谐波含量、电流/功率；
遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；
（2）直流系统功能：
遥测：电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率；
遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；
智能小母线管理系统图
三、母线和电缆连接工程实例
1、普通母线槽与电缆的性能特点
柴油发电机母线槽，就是通过合理、安全的结构，将几根导体包裹在金属外壳内，组成一个整体的具有电气连续性的输配电系统。普通母线槽一般分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。空气绝缘型结构简单、输送电流大;密集绝缘型结构紧凑、散热能力好。它们都有过载能力强、分接方便、占用空间小等特点。
柴发母线槽连接结构图
电缆分为单芯电缆和多芯电缆。单芯电缆主要采用各种绝缘材料，将多股铜线包覆在绝缘层内，作为某一相电流导体。多芯电缆则是将多根绝缘线芯绞合在一起，在包上外护套而形成的一整根完整的电缆。电力电缆的绝缘线芯数，通常为1、2、3、4、5等芯，以及4+1和3+2芯。电缆的主要优点是选用灵活多变，环境适应能力强，但也有着其固有的局限性。下面从几个主要方面对母线槽和电缆进行性能比较。
（1）载流量
低压电缆的截面积最大为1000mm2，额定电流为1600a。这么大规格电缆因其体积和重量过大，很少应用于实际工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下规格电缆，这就要求使用多根电缆来实现同时供电。而母线槽额定电流最大可达6300a，其强大的载流能力是电缆根本无法比拟的。
表1 wdz-gyjsyj（f）电力电缆的持续载流量 （单位：a）
型号
wdz-gyjsyj(f)
额定电压/kv
0.6/1
导体工作温度/℃
90
敷设方式
敷设在隔热墙中的导管内
敷设在明敷的导管内
敷设在空气中
环境温度/℃
25
30
35
40
25
30
35
40
25
30
35
40
标称截面面积/m㎡
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
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本文结合康明斯公司以往超高层项目的工程实际案例，从负荷分级、柴油发电机容量指标、柴发的设置、供配电系统方案选择、竖向配电干线系统等方面探讨发电机房供配电系统设计中的关键技术要点。本论文是对已完成的柴油发电机组工程项目的经验总结以及在柴发连接方案选择时设计思路的分享，希望能为柴油发电机行业在做类似超高层项目时提供有效借鉴。
一、供电特点与负载分级
1. 供配电系统特点
通常超高层建筑的供配电系统有以下特点:
（1）建筑体量大用电量大供电半径长；
（2）至少需要2路市政独立电源，甚至多路市政电源；
（3）建筑功能多样，供配电系统设计需考虑满足多个物业运营管理模式的需要；
（4）需考虑备用电源和应急电源的设置。
2. 用电负荷分级
超高层建筑的供电负荷等级应为一级，对于建筑内的消防安防用电负荷计算机通信网络设施保障建筑正常运营的重要设备重要场所中不允许中断供电的负荷等应作为一级负荷中的特别重要负荷。表1列举了超高层建筑主要用电负荷分级。
对于超高层建筑一级负荷中特别重要的负荷，电气设计师应该考虑设置应急电源，当超高层建筑为四级及以上酒店或者大型商业时，会有一部分负荷在酒店管理公司或者商业顾问提供的设计标准中被列为保障性负荷，对于这部分负荷，也应该考虑设置备用电源。
因此，在进行超高层建筑供配电系统设计时，除双重市政电源外，需要选择独立于正常电源的柴油发电机组作为是备用电源及应急电源。
供配电系统功能分布图
二、供配电系统组成
供配电系统是从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载止的整个电路系统，将主要包括市电引入、变电站、高压配电设备——高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统、输入低压配电系统、不间断电源系统、列头柜/母线槽配电系统和机架配电系统。
1、高压变配电系统
主要是将市电通过该变压器转换成380v，供后级低压设备用电。常规情况下，柴发机房主要采用市电配电，一般可靠性要求柴发机房引入两路市电电源，每一路市电电源的供电容量，都需要完全满足柴发机房的全部电力需求，两路电源负荷设备输入端自动切换，正常时同时供电运行。
2、柴油发电机系统
主要用作后备电源，一旦市电失电，迅速启动为后级低压设备提供备用电源。
3、自动转换开关系统
主要是自动完成市电与市电或市电与柴油发电机之间的备用切换。
4、输入低压配电系统
主要作用是电能分配，将前级的电能按照要求、标准与规范分配给各种类型的用电设备，如ups、空调、照明设备等。
5、不间断电源系统
不间断电源ups，是一种将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电（交流电）的系统设备。主要作用是电能净化、电能后备，为it负载提供纯净、可靠的用电保护。在柴发机房，ups一般采用一用一备容错配置，且任何一路都可以带起整个核心负载。
6、智能小母线管理系统
小母线系统是端母线供配电系统的俗称。近年来，随着发电机房建设的快速发展和更高需求，智能小母线系统逐渐被应用于机房的末端配电中，具有电流小、插接方便、智能化程度高等特点，即插式插接箱给各个机柜内的pdu分配电。始端箱和插接箱内可设置监测模块，将数据上传至动环监控中心。
（1）交流系统功能：
遥测：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能、无功电能、电缆温度，系统频率、零序电流、零地电压、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电压/电流谐波含量、电流/功率；
遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、过频率、欠频率越限、零地电压、零线电流、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；
（2）直流系统功能：
遥测：电压、电流、功率、电能、电缆温度、漏电流、机柜温度、机柜湿度、开关状态、电流/功率；
遥信：过电流2段阀值越限、过/欠压、过功率告警、缺相、温/湿度告警，开关状态、开关跳闸；
智能小母线管理系统图
三、母线和电缆连接工程实例
1、普通母线槽与电缆的性能特点
柴油发电机母线槽，就是通过合理、安全的结构，将几根导体包裹在金属外壳内，组成一个整体的具有电气连续性的输配电系统。普通母线槽一般分为密集绝缘型和空气绝缘型两种。空气绝缘型结构简单、输送电流大;密集绝缘型结构紧凑、散热能力好。它们都有过载能力强、分接方便、占用空间小等特点。
柴发母线槽连接结构图
电缆分为单芯电缆和多芯电缆。单芯电缆主要采用各种绝缘材料，将多股铜线包覆在绝缘层内，作为某一相电流导体。多芯电缆则是将多根绝缘线芯绞合在一起，在包上外护套而形成的一整根完整的电缆。电力电缆的绝缘线芯数，通常为1、2、3、4、5等芯，以及4+1和3+2芯。电缆的主要优点是选用灵活多变，环境适应能力强，但也有着其固有的局限性。下面从几个主要方面对母线槽和电缆进行性能比较。
（1）载流量
低压电缆的截面积最大为1000mm2，额定电流为1600a。这么大规格电缆因其体积和重量过大，很少应用于实际工程中。工程中一般常用的是400 mm2及以下规格电缆，这就要求使用多根电缆来实现同时供电。而母线槽额定电流最大可达6300a，其强大的载流能力是电缆根本无法比拟的。
表1 wdz-gyjsyj（f）电力电缆的持续载流量 （单位：a）
型号
wdz-gyjsyj(f)
额定电压/kv
0.6/1
导体工作温度/℃
90
敷设方式
敷设在隔热墙中的导管内
敷设在明敷的导管内
敷设在空气中
环境温度/℃
25
30
35
40
25
30
35
40
25
30
35
40
标称截面面积/m㎡
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
铝芯
铜芯
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