柴油机防雷与接地课件.ppt
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1、通信机房用后备发电设备,一、引言供电的安全、可靠对于通信网络的正常运行至关重要,尤其是通信枢纽作为通信网络中极其重要的节点,对供电可靠性要求更高。虽然我国电力网的供电可靠性比以前有大幅提高,但是市电停电的情况却时有发生,即使是由一类市电供电的通信枢纽也不能幸免。当市电全部中断时,由于蓄电池的容量有限,不可能长时间维持供电。因此,为避免因市电中断时间较长而影响通信畅通,必须配置备用发电机组作为应急电源。同时,空调与通信设备具有同等的重要性,因此备用发电机组的供电容量也须将空调考虑在内。,1,2023/3/10,柴油发电机的基本工作原理-1,1、柴油机驱动发电机运转,将柴油的能量转化为电能。四冲程
2、内燃机的工作步骤:吸气压缩燃烧排气吸气2、无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装,利用柴油机的旋转带动发电机的转子,利用电磁感应原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流;,2,2023/3/10,柴油发电机的基本工作原理-2,3、发电机组最基本的工作原理。要得到可使用的、稳定的电力输出,还需一系列柴油机和发电机控制、保护器件和回路。电气器件包括:载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。交变电势的产生:由
3、于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。,3,2023/3/10,柴油发电机组的运行特点,1、目前,各个省市的通信枢纽基本上均配置了柴油发电机组作为应急供电保障。从统计的情况来看,柴油发电机组运行、维护情况良好,基本上可以满足通信枢纽的应急供电保障需求。2、缺陷:在一些环境恶劣的地方,柴油发电机组存在缺陷:启动可靠性差,启动时须喷低温启动液,带载能力一般,运行稳定性差,经常出现运行一段时间后出现停机的现象;无法一次100%带载,需分次带载,影响备用电源及时为通信设备供电;大型通信枢纽负载越来越大,单路市电
4、的引入容量在2000kVA以上,甚至达到了5000kVA。常规柴油发电机组的最大容量约2000kW左右,需要配置2台以上;场地所限无法满足多台柴油发电机组的安装空间;,4,2023/3/10,燃气轮机发电机组的组成示意图,燃气轮机发电机组由燃气轮机、发电机和控制系统三大部分组成。燃气轮机是一种旋转叶轮式热力发动机,由压气机、燃烧室、涡轮机三部分组成。,5,2023/3/10,燃气轮机的工作过程:压气机(即压缩机)连续吸气并压缩与喷入的燃料混合后流入涡轮机中膨胀作功(燃烧)推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转,同时输出机械功带动发电机发电。在燃气轮机启动循环过程中,点火器点火,使空气燃料的混合体在
5、燃烧室中燃烧,一旦燃烧成功,点火器停止点火,以后只要空气和燃料不断地输入,则燃烧将不断继续下去。,燃气轮机发电机组的原理-1,6,2023/3/10,柴油机和燃气轮机的区别:柴油机的燃烧只是循环过程一个短暂的瞬间过程,因此燃烧是不连续的,喷油和点火是定时的。燃气轮机在点火启动后,则燃烧是持续的。,燃气轮机发电机组的原理-2,7,2023/3/10,燃气轮机发电机组结构原理图,8,2023/3/10,燃气轮机发电机组的优势-1,可靠性高:具有可靠的点火系统,达99.5%以上,而柴油发电机组只有95%左右。燃气轮机的零部件数量仅为柴油机的30%左右;输出电源品质好:燃气轮机发电机组在平衡负载下是匀
6、速的,输出电压稳定、波形失真小,波形畸变率为3%,柴油发电机组波形畸变率为5%;带非线性负载能力强:在非线性负载下,柴油发电机组有时会发生电压/电流震荡、频率漂移,稳定不运行,而燃气轮机发电机组可基本避免。柴油发电机带非线性负载其容量比为2:1,燃气轮机发电机组容量比11.2:1;,9,2023/3/10,燃气轮机发电机组的优势-2,体积小、重量轻、吸收负载惯性力强:柴油机是往复运动改变转动,吸收负载惯性力小。燃气轮机直接是旋转运动,不存在机械运动转化问题,因此吸收负载惯性力强;废气排放少、噪音小:燃气轮机发电机组产生的噪声一般为85dB(A)(离机组1米处),而柴油发电机组多为105115d
7、B(A);燃气轮机不需要冷却,相比较柴油机复杂的冷却水系统,可避免泄露、冷却、沸腾及污水等产生的故障;节省机房建设及维护等费用;可做成大功率移动电源车;,10,2023/3/10,燃气轮机发电机组的不足,1、燃油消耗量大:燃气轮机发电机组的燃料消耗量:0.380.5kg/kWh,柴油发电机组的燃料消耗量:0.240.32kg/kWh;2、价格较贵:由于航空用燃气轮机主要采用耐高温高压不锈钢特种材料,所以体积小、重量轻、性能可靠,但由于加工工艺要求高,燃气轮机发电机组成本比柴油发电机组高,价格较贵(约2倍)。,11,2023/3/10,1000kW车载式燃气轮机发电机组图,12,机动灵活发电功率
8、大低噪声低温起动可靠发电品质高、工作稳定排放污染小可多台机组并机发电,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,1、燃气轮机发电机组启动(如图)CH1:转速,CH2:电压,CH3:电流。燃气轮机发电机组经过28.8秒后启动成功;空载输出电压:398.3V,稳态电压偏差:0.43%;转速:101.2%N;,13,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,2、加载242A燃气轮机发电机组加载242A,经过2.1秒后稳定运行。加载过程中,U=389.9411V,最大瞬态电压偏差:2.75%;转速保持在101.5%N。,14,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,3、
9、负荷变动燃气轮机发电机组负荷突变:241A突加至706.5A,然后逐渐降为198A,用时11.8秒。U=432V367.5V,最大瞬态偏差:8.13%。发动机转速:101.9N%101.6%N;整个过程中保持平稳;,15,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,4、满载运行燃气轮机发电机组逐渐加载至1536A,接近满载。满载电压稳定在399.3V;转速为99.2%N左右;,16,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,5、断开100%负载满载持续稳定运行25分钟后断开负载,恢复空载运行。满载运行电压:399.8V,转速:99.5%N左右。断载时,瞬态电压=425.4V3
10、94.1V,瞬态电压偏差:6.35%;瞬态最高转速:102.6%。;,17,2023/3/10,燃气轮机发电机组的实例测试数据,6、停机燃气轮机发电机组停机过程115.7秒,电压降为0V,转速降为5%N;经过约5分钟,发动机转速降为0,停机完成;,18,2023/3/10,燃气轮机发电机组与柴油发电机组的尺寸比较,燃气轮机发电机组与柴油发电机组尺寸比较表,燃气轮机发电机组与柴油发电机组安装所需机房尺寸比较表,19,2023/3/10,结论总结,从测试中可以看出,该燃气轮机发电机组启动迅速,经过28.8秒即能达到额定电压和转速;燃气轮机发电机组加载平稳,加载过程中最大瞬态电压偏差仅为2.75%,
11、即使在负荷剧烈变动的情况下,最大瞬态电压偏差也只为8.13%,转速基本保持不变;在满载运行时,电压和转速也十分平稳,基本与空载电压和转速保持一致,电压相差1V,转速相差2%;突减100%负载时,燃气轮机发电机组的最大瞬态电压偏差也只为6.35%;本次测试所带负载为非线性负载,测试结果表明,燃气轮机发电机组带非线性负载的能力强,其供电品质及性能均比较优秀;燃气轮机发电机组相比柴油机组具有更广阔的应用前景;,20,2023/3/10,燃气轮机和柴油发电机的性能比较,21,2023/3/10,燃气轮机和柴油发电机的性能比较,22,2023/3/10,所有模拟量和开关量数据:不允许起动原因、起动失败原
12、因、报警原因、停机原因;转速、T4温度、发电功率、发电频率、三相电压、三相电流对应时间关系等曲线;机组累计运行时间和起动次数;以表格的形式回放所有模拟量和部分开关量,以曲线形式回放转速、T4温度、发电功率、发电频率、三相电压、三相电流对应时间关系曲线。,燃气轮机的监控显示与存储,2023/3/10,23,燃气轮机的监控监控主界面,2023/3/10,24,机组全观,详细参数,燃气轮机的监控监控界面,2023/3/10,25,即时曲线,燃气轮机的监控监控界面,2023/3/10,26,控制面板,燃气轮机的监控监控界面,2023/3/10,27,停机原因,报警原因,燃气轮机的监控监控界面,2023
13、/3/10,28,燃气轮机的应用实例,2001年广东汕头电信粤东信息大楼 3000kW(2台);2002年上海电信东区局 1600kW(1台);2002年上海电信电源维护中心 1000kW(1台,移动式);2002年中讯邮电咨询设计1600kW(1台);2007年北京市电力公司 1000kW(1台,移动式)2007年上海电信公司(横浜、真如)3000kW(2台);2008年北京市电力公司 1600kW(4台);2008年上海信息园区 3000kW(2台);2008年北京联通、移动公司3000kW(3台);,29,2023/3/10,防雷与接地,30,2023/3/10,防雷装置:外部防雷和内部
14、防雷接地系统;外部防雷装置:接闪器、引下线、接地装置;内部防雷接地系统:除外部防雷装置外的其他防雷组成设施(防雷器、均压等电位装置),保护雷电流和干扰脉冲对人员、设备危害;接闪器:避雷针、避雷器、避雷带;等电位连接体:可靠电气连接相互分离的导体间无电位差;,防雷术语及含义解释1,31,2023/3/10,防雷术语及含义解释2,2023/3/10,32,电涌保护器(SPD):通过抑制瞬态或暂态的高电压、旁路电涌电流来保护设备的装置,至少有一个非线性元件;限压型SPD:无电涌高阻态、随电涌增大阻抗降低(压敏电阻器、瞬态抑制二极管);开关型SPD:无电涌高阻态、响应电涌低阻值(火花间隙、气体放电管等
15、);开关组合型SPD:开关型器件+限压型器件的组合;保护模式:交流系统L-L、L-N、L-PE、N-PE四种;直流系统V+_V-、V+_PE、V-_PE三种;,标称放电电流In:划分SPD等级、具有8/20us波形的放电电流峰值,用于动作负载预备性实验;最大放电电流Imax:能够流过 SPD、具有8/20us波形的最大放电电流峰值,Imax=2.5In;雷电抗扰度:指系统和设备受雷电浪涌而不降低其运行能力的程度;,防雷术语及含义解释3,33,2023/3/10,波形参数(见图):视在原点01-冲击电流的10%(图2、30%)-90%直线与时间值交点;波头时间T1-冲击电流峰值的10%(图2、3
16、0%)增加到90%所需时间T的 1.25(图2、1.67)倍;波尾或半峰值时间T2-冲击电流视在原点01与电流下降至峰值一半的时间间隔;,防雷术语及含义解释4,34,2023/3/10,防雷分类及技术要求,1、防雷分类:H、M、L三类;高通流量H型:雷暴日25日/年无专用变压器机房、40日有专用变压器的高山、野外、空旷地无机房区;中流量H型:雷暴日25日/年有专用变压器的郊县丘陵机房、40日有专用变压器的城市高达孤立建筑物内的机房;低通流量L型:由于上述电磁环境条件的机房;2、技术要求:,35,2023/3/10,防雷与接地系统维护周期,36,2023/3/10,防雷和接地各参数的质量标准,2
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