杜颖

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610072）

1 柴油发电机的启动负荷分类

1.1 厂内柴油发电机负荷分类

1）厂内保安负荷，主要包括厂内渗漏排水泵、直流充电电源和通信充电电源、火灾事故照明及疏散指示灯等消防用电负荷、地下厂房部分通风及事故照明等；

2）电站黑启动负荷，主要包括励磁、技术供水泵、调速器油压装置主油泵、进水阀操作系统工作泵、推力轴承冷却油泵、高压油顶起装置高压油泵、主变冷却负荷、GCB冷却风机、地下厂房部分通风及事故照明等。

1.2 大坝柴油发电机负荷分类

1）泄洪设施用电负荷（数量为由需要同时工作的闸门启闭机）。

2）大坝渗漏排水用电负荷。柴油发电机的容量，不必考虑电站黑启动的负荷与保安负荷同时出现，而应按保安负荷与黑启动负荷二者的最大值选取。

2 影响柴油发电机容量选择的几个关键因素

影响柴油发电机容量选择的因素很多，如供电负荷大小、性质，输电距离，电动机容量，启动次序，柴油机的调速性能，过载能力，柴油发电机在高原的降容问题，发电机的技术性能、励磁、调压方式等。

2.1 大容量渗漏排水泵启动型式的选择

一般大型电站的渗漏排水泵负荷较大，对于600 MW左右的机组，渗漏排水泵一般在400 kW以上。现在各大电站的启动方主要有：①供电电压0.4 kV：一般300 kW以下的渗漏水泵采用这种方式。这种启动方式较经济，但是启动电流大，对于常用母线电压形成冲击也较大。因此，水泵都采用软启动器启动以控制对母线电压的影响。②10 kV供电：优点是启动电流小，启动电流对电压母线的影响小，可不带软启动器。例如，某电站，黑启动负荷为187 kW，大坝渗漏排水300 kW电动机，静止充电负荷统计计算为9.9 kW。根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分），得到计算参数，见表1。

根据计算得知，先投入187 kW的连续运行负荷和静止负荷，待负荷运行平稳后，再继续投入300 kW电动机起动时所需的柴油发电机容量：

式中：∑PD——连续运行的电动机额定功率之和，kW；∑PJ——连续运行的静止负荷之和，kW。

1）当300 kW渗漏水泵供电电压为0.4 kV，带软启动器时，启动系数，KDQ=3，则：

其中：KGF为发电机短时过负荷系数，取1.5（IEC60034-18.2.2）。选 1000 kVA（800 kW）的柴油发电机能满足要求。

表1 计算用参数

2）当300 kW渗漏水泵供电电压为10 kV，不带软启动器时，为全压启动，此时启动系数KDQ=6，则：

校验发电机容量：

选1800 kVA（1440 kW）的柴油发电机能满足要求。

对比以上计算，可得出结论：在其他负荷相同的情况下，大容量的渗漏排水泵供电电压采用0.4 kV加装软启动器启动，柴油发电机容量较小。主要原因是0.4 kV水泵加装了软启动器，限制了启动电流。

2.2 负荷启动顺序的选择

负荷启动的顺序也是决定柴油发电机的容量选择的重要因素。根据电站黑启动的要求，负荷是分步投入的。在选择柴油发电机的过程中，分别按下列2个启动顺序计算柴油发电机的容量：

方案1：先启动黑启动所需的电动机负荷及静止充电负荷，再启动大容量渗漏排水泵。

方案2：先启动大容量渗漏排水泵，启动黑启动所需的电动机负荷及静止充电负荷。

方案2的启动顺序下选择的柴油发电机容量约为600 kW，小于方案1中选择的容量。但若选择方案2的启动顺序，当全厂停电时，启动柴油发电机，先启动渗漏排水泵，再启动黑启动负荷。因水泵的工作方式是间歇式的，也就是当渗漏排水泵的达到停机水位时，渗漏水泵退出运行状态，此时柴油发电机上所带负荷为黑启动负荷。但渗漏水泵很可能根据水位计水位的变化再次启动，此时的启动方式将是方案1的启动顺序。因此柴油机容量选择按先启动黑启动负荷再启动大容量渗漏排水泵的顺率比较合适。

2.3 电缆长度对压降的影响

为满足消防的要求，厂房的柴油发电机组一般都放在地面，大坝的柴油发电机组也放在地面，根据不同的厂房布置型式，如果柴油发电机与供电负荷间的距离很长，一般不采用0.4 kV电缆直接连接负荷，而是先采用变压器将0.4 kV升高到10 kV及以上，然后采用高压电缆连接，这段电流小，压降低，不会对发电机出口压降产生很大的影响。

2.4 柴油发电机过负荷能力的选择

在柴油发电机容量选择中，还有一个与柴油发电机本身性能有关的因素，那就是柴油发电机本身的过负荷能力。IEC 60034标准和国标GB 755中规定：额定输出在1200 MVA及以下的交流发电机应能承受1.5倍额定电流，历时不少于30 s。某柴油发电机制造厂提供的柴油发电机过负荷曲线，见图1。

图1 发电机短路电流

从图1曲线可以看出：若电动机采用全压启动，全压启动的时间一般在10～15 s，根据上面的曲线，柴油发电机的过负荷系数可以选为2.0。因此柴油发电机容量选择时，考虑其过负荷能力，可以减小。此种选择已有工程采用，并经制造厂认可且在工程实际中已成功启动。但这种柴油发电机的选择方式只对全压启动有效。因为全压启动的时间短。对于采用软启动器的电动机，不建议采用这种方式。因为电动机的启动时间与软启动器的性能有关，不易判断。

3 结语

综上所述，在水电厂的应急电源的配置中，当无外来电源或者外来电源不可靠的情况下选择可快速起动的柴油发电机组作为应急电源已成趋势。

[1]水电站机电设计手册（电气一次）[M].北京：水利电力出版社，1982.

[2]电力工程电气设计手册（电气一次）[M].北京：中国电力出版社，1989.

[3]DL/T 5164-2002，水力发电厂厂用电设计规程[S].

[4]DL/T 5153-2002，火力发电厂厂用电设计技术规定[S].

[5]IEC 60034-1，Rotating electrical machines-Part 1 Rotating and Performance[S].

[6]GB755-2008，旋转电机定额和性能[S].