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13600443583在民用建筑中,低噪声发电机组是确保重要负荷连续供电的后备电源或应急电源,一般为消防、通信、计算中心及其他重要负载供电。在静音发电机组供电系统中,低压电器装备需依据低噪声柴油发电机组的短路电流进行选用,而方舱式静音发电机组的短路电流计算复杂,在实际工程中进行精确计算较为困难。本文依据我国民用建筑设计中普遍采用的户外型静音发电机配电方式和民用建筑装置情况,提出一种较为简易的隔音箱发电机组短路电流计算方案,便于在保证品质的状况下提升设计效率。
与市政大电供电系统相比,民用建筑主用的室外型静音发电机电源容量小、自成闭式供电装置,且与市政市电之间只切换不并网,其供电装置中异步发电机(如消防水泵、消防风机等)较多,且单台容量的大小与发电机功率相当,在计算中无法忽略,发电机和发电机均可作为短路电流的供给源,并按短路点靠近发电机的系统短路计算短路电流。
安静型发电机供电装置短路的具体特征是发电机母线上的电压无法维持恒定,短路电流周期分量和非周期分量均随时间变化。因为发电机转子励磁绕组和阻尼绕组的去磁作用,使得转子绕组的磁链在短路瞬态保持不变,而电压则呈现出由短路瞬态电压值经历次暂态及暂态逐渐衰减至稳态的变化过程;此程序中,发电机由于惯性也作为短路电流的供给源,电压也呈逐渐衰减的变化程序,故可以认为此供电装置短路电流的发生为发电机和发电机共同作用的结果[1]。
发电机直轴超瞬变电抗X″d是发电机在运行中三相突然短路最初瞬态的过渡电抗,结构上,X″d详细由发电机定子绕组和阻尼绕组的漏抗值决定。在发电机突然短路时,因为转子的励磁绕组和阻尼绕组感应出对电枢反应磁通,起去磁用途的电流,使电枢反应磁阻极大,故其相对应的直轴电抗极小,这个等效电抗即为X″d。在有阻尼绕组的发电机突然短路时,定子短路电流周期分量高效值I″由超瞬变电抗X″d限制。
发电机直轴瞬变电抗是发电机在运转中三相突然产生短路初始时(即阻尼绕组的电流衰减后)的过渡电抗,集装箱发电机组是发电机在额定转速运行时定子绕组直轴总磁链产生的电压基波分量初始值与同时变化的直轴基波电流之比,详细影响发电机的动态稳定及负载突然变化时的瞬间电压变化率。越小,动态稳定性越大,即瞬间电压变化越小,但越小时定子铁芯和发电机体积越大,成本也越高。同时,的大小还与定子绕组和励磁绕组的漏抗有关。
通常在建筑内为部分装置供电的移动式静音发电机布局相对集中,一组母线段多采用一台移动式静音发电机或两台相同规格的低噪音柴油发电机并车运行,冲击短路电流可按单一发电机或两台发电机迭加考虑。由于发电机出口至主母线处的设备施工品质普遍较好,多数短路情况不会产生,因此不考虑不对称短路电流大于三相短路电流的状况以及近端短路时直流分量的影响。
发电机空载时,忽略由短路瞬间时间常数决定的瞬态电流的衰减和电枢电阻的影响,计算短路1/2周期后的短路电流,则发电机口部最大相电流的周期分量iz·G0和非周期分量if·G0的计算式[2]为:
式中,U为相电压,V;t 为短路时间,s;T″d为发电机超瞬间时间常数;Td为发电机电枢回路时间常数。
发电机带负载时,电流周期分量增加,按电流周期分量1.1倍考虑,即周期分量iz·G,则非周期分量if·G为:
建筑内电机多采用感应异步发电机,运用位置较为分散,距离短路点的电气距离难以逐一确定,且电机规格各异,其短路电流较难统计;而从负荷性质角度考虑,防音发电机组静音发电机系统中负荷相对重要,其中消防负载更是要保证在负载电流过载的状况下仍能继续供电。故笔者认为,发电机的冲击短路电流计算可以以供电范围内电机的功率为基本,进行近似计算。
直接起动的感应发电机作为附加电流源,其反馈的短路电流的超瞬间值与电机堵转电流值有直接关系,而堵转电流与电机起动峰值电流从数值上是相等的,因此,可以认为通过电机产品参数提供的起动电流近似解除电机的短路电流冲击值的计算
为第i台发电机调校系数,依据发电机与短路点的电气距离,可取0~1.0;KpMi为第i台发电机反馈电流峰值系数,依据发电机功率情形,一般可取1.0~1.7,在民用建筑一般取1.2;KstMi为第i台发电机的反馈电流倍数,取启动电流倍数;IrMi为第i台发电机额定电流,A。在考虑计入发电机的短路电流时,还需综合考虑发电机的功率和离短路点的电气距离。通常情况下,在异步发电机容量较大,且在短路点附近时予以考虑异步发电机对短路电流的影响,距离较远时,因为线路的损耗冲击反馈电流较小,则不予考虑影响。
通过提出的一种计算民用建筑低噪音发电机装置短路电流的简单手段,为合理选型电器装备供应了有力依据,并有效提升了计算低噪声发电机装置的冲击短路电流的效率。因为本方案并未考虑不对称短路电流大于三相短路电流的状况以及近端短路时直流分量的影响,得出的计算值较实际值偏大,仅宜作为快速选取电器的参考。如果针对的是重要项目中的静音发电机供电装置,仍需按更为精确的方案全面核算冲击短路电流。