净水厂在市电停电后需通过柴油发电机供电,使其在较短时间内恢复对外低水压供水能力。以工程案例的方式,从现场应急负荷需求、柴油发电机输出电压选择、输出容量估算、接入现有系统方案及机房选址与布置五方面全面分析康明斯柴油发电机组作为净水厂应急电源的方案设计。根据该水厂工况要求:在净水厂已有的两路市电停电后，净水厂需通过康明斯柴油发电机供电在较短时间内恢复对外低水压供水能力。根据净水厂工艺情况，应急供水时工业水输水系统需起动2台10 kV、630 kW电动机(现状为2台电动机软起动，起动电流倍数为3倍)，生活水输水系统需起动4台0.4 kV、22 kW电动机(现状为4台电动机均为直接起动，起动电流倍数均为6倍)，制水及辅助系统低压负荷估算需求容量为300 kW，故应急负荷需求总容量为1648KW。 因工业水输水系统电动机电压等级为10 kV，所以接入原有配电系统电压等级应采用10 kV，存在两种方案:①由柴油发电机直接输出10 kV。②由柴油发电机输出0.4 kV，经升压变压器后输出10 kV。因第二种方案中对升压变压器要求较高，同时升压变压器在运行时可能成为系统的一个故障点，增大运行维护的难度，故考虑采用第一种方案，由柴油发电机直接输出10 kV为原有厂区的母线供电。 本方案中净水厂工艺工况要求应急情况下所有电动机起动完成后即投入运行，直至市电恢复前不再对电动机进行起停操作，且所有电动机均可以逐一起动，并无起动顺序要求。采用规范条文解释上的计算公式是否合适呢?此时可根据《工业与民用配电设计手册》对有限电源容量系统供电的电动机起动时的电压计算进行验证。 当康明斯柴油发电机空载时所有负载电动机同时起动，且柴油发电机与应急负荷中心距离很近时， 即 Qfh = 0、Xl = 0 时，可以推导得出所以规范条文解释所介绍的计算方法为柴油发电机空载时所有负载电动机同时起动，且康明斯柴油发电机与应急负荷中心距离很近的工况下的发电机额定容量估算方法，并不适用于本工程。因本工程中所有电动机均可以逐一起动，并无起动顺序要求，所以可根据有限电源容量系统供电的电动机起动时电压计算，对所有电动机逐步起动时满足发电机母线电压降要求的康明斯柴油发电机的容量进行计算，选其最大者作为选择的康明斯柴油发电机容量。从电压计算公式中可以看出，起动容量越大的电动机越先起动，对应最终确定的所需的柴油发电机容量越小，所以按电动机起动容量从大到小的顺序逐一进行计算，同时因 22 kW电动机容量相对很小，所有电动机距离康明斯柴油发电机距离很短，所以计算时忽略所有电动机供电电缆阻抗，在 22 kW 电动机与制水及辅助系统低压负荷不起动的情况下，对发电机母线电压降进行计算，母线上的初始瞬态电压相对值取 0.85，计算表格如下表所示。
因所有电动机距离柴油发电机距离很短，母线电压可近似认为是电动机端子电压，且水泵电动机为轻载起动，所以满足发电机母线上电压时已满足了电动机起动转矩的要求。 2) 通过按稳定负荷、最大的单台电动机或成组电动机起动的需要，电动机起动时母线允许电压降的柴油发电机最大容量需求为 2 585 kV·A，选用两台容量为 1 350 kV·A 的康明斯柴油发电机并机，总容量为 2 700 kV·A 的康明斯柴油发电机组。 3) 系统正常运行时负荷为 2 060 kV·A，柴油发电机组额定功率 ( 常载) 为 2 700 kV·A，即负荷量为 2 060 kV·A/2 700kV·A = 76. 3% ，柴油机处于最佳工作状况。柴油发电机接入现有系统方案该水厂现有厂区供电系统为 35 kV 变电所，采用 35 kV 侧线路变压器组，10 kV 侧单母线分段，两段 10 kV 母线分别引出一路 10 kV 电源至厂区 10 kV 配电间内，10 kV 配电间内的 10 kV 系统为单母线分段接线供全厂负荷用电，其中有一台出线柜为备用柜。
（1）康明斯柴油发电机一次接入已有系统方案柴油发电机10 kV 电源考虑采用10 kV 电缆引至原有备用柜后，向厂区供电。柴油发电机供电时需断开两路10 kV 进线，合上分段柜后向厂区供电。闭锁方案: 10 kV 备用柜与两路 10 kV 进线柜设置电气双向联锁: 即 1#、2#进线柜合闸条件为原有备用柜分闸，原有备用柜合闸条件为 1#、 2#进线柜均分闸。使柴油发电机组电源与市电电源不能并列运行。
（2）康明斯柴油发电机自起动及投入方案柴油发电机自起动信号引至厂区 35 kV 变电所内 35 kV PT 柜，自起动信号采用干接点的形式通过二次电缆引至柴油发电机控制箱，当 35 kV电源Ⅰ路或Ⅱ路任意一路失电时，由相应 PT 柜送出自起动信号，延时 10 s 后起动柴油发电机组，机组由冷备用状态变为热备用状态。若 10 s 内第二路电源同时失电，则立即起动柴油发电机组。热备用的康明斯柴油发电机由人工操作按要求分步分批切入带负荷。当一路电源恢复后，柴油发电机经延时进行人工卸载后进行冷却空载，由恢复的市电采用人工投入带负荷方式对全厂供电，此时柴油机仍处于热备用状态，当两路电源均恢复时，由运行人员现场手动操柴油发电机组停机操作。柴油发电机组控制箱送相关信号至现有监控后台。
（3）康明斯柴油发电机保护方案柴油发电机应有过载、短路、速度过快、冷却水温度过高及机油压力过低等保护装置。10 kV原有备用柜仅作为 10 kV 进线保护。
（4）康明斯柴油发电机电源投入方案当两路 35 kV 电源均失电后，柴油发电机已完成自起动，由运行人员手动操作柴油发电机送电。
柴油发电机考虑设独立柴油发电机房，设置位置须靠近厂区 10 kV 配电间且满足相关消防及环保要求，机房布置可根据实际情况进行设计。康明斯产品性能特点：
结构紧凑的柴油发电机组
皮带传动系统：带有自动张紧机构，使皮带免于保护
连杆：锻造连杆具有最大的结构强度
曲轴：经感应淬火锻造而成的钢制曲轴具有最大的强度和多次重磨能力
缸体：新型高强度设计使缸体的刚度提高32％，具有极高的耐久性
缸套：荣获专利的中止口设计使缸套具有最大的刚度，提高了活塞环的寿命
燃油系统：采用Bosch优质直列柱塞或转子高压油泵和喷油器，具有更高的燃油经济性
涡轮增压器：全部采用Holset增压器，HX40型带整体式废气旁通阀，进一步改善低速反应及动力性
活塞：铝合金活塞镶有两道耐蚀高镍铸铁环槽，提高了活塞和活塞环使用寿命，阳极化处理的活塞顶也有助于提高其耐久性
机油滤清器：组合式全流和旁通弗列加品牌，滤清效果近乎完美，提高了总机耐久性
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