錢 忠，董志文，姜 暉

(國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司，上海 嘉定 201800)

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用戶對電力供應(yīng)的可靠性提出了更高要求。為減少用戶停電時間，需避免重復(fù)停電、大范圍停電，并通過翻電、帶電、發(fā)電等方式，最大限度地減少用戶停電時戶數(shù)。在發(fā)電這一環(huán)節(jié)，應(yīng)急電源車發(fā)揮了不可替代的作用，在重大節(jié)日保電、重要場所保發(fā)電、計劃檢修、線路故障停電搶修方面發(fā)揮了重要作用，有效縮短了用戶停電時間并提高了供電與保發(fā)電可靠性，被廣大用戶所認(rèn)可[1-2]。

近10年來，電源車市場不斷發(fā)展，對電源車的性能和技術(shù)要求不斷提高，電源車呈現(xiàn)出快速反應(yīng)、高可靠性、靜音作業(yè)、聯(lián)合作業(yè)、多功能性和操作舒適的發(fā)展趨勢[1-3]。目前，針對應(yīng)急電源車的理論研究也在不斷深入。文獻(xiàn)[4]介紹了已開發(fā)應(yīng)用低噪聲應(yīng)急電源車的基本技術(shù)性能和技術(shù)亮點，包括車載系統(tǒng)、柴油發(fā)電機組、控制和操作系統(tǒng)、出線電纜系統(tǒng)、降噪和減震技術(shù)等；文獻(xiàn)[5]從輸出電纜施放、相序檢測、負(fù)載啟動電流估算、運行階段的過程監(jiān)控等4個方面分析應(yīng)急電源車的應(yīng)用情況；文獻(xiàn)[6]設(shè)計了一種快速接入裝置，解決了應(yīng)急電源車在應(yīng)用過程中供電中斷時間長、與用戶母排連接不匹配等問題；文獻(xiàn)[7]對應(yīng)急電源車加裝雙電源自動切換裝置和改造防凍液電加熱裝置，使應(yīng)急電源車具備了熱備用和低溫自啟動功能，實現(xiàn)了不受環(huán)境溫度影響的應(yīng)急電源快速接入保電模式；文獻(xiàn)[8]研究了3輛在運應(yīng)急電源車的結(jié)構(gòu)部件、穩(wěn)態(tài)輸出性能、瞬態(tài)輸出性能和額定運行噪聲的檢測，對應(yīng)急電源車在運行質(zhì)量和可靠性方面的提升與優(yōu)化提出了建議。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對應(yīng)急電源車的結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能分析或某個部件改良展開介紹，而缺乏系統(tǒng)性的現(xiàn)場應(yīng)用研究。本文基于應(yīng)急電源車的實際使用經(jīng)驗，從現(xiàn)場勘查、負(fù)荷容量匹配、低壓用戶母線接排、運行參數(shù)監(jiān)測4個方面進(jìn)行應(yīng)急電源車的現(xiàn)場應(yīng)用研究，對應(yīng)急電源車在使用過程中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題展開討論，并給出具體實施方案。

1 現(xiàn)場勘查

應(yīng)急電源車在使用前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場勘查，主要包括停車位置選取、電纜施放路徑確定、負(fù)荷容量估算和用戶側(cè)電壓相序檢測這4個方面。此處著重介紹停車位置選取和電纜施放路徑確定。

停車位置應(yīng)滿足以下要求。

(1)路面應(yīng)堅實平穩(wěn)，避免承載力較差、坑洼地段。坡度過大時可采用木塊墊于車胎后以防止車輛下坡，車輛下方和近周圍不能有坑洞、井蓋、管道等，防止塌方；

(2)事先與用戶溝通、協(xié)調(diào)，遠(yuǎn)離易燃、易爆場所，如企業(yè)倉庫、危險品存放點等，避免引起火災(zāi)；

(3)盡量選擇通風(fēng)、散熱性好，不受太陽直射的停車位置，可利于應(yīng)急電源車在運行時發(fā)電機組、輸出電纜等設(shè)備的充分散熱，避免運行溫度過高，必要時可使用排風(fēng)設(shè)備輔助散熱；

(4)停車位置及電源車所有附屬設(shè)備區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置路障、紅白帶、警示牌等，非工作人員不得入內(nèi)。此外，應(yīng)設(shè)置車輛接地體以保證應(yīng)急電源車的安全運行。

車輛和用戶母排位置確定后應(yīng)選擇電纜的施放路徑并估算施放長度，施放路徑應(yīng)選擇平坦路面，避開積水地段，防止電纜絕緣層浸水；禁止電纜在拐角、墻角等處發(fā)生碰撞、擠壓現(xiàn)象。

2 負(fù)荷容量匹配

現(xiàn)場勘查時應(yīng)對用戶的電力設(shè)備情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和統(tǒng)計，確定負(fù)荷側(cè)的需求容量，該容量值可由式(1)表示。

(1)

式中P——負(fù)荷側(cè)需求容量，kW；U——低壓負(fù)荷母排輸出線電壓有效值，400V；I——負(fù)荷側(cè)需求電流，A；cosφ——負(fù)荷的功率因數(shù)。

當(dāng)電纜的傳輸電流大于負(fù)荷側(cè)需求電流且發(fā)熱不嚴(yán)重時，說明應(yīng)急電源車滿足發(fā)電要求。

電纜的傳輸電流可根據(jù)IEC 60287標(biāo)準(zhǔn)中推薦的公式進(jìn)行計算，如式(2)和(3)所示。相關(guān)參數(shù)的定義和數(shù)值如表1所示。其中，隔離層熱阻T1、絕緣層熱阻T2、環(huán)境熱阻T3依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公式計算，此處不著重展開。

表1 電纜載流量參數(shù)定義及數(shù)值結(jié)果

R=R0[1+α(θ-20)]

(2)

(3)

本文討論的電纜為交聯(lián)聚烯烴絕緣車輛用電纜，型號WDZ-DCYJ-125，額定電壓750 V，導(dǎo)體截面積150 cm2，采用空氣敷設(shè)，結(jié)構(gòu)示意圖和尺寸、材料參數(shù)分別如圖1和表2所示。經(jīng)過計算，電纜穩(wěn)態(tài)載流量與導(dǎo)體工作溫度的變化曲線如圖2所示。

圖1 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

表2 電纜尺寸及材料參數(shù)

圖2 不同溫差下，電纜穩(wěn)態(tài)載流量與導(dǎo)體工作溫度的變化曲線圖

由圖2可知，同一工作溫度下，電纜導(dǎo)體與環(huán)境溫度差Δθ對電纜載流量的影響較大。也就是說，相同工作溫度下，夏季高溫時的電纜載流量將比冬季低溫時低很多。

考慮夏季高溫環(huán)境溫度為40℃的情況：對于額定輸出容量為355 kVA的應(yīng)急電源車來說，取負(fù)荷率分別為100%，80%和60%，則輸出電纜上的電流、導(dǎo)體工作溫度以及電纜外表皮溫度的計算結(jié)果如表3所示。

表3 環(huán)境溫度為40℃時，電纜電流、導(dǎo)體工作溫度以及電纜外表皮溫度的計算值

由表3可知，當(dāng)電纜負(fù)荷率為100%，80%和60%時，電纜導(dǎo)體的工作溫度達(dá)到92℃，74℃和60℃，電纜外表皮溫度分別達(dá)到82℃，68℃和57℃。由此可見，負(fù)荷率為100%和80%時，電纜已出現(xiàn)較為嚴(yán)重的發(fā)熱。故正常條件下，應(yīng)急電源車的帶載率應(yīng)控制在80%以下，特殊情況下需帶載率達(dá)到80%以上時，應(yīng)采取降溫和散熱措施。

3 低壓用戶母線接排

目前應(yīng)急電源車可應(yīng)用于用戶配電柜、箱式變電站、電纜分支箱、桿變低配變?nèi)劢z箱等場合，在應(yīng)急電源車出線電纜接口裝置與低壓用戶母線接排前應(yīng)提前確認(rèn)。

(1)市電輸入斷開，即市電輸入側(cè)的高壓隔離開關(guān)和低壓側(cè)的負(fù)荷隔離開關(guān)均需斷開并加掛接地線，同時低壓用戶母排與變壓器連接處應(yīng)有明顯斷開點，低壓用戶側(cè)若采用導(dǎo)線或電纜為進(jìn)線時，應(yīng)保證每個進(jìn)線端子斷開。

(2)用戶側(cè)應(yīng)停用電梯、空氣壓縮泵等頻繁啟動、啟動沖擊電流大的設(shè)備，停用電容電流補償設(shè)備，防止損傷應(yīng)急電源車和其他用戶設(shè)備。

(3)輸出電纜的連接相序應(yīng)正確無誤，這在接排前后均需確認(rèn)。現(xiàn)場勘查時，使用相序檢測儀檢測市電輸入的電壓相序。當(dāng)市電輸入與電源車輸出電纜的電壓相序相同時，才可以閉合應(yīng)急電源車的啟動開關(guān)?，F(xiàn)場接排時由于市電輸入已斷開，應(yīng)將與市電輸入相對應(yīng)的低壓母排相色順序和輸出電纜的電壓相序保持一致即可。接排后可先對用戶側(cè)單獨的三相動力設(shè)備(水泵房、食堂、空調(diào)等)送電，再次確認(rèn)相序正確。

低壓用戶母線的接排目前有傳統(tǒng)銅接線端子和新型快速接頭2種方式，現(xiàn)場接排時應(yīng)根據(jù)低壓母排的裝置形式進(jìn)行選擇。新型快速接頭的接入方式克服了銅接線端子螺栓、螺帽固定耗時長的缺點，實現(xiàn)了應(yīng)急電源車與電纜、母線和線路的快速接線，有效提高了接排作業(yè)的快速性、安全性和靈活性[12]。

本文設(shè)計了一種快速接排方案，如圖3所示。新型快速接頭分為“公”插頭和“母”插頭2種，可快速對接使用，該種接排方式下電纜兩端快速接頭類型相同，無需考慮兩端接頭類型不同而帶來的接排不便，效率更高。

圖3 快速接排方案

目前，輸出電纜的長度為50～100 m，基本可以滿足大部分發(fā)電場合下的長度需求，距離不足時可通過快速接頭對兩根電纜對接使用以延長供電距離；若實際供電距離較小時，電纜的全部施放易造成繞圈和交叉現(xiàn)象，因此推薦10，20 m的短輸出電纜投入使用，使電纜施放不受供電距離所限。

需要強調(diào)的是，母線接排過程中電纜可帶電，但不可帶載。應(yīng)急電源車發(fā)電機組啟動后，應(yīng)使用鉗形電流表或其他檢測裝置檢測低壓母排的三相電壓、頻率、水溫、油壓等，判斷應(yīng)急電源車運行狀態(tài)是否良好。狀態(tài)良好方可合上電源車送電開關(guān)并測量電流，判斷送電是否正常。

4 運行參數(shù)監(jiān)測

4.1 維護(hù)保養(yǎng)

除了定期維護(hù)保養(yǎng)外，應(yīng)急電源車在每次保發(fā)電任務(wù)前也需進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)。下面以額定輸出容量為355 kVA的應(yīng)急電源車為例展開討論。

(1)機油、燃油(柴油)、冷卻液。保證油量充足，滿載時最少應(yīng)滿足8 h的供電時間；根據(jù)季節(jié)變化選擇合適的機油標(biāo)號類型；燃油不能注滿，隨發(fā)隨注，防止燃油受潮；機組運行過程中不準(zhǔn)加注燃油，防止發(fā)生火災(zāi)或因加注過程中產(chǎn)生的氣泡、空氣等而影響發(fā)電機組出力[10]。

(2)開機維護(hù)?？蛰d運行5～30 min，油壓保持在0.4 MPa以內(nèi)，燃油速率維持在7 L/h左右，輸出線電壓為400 V，表明發(fā)電機組運行正常。

4.2 過程監(jiān)控

應(yīng)急電源車正常運行后，應(yīng)時刻查看機組的機油、燃油、冷卻液使用情況，油量不足時應(yīng)停機加油；同時還需檢查機組控制屏面板上電瓶電壓、油壓、水溫、轉(zhuǎn)速、輸出電壓、輸出電流、頻率等運行參數(shù)是否正常，具體要求如下。

(1)電瓶電壓從24 V開始不斷升高至28 V并保持穩(wěn)定，低于20 V時電源車將無法啟動；油壓保持在0.4 MPa左右，轉(zhuǎn)速在1 500 r/min左右，水溫至50～60℃后開始分段加載；燃油速率與帶載率有關(guān)，當(dāng)帶載率為60%時，燃油速率在50～60 L/h之間，穩(wěn)定運行時水溫約為85℃。

(2)輸出電壓、電流在正常值范圍內(nèi)且三相不平衡系數(shù)應(yīng)分別小于10%和30%，頻率約為50 Hz；發(fā)電機組耐受沖擊電壓幅值為額定電壓的1.5倍，時間不超過10 s。

(3)帶載率控制在30%～80%之間，低于30%時，發(fā)電機組的運行時間應(yīng)不超過30 min。過載運行時，只能超過額定負(fù)荷的10%，并且運行時間不能超過1 h。正常運行時，電源車頂蓋排煙口為無色煙，冒青煙為欠載，黑煙為過載。

(4)某些情況下，如油壓超過0.5 MPa、水溫超過98℃等，將造成發(fā)電機組工作溫度過高，此時應(yīng)采取停機操作或分段卸載負(fù)荷，使帶載率控制在60%以下。不可強制停機，應(yīng)依靠機組自身的循環(huán)散熱后再停機。

(5)遇到人身觸電、設(shè)備故障等緊急情況時，應(yīng)立即按下電源車紅色緊急停車按鈕。

5 結(jié)語

基于應(yīng)急電源車的實際使用經(jīng)驗，從現(xiàn)場勘查、負(fù)荷容量匹配、低壓用戶母線接排、運行參數(shù)監(jiān)測4個方面開展應(yīng)急電源車的現(xiàn)場應(yīng)用研究，結(jié)論如下。

(1)停車路面應(yīng)堅實平穩(wěn)，遠(yuǎn)離易燃、易爆場所，并且通風(fēng)性、散熱性好。

(2)對輸出電纜進(jìn)行載流量校核與發(fā)熱分析，確定輸出電纜能否滿足負(fù)荷容量要求以及是否采取降溫和散熱措施。

(3)接排時應(yīng)將與市電輸入相對應(yīng)的低壓母排相色順序和輸出電纜的電壓相序保持一致，并根據(jù)低壓母排的裝置形式選擇接排方式。

(4)帶負(fù)載運行后，必須時刻查看機組控制屏面板上的油壓、水溫、轉(zhuǎn)速、輸出電壓、電流、頻率等運行參數(shù)是否在正常范圍內(nèi)。