非洲地區(qū)給水工程供電電源的解決

【摘 要】在非洲除了埃及和南非地區(qū)的電力供應(yīng)覆蓋較為廣泛，其他地區(qū)，尤其是在農(nóng)村地區(qū)，只有24%的人口能用上電，而其他低收入國(guó)家的用電覆蓋率達(dá)到40%，并且電網(wǎng)的故障率較高。而給水項(xiàng)目很多都是建在市區(qū)外，很難接入城市電網(wǎng)，因此，很多工程的用電都需要自行解決。給水工程的用電除了從當(dāng)?shù)毓╇娋W(wǎng)絡(luò)上取電，還有太陽(yáng)能電站和柴油發(fā)電機(jī)電站這兩種方式。由于太陽(yáng)能一次性的投入成本過(guò)高，并且日后的維護(hù)成本高，而在非洲石油比較豐富，做為柴油發(fā)電機(jī)的燃料，很容易獲得，并且該設(shè)備已經(jīng)很成熟。因此，柴油發(fā)電機(jī)作為給水工程中的備用電源成為首選。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；尖峰負(fù)荷；常用功率；備用功率

1、柴油發(fā)電機(jī)組的組成

柴油發(fā)電機(jī)組是由柴油機(jī)、三相交流同步發(fā)電機(jī)和控制屏三部分組成。

柴油機(jī)是一種將燃料燃燒釋放出來(lái)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。柴油機(jī)是發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力部分，一般由曲軸連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)體組件、配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)、柴油供給系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。

發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋等組成。通常三相交流同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組與三相供電回路連接，勵(lì)磁繞組則與直流電源連接。大中型同步發(fā)電機(jī)為了便于引入或引出電樞電流，一般采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。同步發(fā)電機(jī)主要凸極和隱極兩種磁路結(jié)構(gòu)。勵(lì)磁方式采用快速反應(yīng)的無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置有自動(dòng)和手動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式。

發(fā)電機(jī)組的控制（屏、箱）系統(tǒng)是機(jī)組的配套設(shè)備，包括自動(dòng)檢測(cè)、控制及保護(hù)裝置等部分。主要負(fù)責(zé)機(jī)組的控制、調(diào)壓、配電。機(jī)組通過(guò)控制屏向用電設(shè)備進(jìn)行供電，同時(shí)操作人員可從控制屏上直接觀察機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

2、柴油發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

（1）單機(jī)容量等級(jí)多，可選擇的容量范圍大，有適用于多種容量用電負(fù)荷的優(yōu)勢(shì)。

（2）配套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、安裝地點(diǎn)靈活。

（3）熱效率高，燃油消耗低。柴油機(jī)的有效熱效率為30-40%，燃油消耗一般在0.23-0.26kg/kWh。

（4）啟動(dòng)迅速，能很快達(dá)到全功率。柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)一般只需幾秒鐘，在應(yīng)急狀態(tài)下可在1min內(nèi)帶到全負(fù)荷，在正常工作狀態(tài)下約在5-30min內(nèi)帶到全負(fù)荷。

（5）維護(hù)操作簡(jiǎn)單，所需操作人員少，在備用期間的保養(yǎng)容易。

（6）柴油發(fā)電機(jī)組的建設(shè)與發(fā)電機(jī)的綜合成本較低。

3、柴油發(fā)電機(jī)的選擇

根據(jù)發(fā)電機(jī)使用情況選擇不同種類的發(fā)電機(jī)。

如果發(fā)電機(jī)僅作為備用電源使用，每天的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間小于12小時(shí)，應(yīng)該選擇高轉(zhuǎn)速1500r/min，并且發(fā)電機(jī)容量的計(jì)算按照如下方法計(jì)算：

4、電站型柴油發(fā)電機(jī)

作為備用電源的發(fā)電機(jī)機(jī)組的容量較小，一般的輸出電壓為0.4kV。作為電站型的發(fā)電機(jī)組容量較大，一般都采用多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并列使用。此類發(fā)電機(jī)的控制和使用如下：

柴油發(fā)電機(jī)組的控制起動(dòng)、保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)系統(tǒng)采用直流電壓， 斷路器控制， 操作及其信號(hào)采用直流屏提供的直流電。

1）控制

柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)有就地控制屏控制和控制室啟動(dòng)/停機(jī)控制方式。控制屏上手動(dòng)啟動(dòng)功能，可安全進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和檢修。

2）保護(hù)

保護(hù)裝置為微機(jī)保護(hù)。

3）信號(hào)

信號(hào)系統(tǒng)安裝地點(diǎn)可分為就地控制盤(pán)上信號(hào)（采用聲光報(bào)警）和控制室發(fā)電機(jī)組集控臺(tái)。

4）測(cè)量

電氣回路應(yīng)裝設(shè)下列測(cè)量表計(jì)：交流電流表，交流電壓表，有功功率表，功率因數(shù)表，頻率表，計(jì)時(shí)表，勵(lì)磁電流表，選擇開(kāi)關(guān)。轉(zhuǎn)速表、機(jī)油壓力表、機(jī)油溫度表、冷卻水溫度表等。

5）并車(chē)裝置

并機(jī)系統(tǒng)安裝在發(fā)電機(jī)組微機(jī)保護(hù)操作后臺(tái)內(nèi)，并機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并車(chē)功能，并機(jī)時(shí)可實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊，無(wú)逆功，保證運(yùn)行可靠性。

并機(jī)條件：待并機(jī)組與母線比較，應(yīng)滿足：Ⅰ、相序相同，Ⅱ、電壓相同，Ⅲ、頻率相同，Ⅳ、相位相同。

6）通風(fēng)冷卻方式

由于當(dāng)?shù)氐臍鉁剌^高（最高50攝氏度），對(duì)于發(fā)電機(jī)及柴油及的冷卻尤為重要。柴油機(jī)冷卻方式采用開(kāi)式循環(huán)水冷卻，需外供水源。冷卻水的水質(zhì)以生活水為主，柴油機(jī)冷卻水采用冷卻塔冷卻。發(fā)電機(jī)的冷卻方式，為自然風(fēng)冷。

7）柴油機(jī)使用介質(zhì)：

燃油：0#輕柴油。（如采用重油，應(yīng)有預(yù)處理裝置）

潤(rùn)滑油牌號(hào)：CD級(jí) 10W30或10W40。

淡水：硬度不大于 0.17mg/cm3。

增壓器及調(diào)速器用油：32號(hào)透平油。

8）機(jī)組基礎(chǔ)

基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土，應(yīng)充分考慮發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)候的動(dòng)荷載。

9）配套設(shè)備

柴油機(jī)配置日用燃油箱，安裝于室內(nèi)，容量不小于柴油發(fā)電機(jī)組連續(xù)滿載運(yùn)行8小時(shí)用油量。電氣屏包括高壓柜和集控臺(tái)，高壓柜采用中置式手車(chē)柜，屏體應(yīng)滿足IP4X的防護(hù)等級(jí)要求。電氣屏柜要有良好的接地措施。

總之，在非洲欠發(fā)達(dá)地區(qū)，工程電力供應(yīng)很難得到可靠的保證，為了能夠保證工程的用電，柴油發(fā)電機(jī)是最佳的選擇。但應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的發(fā)電機(jī)及燃料。為了保障發(fā)電機(jī)的安全供電及延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)組的使用壽命必須做好柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前檢查、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行檢查、柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)。