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新聞主題 |
10kv高電壓柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)特征 |
高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成與低壓柴油發(fā)電機(jī)組基本相同，其區(qū)別為高壓發(fā)電機(jī)和高壓配電系統(tǒng)。在柴油發(fā)電機(jī)組工程應(yīng)用中，安裝要求及操作技術(shù)區(qū)別明顯。高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展歷程匯集了柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的歷程，是應(yīng)急電源或局域常用電源的一個(gè)分支。但因過去動(dòng)力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的不成熟，幾十年來一直沒有得到推廣應(yīng)用。
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康明斯高壓發(fā)電機(jī)組機(jī)房實(shí)圖 |
一、高電壓柴油發(fā)電機(jī)組概述
近幾年，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們物質(zhì)水平生活的不斷提高，在很多場所，包括大的數(shù)據(jù)中心（數(shù)據(jù)中心基地功能一般包含許多功能，一般定位為IDC業(yè)務(wù)承載中心、綜合通信機(jī)房、呼叫中心、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、游戲、大型救災(zāi)備用數(shù)據(jù)中心等），現(xiàn)代化的高層樓宇，多晶硅的生產(chǎn)工廠、礦山等，電力的需求量越來越大，常用的低壓400V交流備用柴油發(fā)電機(jī)組輸電線線徑大、線損大、難于敷設(shè)和造價(jià)高等缺陷。在很多情況下難以滿足實(shí)際需求。此時(shí)，高壓交流備用發(fā)電機(jī)組就充分體現(xiàn)了它的價(jià)值。
伴隨著機(jī)房的擴(kuò)容，作為備用電源的柴油發(fā)電機(jī)組容量要求越來越大，需多臺大功率柴油發(fā)電機(jī)組單機(jī)或并網(wǎng)才能滿足負(fù)載的功率要求，由于發(fā)電機(jī)組數(shù)量的增加需要建設(shè)獨(dú)立的機(jī)房且與實(shí)際使用負(fù)載間距離也越來越遠(yuǎn)，多臺低壓柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行存在著傳輸上的缺陷，為了能夠更加安全、可靠地運(yùn)行，采用高壓發(fā)電機(jī)組無疑是一種最佳的選擇。
大功率柴油機(jī)、大容量高壓發(fā)電機(jī)以及發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和完善，使高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，市場需求旺盛，成為解決大容量、較遠(yuǎn)距離傳輸、高智能、高可靠性應(yīng)急電源的主要技術(shù)方案。高壓發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于通信、冶金、機(jī)場、礦山、碼頭、海島、大型數(shù)據(jù)中心、大型城市綜合體、中大型電廠的黑啟動(dòng)等高端服務(wù)業(yè)和高端制造業(yè)的應(yīng)急備用電源系統(tǒng)。
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高壓柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)圖 |
二、高電壓發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)特征
1）電壓等級高
國內(nèi)主要電壓等級有6.6kV、10.5kV等。
2）單機(jī)容量大
一般在1000kW以上，可實(shí)現(xiàn)多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，最多可實(shí)現(xiàn)組與組之間并聯(lián)至256臺。
3）輸出電流小
可長距離輸電，在輸配電中線路損耗較小。
4）負(fù)載分配模式靈活
可直接對高壓負(fù)載供電或通過變壓器降壓后對低壓負(fù)載的供電。
5）自動(dòng)化程度等級高
集電氣系統(tǒng)的保護(hù)、測量、遙控、遙信、遙測及信號為一體，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化，具有保護(hù)及報(bào)警信號功能，并遠(yuǎn)傳至主控室。
三、高電壓柴油發(fā)電機(jī)組的組成
高電壓柴油發(fā)電機(jī)組與低電壓柴油發(fā)電機(jī)組的組成基本相同，主要區(qū)別就在于相同容量的柴油發(fā)電機(jī)組，400V發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)出口電流比10kV發(fā)電機(jī)組出口電流大25倍以上。從多方面的角度分析對比高低壓發(fā)電機(jī)組見表1。
表1 高、低電壓發(fā)電機(jī)組技術(shù)特性的比較
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序
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特點(diǎn)
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低壓發(fā)電機(jī)組
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高壓發(fā)電機(jī)組
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1
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安裝場地選擇
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宜設(shè)置在接近負(fù)載中心的位置
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可以設(shè)置在機(jī)房樓外，可解決多臺發(fā)電機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)、噪聲和發(fā)電機(jī)房的進(jìn)、排風(fēng)等問題，可遠(yuǎn)離負(fù)載中心
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2
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容量
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單機(jī)容量基本在2000kW及以下，可單機(jī)或多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，但并機(jī)容量過大時(shí)受輸出電源的限制
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單機(jī)容量基本在2000kW及以上，可單臺或多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，機(jī)房可集中建設(shè)
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3
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輸送距離
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可短距離輸電，長距離輸送不經(jīng)濟(jì)，電壓壓降大
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可長距離輸電
（在15～20km時(shí)采用10kV，有的則用6.6kV，輸電電壓在110kV以上的線路，稱為超高壓輸電線路）
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4
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損耗
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在輸配電中線路損耗較大
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在輸配電中線路損耗較小，不存在輸送發(fā)熱問題，高壓輸電電流相當(dāng)于低壓的1/25
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5
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儲油及供油管路
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地下油罐分散設(shè)置在各機(jī)房的備用發(fā)電站附近，如集中設(shè)置地下油罐，機(jī)房內(nèi)外管線交叉處較多
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在備用發(fā)電站建筑物附近區(qū)域集中設(shè)置地下油罐，避免在區(qū)域內(nèi)與其余管線（電纜、水管等）的交叉，外網(wǎng)相對簡單
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6
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操作維護(hù)
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操作使用較為簡單，對操作使用人員要求較低
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操作使用較為復(fù)雜，對操作使用人員要求較高，必須具有相應(yīng)的高壓操作證等資格，才能操作和維護(hù)
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7
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配置
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配置較為簡單，輸配電基本為標(biāo)準(zhǔn)低壓柜等
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配置較為復(fù)雜，尤其在發(fā)電機(jī)及輸出配電柜全部為高壓設(shè)備
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8
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并機(jī)運(yùn)行
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受低壓配電設(shè)備電流限制，并機(jī)容量小，受非線性負(fù)載影響大
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方便實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電機(jī)組并聯(lián)成大容量系統(tǒng)，受非線性負(fù)載影響小
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9
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安全
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安全性能較高，技術(shù)較為成熟，技術(shù)門檻較低
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安全性能較高，技術(shù)較為成熟，技術(shù)門檻較高
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10
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發(fā)展趨勢
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小功率段保持傳統(tǒng)市場，大功率段有被高壓系統(tǒng)替代的趨勢
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大功率段采用高壓系統(tǒng)為應(yīng)用趨勢，需求逐漸增大
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11
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與市電切換
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采用ATS，電流大、ATS數(shù)量多，占地面積大，成本高
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可在10kV母線處通過綜保控制開關(guān)集中切換，占地面積小，成本低
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1．節(jié)能性能強(qiáng)
從表1中可知，高電壓柴油發(fā)電機(jī)組在技術(shù)性能上與低電壓柴油發(fā)電機(jī)組差別并不大，但是由于前者發(fā)電機(jī)組出線電壓等級提高，在電纜配置方面節(jié)省成本優(yōu)勢較為明顯。同時(shí)從節(jié)能減排角度，高電壓發(fā)電機(jī)組傳輸電流小，發(fā)熱量小，能量損耗小，輸配電效率高，所以高壓發(fā)電機(jī)組比低壓發(fā)電機(jī)組更節(jié)能。
2．帶載性能好
非線性負(fù)載對油機(jī)帶載能力有較大影響。低壓柴油發(fā)電機(jī)組通過ATS與市電切換直接帶載，受非線性負(fù)載影響大，同時(shí)也受到功率因數(shù)影響；而高壓發(fā)電機(jī)組可在10kV母線處通過綜保控制開關(guān)集中切換，一般通過變壓器帶載，變壓器可部分消除非線性負(fù)載對發(fā)電機(jī)組影響，同時(shí)方便功率因數(shù)調(diào)整，避免功率因數(shù)過低影響發(fā)電機(jī)組的功率輸出，可見高壓發(fā)電機(jī)組比低壓發(fā)電機(jī)組帶載性能更好。
3．控制技術(shù)完善
高壓發(fā)電機(jī)組輸出為交流高壓10kV，配電系統(tǒng)的區(qū)別見表2。
表2 高壓發(fā)電機(jī)組組成部分
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序號
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名稱
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備注
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1
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高電壓柴油發(fā)電機(jī)組
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6.3kV＼10kV等
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2
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控制系統(tǒng)
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單機(jī)或多臺并機(jī)系統(tǒng)
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3
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輸出開關(guān)柜
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630A、1250A、1600A...
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4
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饋線開關(guān)柜
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630A、1250A、1600A
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5
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PT柜
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并機(jī)系統(tǒng)母線PT
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6
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DC直流屏
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開關(guān)柜的操作電源
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7
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接地電阻柜
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可以單臺配套一個(gè)接地電阻，也可以幾臺共用一個(gè)接地電阻
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8
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低壓配電柜
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提供設(shè)備及機(jī)房應(yīng)急照明等
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9
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集控系統(tǒng)
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多臺發(fā)電機(jī)組并機(jī)集中控制系統(tǒng)
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10
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供油系統(tǒng)
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消防規(guī)定基本室內(nèi)的采用1000L日用油箱
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1）高壓發(fā)電機(jī)組
發(fā)電機(jī)為高壓發(fā)電機(jī)，輸出電壓可以根據(jù)負(fù)載或變配電一次市電端電壓進(jìn)行選型。
2）控制系統(tǒng)
高低壓控制系統(tǒng)選型基本一致，主要區(qū)別在于控制器無法直接檢測中高壓，只能接受低壓檢測，分為單機(jī)控制系統(tǒng)、并機(jī)控制系統(tǒng)。
3）輸出開關(guān)柜
即發(fā)電機(jī)組配套的輸出斷路器，中高壓發(fā)電機(jī)組配套的開關(guān)柜根據(jù)電壓等級進(jìn)行選型，主要分為12kV、17.5kV、24kV等，由于國家電網(wǎng)工頻電源進(jìn)線端基本為10kV，故12kV的額定電壓選型較多，需要配置綜合保護(hù)（分自帶差動(dòng)保護(hù)和不帶差動(dòng)保護(hù)選型）及其余保護(hù)等，殼架電流最小為630A，選型需要注意，根據(jù)發(fā)電機(jī)組的功率范圍基本集中在630A。
4）饋線開關(guān)柜及假負(fù)載測試柜
即發(fā)電機(jī)組并機(jī)輸出配套的輸出斷路器，根據(jù)發(fā)電機(jī)組的功率區(qū)段基本集中在630A、1250A、1600A、2000A，主要根據(jù)并機(jī)發(fā)電機(jī)組的臺數(shù)、分支負(fù)載的容量進(jìn)行選型區(qū)分。
5）PT柜
PT柜為母線PT，主要是并機(jī)時(shí)用到，因上述控制系統(tǒng)無法直接檢測高壓信號，需要通過PT柜變送后，二次側(cè)的信號作為檢測信號，在每個(gè)發(fā)電機(jī)組進(jìn)線柜進(jìn)線端均有一個(gè)小母線PT，作為發(fā)電機(jī)輸出端的電壓檢測。
6）DC直流屏
因中高壓輸出斷路器的操作電源基本選擇DC 110V／DC220V，選擇DC直流電源，作為控制輸出斷路器的自動(dòng)合分閘電操機(jī)構(gòu)的電源，選擇DC直流屏的容量需要根據(jù)開關(guān)柜、PT柜的數(shù)量決定其容量大小。
7）接地電阻柜
中高壓發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)需要通過電阻接地，選型根據(jù)發(fā)電機(jī)組的用途、柜子排放的空間位置進(jìn)行選型，可以多臺發(fā)電機(jī)組共用一臺接地電阻，通過真空接觸器進(jìn)行切換；亦可以采用單臺發(fā)電機(jī)組點(diǎn)對點(diǎn)選型接地電阻柜，主要是控制邏輯需要遵循同一并機(jī)系統(tǒng)只允許1臺發(fā)電機(jī)組的接地電阻柜投入為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
表3 常用中性點(diǎn)接地方式綜合比較
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指標(biāo)
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不接地
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消弧圈接地
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電阻器接地
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直接接地
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單相接地電流
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小
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小
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100~1000 A(低電阻)
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大
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5~20 A(高電阻)
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一相接地時(shí)非故障相電壓升高
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≥1.732Ux
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≥1.732Ux
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(0.8~1.732)Ux
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<0.8Ux
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弧光接地過電壓
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(1.732-3.5)Ux
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≤3.2Ux
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≤2.5Ux
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最低
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重復(fù)故障可能性
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大
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小
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較小
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最小
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對通信的干擾
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小
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小
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大(低電阻)
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最大
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小(高電阻)
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||||
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運(yùn)行維護(hù)
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簡單
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復(fù)雜
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相對簡單
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簡單
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供電可靠性
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高
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高
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較高
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較高
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人身設(shè)備安全
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一般(低電阻)
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一般
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||
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好
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好
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較好(高電阻)
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||
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綜合費(fèi)用
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低
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高
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較高
|
低
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高壓柴油發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地電阻系統(tǒng) |
8）低壓配電柜
主要用于發(fā)電機(jī)組本地的低壓負(fù)載種類及容量進(jìn)行選擇。
9）集控系統(tǒng)
主要用于多臺發(fā)電機(jī)組集中監(jiān)控，可以個(gè)性化地根據(jù)用戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要通過（Monitor and Control Generated System，MCGS）組態(tài)軟件進(jìn)行個(gè)性化的編程，方便用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測每臺發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)。
10）供油系統(tǒng)
因消防要求，基本選用1000L日用油箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，配置大容量的日用油罐滿足每臺發(fā)電機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行的要求，主要在供油系統(tǒng)需要針對項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，與低壓油機(jī)的供油系統(tǒng)沒有太大的區(qū)別。
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