水力發電廠可以分為劃入國網大型水力發電廠與不劃入國網的偏遠地區的小型水力發電廠（小水電），前面一種按照規范規定：“除開工作電源間相互之間預留及系統倒送電外，大、中小型電廠還應設廠用電后備電源”，一般早已增設了保安柴油發電機組等在內的廠用電后備電源，后者因為獨立組網及其成本費限定，之前也很少配備保安柴油發電機組，比較常見做法就是從保存的工程施工變電器和地區電力網引接保安開關電源，充分考慮地域電力網十分不穩，容積也是有限定，近些年有的地區小水電廠現在開始撤銷從地域電力網引接預留，逐漸開始配套設施保安柴油發電機組作后備電源。


一、水力發電廠保安電源柴油發電機組特點和黑啟動規定

電廠設定廠用電保安開關電源通常是保證堤壩安全度汛和水淹廠房等事故發生后人身安全及設備的安全。廠用電保安開關電源通常選用柴油發電機組，但是由于配套設施附屬設施會比較多，維護保養任務量也較大，所以有些電廠逐漸專門設置水葉發電機組取代柴油發電機組等保安開關電源，比如惠州抽水蓄能電廠就在那下庫裝設2臺1000kW水輪發電機組做為保安開關電源。

水葉發電機組和火力發電、核電廠發電機組對比，具備附屬設備簡易、廠用電少，打開速度快等特點，因而電力調度單位一般特定電廠做為黑開啟電源，電廠黑開啟電源設置應符合下列規定：

1）當電力工程協調控制單位明確電廠需具備供電系統黑啟動功能時，該電廠應設黑開啟電源。

2）黑開啟電源通常選用能遠方控制快速開啟的柴油發電機組，也可以專門設置水葉發電機組。

3）黑啟動電源容量需要滿足運行一臺發電機組所必須的負荷，包含發電機組給水泵、變壓器冷卻系統、發電機組調速系統汽壓裝置主油泵、發電機高壓油頂起來汽油泵、發電機組軸承潤滑脂制冷系統、發電機隔離開關控制電源等啟動需要負荷。發電機組黑啟動時需要要考慮的負荷可按照技術規范附則要求選擇。

當電廠必須廠用電保安開關電源和黑開啟電源時，則宜兼用型。這時開關電源容量應按照保安負荷與黑啟動負載二者的最大值選擇，但是不考慮到黑啟動的載荷與保安負荷同時存在。當大中型發電廠核心區布局數量眾多、供電系統覆蓋面廣且距離較遠時，可以將供堤壩安全度汛或重要水庫泄洪設施設備保安電源（柴油發電機組）獨立設置在壩區周邊。



二、水力發電廠保安柴油發電機組的挑選


1、水力發電廠保安柴油發電機組形式挑選

依照適用范圍歸類，柴油發電機組可以分為陸用、船舶、掛斗式與汽車式。同時在《往復式內燃機驅動的交流發電機組第1部分用途、定額和性能》GB/T 2820.1-2009第6.2條中要求“陸用是指用于陸地上的移動式、可運送式和移動發電機組”。現階段，國內大部分電廠柴油發電機組選用移動式機房安裝方式。

柴油發電機組特性級別依照《GB/T 2820.1-2009往復式內燃機驅動的交流發電機組第1部分用途、定額和性能》的相關規定和電廠保安負荷及其黑啟動負荷的實際需求，采用可用負荷范圍包括燈光控制系統、泵、風機和起重機等G2級特性級別，該級別柴油發電機組功能特點：發電機隊的工作電壓特性與公共供電系統十分相似，當負荷發生變化時，會有臨時容許電壓和信號頻率誤差。

現階段，國產柴油發電機組從起動到安全性供電系統才行的開機時間能夠低于15s，有些生產廠商品開機時間可以從4s～7s，確保數值15s。柴油發電機組做為電廠的保安或黑啟動、后備電源的重要設備，規定在緊急狀況下能靠譜運行并投入正常運轉，因此柴油發電機組應使用快速開啟緊急型，規定發電機組要保持時刻準備運行熱備用狀態。當柴油發電機組持續3次自啟動失敗，代表著運行控制回路或發電機組自身有故障，再次啟動也沒用，因而按3次考慮到。根據需求一般可要求總時間不得超過30s。若持續3次自啟動失敗，理應能發出報警信號，并閉合自動運行控制回路。

近些年發電機組控制系統已相對完善，能做到發電機組無人化。全智能發電機組能自動運行、自動調壓、全自動電臺廣播、全自動調載、全自動并車、輸出功率管理方法（按負荷的大小全自動調整發電機組）、常見故障全自動解決、鍋爐輔機自動控制系統等。依據GB/T 4712-2008《自動化柴油發電機組分級要求》，其自動化水平分成三級，所依實際電廠選中。柴油發電機組除配備以上的高效自起動器外，還需要配置手動式起動器，確保在設備安裝調試及例行試驗時進行。

依據GB/T 2820.1-2009《往復式內燃機驅動的交流發電機組第1部分用途、定額和性能》的相關規定，選型時還要對柴油機的形式、散熱方式、開啟電源等作出要求。柴油發電機組按轉速比分數高、中、低三類。高速旋轉不少于1000r/min，低轉速不超過500r/min，此外是中轉速比。快速及廢氣渦輪增壓型柴油發電機組具有體積小、品質小、轉速高（功率與容積或排量比例大）、工作效率高和啟動運行穩定等特點，因而推薦采用，但是考慮到增加型柴油機的汽缸均值合理工作壓力較高等特點，容許初次數據加載的負荷尺寸比傳統非增加型柴油機要低一些，應該按照容許加負載的程序流程分次資金投入負荷。

柴油機一般可選用壓縮氣體設備啟動電啟動二種控制方式。因為壓縮氣體運行必須氣動裝置，占空間比較大，不容易布局，運行管理比電啟動繁雜，因而推薦采用電啟動方法。柴油發電機組電啟動蓄電池組電壓為12V或24V。因為發電機組不常工作中，應設整流器充電裝置，其電壓可以根據蓄電池組浮充或均充電壓尺寸設定，輸出電壓不低于電瓶10h放電率電流量。蓄電池充電器必須符合柴油機持續運行不得少于6次規定。散熱方式應采用密閉式循環系統冷卻。

因為目前我國柴油發電機組供應市場中選用10kV或6.3kV柴油發電機組相對于同容積400V的發電機組價錢性價比高差，柴油發電機組額定電流應采用0.4kV，布線應使用星型聯接，中性線理應能引出來，其接地方式應符合下列要求：

1）當廠用電系統中僅安置一臺柴油發電機組時，發電機中性線應直接接地（減少了系統軟件的結構過壓倍率，當某相連地時，兩色電壓為中性線所固定不動，基本上不會上升。與此同時驅動力照明燈具需要由同一發電機母線槽供電系統），發電機的接地保護方式宜與低電壓廠用電系統的接地保護方式相一致。

2）當兩部或以上柴油發電機組并列運行時，發電機隊的中性線必須經接地裝置刀閘（高壓隔離開關）接地裝置，便于避免發電機中性化電導體造成三次諧波導致發電機發燙；當兩部發電機隊的中性化電導體存有電場時，應只將其中一臺運作并重合閘負載里的發電機的中性點接地，其他全部發電機隊的接地裝置刀閘都需要斷掉，當負載使用中的發電機組出現故障關機、人為因素換置手機或因優先選擇運作緣故必須換置手機時，接地裝置刀閘需要同時進行切換，確保系統中有且僅有一臺負載使用中的發電機隊的接地裝置刀閘處在重合閘情況。其接地裝置刀閘可以根據發電機容許不對稱性負荷電流和中性電導體上可能發生的零序電流挑選。

當廠用電系統中安裝兩部或以上柴油發電機組并列運行時，發電機中性線經高壓隔離開關接地裝置，當發電機的中性電導體存有電場時，應只將其中一臺發電機的中性點接地。


3）當廠用電系統中安裝兩部或以上柴油發電機組并列運行時，每一臺發電機隊的中性線可分別經限流電抗器接地裝置，便于維持中性化母線槽電位差偏位并不大條件下，高效地限定中性線引出來電導體里的諧波。其串聯電抗器的額定電壓可按照發電機額定電壓的25％挑選，阻抗值尺寸按根據額定電壓時其直流電壓低于10V挑選。

當受到發電廠負荷遍布、電氣接線和電廠核心區布局等條件的限制時，應采用10kV髙壓柴油發電機組。

無刷勵磁溝通交流同歩發電機配備有自動電壓調整裝置時，其穩定電壓調整率最佳可以達到±0.25％，一般要求為±0.5％～±1.0％，這種型號能滿足各種運行要求，易于實現發電機組自動化和發電機隊的遙控器，因而發電機應采用快速響應的無刷電機全自動勵磁裝置；應安置過電壓和短路故障維護。容積1000kW之上時要安置縱聯差動保護等。柴油發電機組的日用機油箱宜按8h油耗配備。

2、水力發電廠柴油發電機組容量挑選

柴油發電機組容積應依據其用途，按以下措施來選擇：

1）如做為廠用電保安人員開關電源，其容積需超過較大保安人員負荷。

2）如做為黑開啟電源，其容積需超過運行一臺發電機組所必須的用電量負荷。

3）如既做為廠用電保安人員開關電源，也用作黑開啟電源，其容積應按照保安人員負荷與黑啟動負載二者的最大值選擇。柴油發電機組負荷測算應注意電廠負載的投用規律性。針對時間上能分開運轉的負荷不可所有記入，能夠階段性統計分析同時運行的負荷，得其大的作為計算負荷。

4）如做為后備電源，其容積應符合后備電源容積規定。

柴油發電機組容積除應按照上述標準進行容量計算并型號選擇外，還應按照以下條件開展校檢：明確柴油發電機組容積時，除考慮到用電量總負荷外，應著重考慮運行電機容積。每臺電機較大運行容積與明確發電機組容積有很大關系。發電機組運行電機容積應注意發電機的技術規格、柴油機的調節使用性能、負荷電動機磁極對數、運作時發電機所需負荷尺寸、功率因素高低、發電機的激磁和控制方式及負荷對工作電壓指標條件等。因此，設計里明確發電機組容積時，應深入分析測算。

因為電動機起動轉矩與電源電壓的平方米正相關，為了確保電機有充足的起動轉矩，選用電機軟啟動方式時，運作時電源電流降低不能太低，不然電動機起動轉矩不能推動電機帶病載。考慮其他負載的正常運行的工作電壓規定，確保開關柜的交流接觸器穩定地工作中，期待電動機運行電源電流降低盡量低一些，那樣與供電電壓相匹配的起動電流也會隨之減少，減少了的啟動容積對其他負載的沖擊性會降到最低，運行一瞬間最少電流值也就不會太低，那樣的話，就存在一個電機期待高供電電壓值與其余負荷期待低一瞬間電壓跌落值間的矛盾，必須達到一個均衡點，帶負荷運行可用容量電機環境下測算發電機容積的時候需要要求柴油發電機組供電系統負荷直流母線電壓值，一般為額定電流400V。

①按帶負荷后運行最大的一個每臺電機或組合電動機運行標準校檢測算發電機容積，校檢宜按規范附則F的辦法測算。

②較大電機運作時母線槽里的工作電壓水準校檢中，考慮到滿載運作時的直流母線電壓遠低于帶負荷運作時的直流母線電壓。因而，較大電機運作時很嚴重的前提條件是滿載運行，因此滿載運行做為校檢計算標準，按滿載運行最大的一個每臺電機時母線槽容許電流校檢發電機容積。這時廠用電母線槽里的工作電壓水準不適合小于額定電流的75％，有電梯時不宜小于80％。

③柴油機功率核查。

3、水力發電廠柴油發電機組的設置

柴油發電機組以及附屬設施應設置在獨立屋子里。主機房位置應依據核心區布局特點和電氣接線和用途，并綜合考慮自然通風、排煙系統、噪音、減震、抗震、生態環境保護等因素來選擇。

依據《民用建筑電氣設計規范》JDJ16-2008第6.1.7條的規定，單機容量在500kW以下的一般機電一體，并不設主控室，單機容量在500kW以上幾臺發電機組，考慮到運作維護和管理便捷，可將主機房和主控室分離布局，可單獨設置主控室，有利于集中控制系統，也有利于改善工作性質。柴油發電機屋內關鍵設備有柴油發電機組、控制柜、配電柜、運行電瓶、汽柴油提供和冷卻、進通風系統等，宜配有發電機小組之間、儲油間、控制和配電間等，依據JDJ16標準、發電機組容量大小、發電機組數量及其附屬設備配置情況可以對以上屋子進行合并、調整及布局。

柴油發電機組機房布置方式及各個部位相關最少規格，是依據發電機組安全運營規定，有利于設備運輸、日常維護維修、附屬設備布局、進排風系統及其現場施工等都需要，同時結合密閉式自循環冷卻方法的應急型發電機組外廓尺寸明確提出，且符合下列要求：

主機房布局主要是以橫向布置為主導，這類布局發電機組中性點與機房中心線相豎直，實際操作管理方便，管道短，布局緊密，方便操作。當受布置會場限定時，也可以縱向布置。主機房與控制和配電間緊鄰布置時，發電機小組出線端及纜溝宜設置在接近控制和配電間一側從而減少電纜長度，減少電流及節約電纜線成本費。發電機組中間、發電機組外部輪廓到墻壁的間距應符合設備搬遷、就近實際操作、維護檢修或附屬設備安排的必須。當發電機組依照冷卻形式設計時，發電機組頂端間距應適當變小；當發電機組應該做消音工程項目時，規格應此外考慮到；發電機組布局地下，其間距可適當加大。當控制柜和配電屏設置在發電機端或發電機側時，其操作安全通道可分別不低于2m和1.5m。機房內并不設定電動式起重機械，但宜考慮到設定起重吊裝、搬運和維修的舉措。

電廠保安人員柴油發電機組的實際容量計算、校驗位型號選擇可參照火電廠保安柴油發電機組的容量計算、校驗位型號選擇。