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新聞主題 |
柴油發電機容量規格計算及選型表 |
摘要：現代社會中，在應急電力設計中會經常性將柴油發電機用作備用電源，在其所有參數中設備的功率是最重要的一項指標。如果功率過小將無法為您的用電設備供電；如果功率過大，除了浪費購買成本還會增加維護費用。因此，我們首先應該確定用電負載真實數據，并通過瞬間電流啟動系數計算出最終設備的容量，才能真正滿足您當前的電力需求和預期的需求。
一、設置需求
圖1為發電機房典型設計范例，圖2為發電機組能量轉換過程示意圖。民用建筑工程符合下列情況之一時，應設置自備電源，當運行中斷供電時間為30s低壓 （60s高壓）的供電，可選用快速自動啟動的應急發電機組：
（1）一級負荷中含有特別重要負荷；
（2）設置自備電源比從電力系統取得第二電源更經濟合理，或第二電源不能滿足一級負荷要求；
（3）但雙重電源中的一路為冷備用，且不能滿足消防電源運行中斷供電時間的要求；
（4）建筑高度超過50m的公共建筑的外部只有一回電源不能滿足用電要求。
注：各類負荷定義詳見GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》附錄A
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圖1 柴油發電機房典型設計案例 |
圖2 柴油發電機組的能量轉換形式 |
二、容量選擇
1、柴油發電機容量與臺數應根據負荷大小和投入順序以及單臺電動機最大啟動容量等因素綜合確定。當應急或備用負荷較大時，可采用多機并列運行，應急柴油發電機組并機臺數不宜超過4臺，備用柴油發電機組并機不宜超過7臺。額定電壓為230V/400V的機組并機后總容量不宜超過3000kW。當受并機條件限制時，可實施分區供電。
2、在方案及初步設計階段，按以下方法估算，并取容量最大值。
（1）按建筑面積估算，建筑面積在10000㎡以上的建筑按15~20w/㎡，建筑面積在10000㎡以下的建筑按10~15w/㎡。
（2）按配電變壓器容量估算，占配電變壓器的10%~20%。按照我國實際情況，建筑物規模大時取下限，規模小時取上限。
3、施工圖階段，柴油發電機容量選擇
（1）按照下述方法進行計算，并取其中容量最大者：
① 按需要供電的穩定負荷來計算發電機容量；
② 按最大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要，計算發電機容量；
③ 按啟動電動機時，發電機母線允許電壓降計算發電機容量。
（2）施工圖設計階段應根據一級負荷、消防負荷及重要的二級負荷進行計算，并應滿足功率最大一臺電動機的啟動條件。
（3）按其供電范圍內的總設備容量計算柴油發電機容量，計算公式如下：
Pe=K·Kx·Pn/η
式中Pe——發電機組的額定功率（kW）；
K——可靠系數（取1.1-1.2）；
Kx——需要系數；
Pn——總設備容量（kW）；
η——并聯機組不均勻系數，一般取0.9，單臺時取1.0。
（4）按最大一臺電動機啟動條件校驗發電機的容量，即：
Pe≥K·P1+P
式中，Pe——柴油發電機額定功率（kW）；
K——發電機組供電負荷中最大一臺電動機的最小啟動倍數（見表1）；
P1——最大一臺電動機額定功率（kW）；
P——在最大一臺電動機啟動之前，發電機已帶的負荷（kW）。
表1 發電機組供電負荷中最大一臺電動機的最小啟動倍數 (K)
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電動機啟動方式 |
全壓啟動 |
Y-△啟動 |
自耦變壓器啟動 |
||
|
0.65U. |
0.80. |
||||
|
母線允許 電壓降 |
20% |
5.5 |
1.9 |
2.4 |
3.6 |
|
15% |
7 |
2.3 |
3.0 |
4.5 |
|
|
10% |
7.8 |
2.6 |
3.3 |
5.0 |
|
（5）當柴油發電機組除為消防、安防等負荷供電，同時還為其它非消防重要負荷（如：宴會廳、大型商業營業廳、高級客房、計算機房等照明及部分客梯等）供電時，在火災發生時，應自動切除非消防重要負荷。發電機的容量應按消防負荷及非消防重要負荷之間的較大者確定發電機的容量。
（6）有電梯和消防水泵負荷時，在全電壓直接啟動最大一臺異步電動機情況下，發電機母線電壓應不低于額定電壓的80%，當無電梯負荷時，發電機母線電壓應不低于額定電壓的75%。
當條件允許時，電動機可采用降壓啟動方式。電動機的最小啟動倍數見表1。
（7）發電機的使用容量應考慮海拔高度及溫濕度等環境的影響。
外界環境氣壓、溫度、濕度等條件不同時，按下表校正系數進行校正，即：實際功率=額定功率×C。
注：增壓柴油機是指柴油發電機組的柴油機帶有增壓器，增壓柴油機工作時，燃燒所需的空氣是經增壓后送入柴油機。
三、額定電壓選擇
1、當符合下列情況之一時，宜選擇低壓柴油發電機組：
（1）電壓降能滿足規范要求，只需向低壓設備供電；
（2）機組不需要并機運行，或并機后總容量不大于3200kW。
2、當符合下列情況之一時，宜選擇高壓柴油發電機組：
（1）經計算，低壓供電不滿足電壓降要求；
（2）需向高壓設備供電時；
（3）多臺大容量機組并聯運行。
四、性能等級分類
為了覆蓋各供電系統（負載）的不同要求、性能等級劃分為：
（1）G1：
連接的負載只規定基本的電壓和頻率參數，適用于照明和簡單的電氣負載。
（2）G2：
電壓特性與電網類似，當負載發生變化時，允許暫時的然而是允許的電壓和頻率的偏差，適用于照明、水泵、風機等。
（3）G3：
連接的設備對發電機的電壓、頻率和波形有特別嚴格要求，適用于電信負載和晶閘管控制的設備。
（4）G4：
連接的設備對發電機的電壓、頻率和波形有特別嚴格要求，適用于數據處理設備和計算機系統。
五、機組選型
1、采用發電機長期運行的負荷率不應低于15%，且不宜高于85%。
2、為響應節能等綠色設計理念，宜盡量選擇機組外形尺寸小、結構緊湊、重量輕、且耗油和輔助設備少的產品，以減少機房的面積和高度。
3、宜選用高速柴油發電機組和無刷勵磁交流同步發電機，并選擇耗油量少、效率高的產品。配自動電壓調整裝置。選用的機組應裝設快速自啟動裝置和雙電源自動切換裝置，外形如圖3所示，電路如圖4所示。
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圖3 雙電源轉換柜外形圖 |
圖4 發電機組雙電源轉換系統電路圖 |
4、當用電負荷諧波較大時，應考慮對發電機的影響。
5、自啟動裝置應保證在市電中斷后15s內自啟動供電，并具有三次自啟動功能，其總計時間不大于30s。自啟動方式為電氣啟動（啟動電源為直流電壓24V）。
6、冷卻方式的選擇應根據建筑物特點、對應急電源的運行要求、建筑物所處的環境及配置條件選擇。
7、宜選用單臺機組，且額定容量不宜超過2000kVA。當需多臺機組為同一系統并聯供電時，發電機組總臺數不宜超過4臺，此時單臺機組的額定容量不宜超過1000kVA：當受并列條件限制時，可分區設置。
8、選用多臺機組時，應選擇型號、規格和特性相同的機組和配套設備。
9、為同一系統供電的發電機組在兩臺以上時，應考慮機組并列（并機）運行，但不考慮與當地電力系統的并聯運行。其并機的基本條件是：待并機組與系統的相序、電壓波形一致（電壓波形畸變率不大于10%且都是正弦波）。機組的并機方式，可采用手動準同期法；當兩臺自啟動機組并機時，應采用自動同期法，在機組間同期后再向負荷供電。
10、柴油發電機的單機容量，額定電壓為3kV~10kV時不宜超過2400kW，額定電壓為1kV以下時不宜超過1600kW。
11、3kV~10kV高壓發電機組的電壓等級宜與用戶側供電電壓等級一致。
12、柴油發電機組產品性能表（參考表2)
表2 康明斯發電機組技術參數表（低壓）
|
發電機組型號
|
備用功率
|
基本功率
|
起動電壓
|
燃油消耗
|
機油容量
|
冷卻液容量(發動機)
|
冷卻液容量(散熱器)
|
最大排氣背壓
|
最小
冷卻通風量
|
燃燒空氣量
|
最小
進風面積
|
最小
排風面積
|
排風口尺寸
|
機組尺寸
|
機組重量
|
|
(kW)
|
(V)
|
(L/h)
|
(L)
|
(L)
|
(L)
|
(kPa)
|
(m³/s)
|
(m³/s)
|
(m²)
|
(m²)
|
寬x高
(mm)
|
長x寬x高
(mm)
|
(kg)
|
||
|
C55D5
|
44
|
40
|
24
|
11
|
11
|
8
|
13
|
10
|
1.5
|
0.05
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
1920x1050x1468
|
990
|
|
C80D5
|
64
|
58
|
24
|
15
|
16
|
8
|
32
|
10
|
4.7
|
0.10
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
2268x1050x155.3
|
1392
|
|
C90D5
|
72
|
65
|
24
|
17
|
16
|
8
|
32
|
10
|
4.7
|
0.10
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
2284x1050x1553
|
1442
|
|
C10005
|
80
|
73
|
24
|
19
|
16
|
8
|
32
|
10
|
4.7
|
0.10
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
2374x1050x1548
|
1462
|
|
C110D5
|
88
|
80
|
24
|
21
|
16
|
10
|
32
|
10
|
4.7
|
0.12
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
2374x1050x1548
|
1487
|
|
C140D5
|
110
|
100
|
24
|
27.8
|
16
|
10
|
32
|
10
|
5.3
|
0.12
|
0.9
|
0.7
|
760X770
|
2389x1050x1548
|
1537
|
|
C175D5
|
140
|
128
|
24
|
34
|
24
|
12
|
41
|
10
|
6.8
|
0.21
|
1.3
|
1.0
|
860X990
|
2463x1050x1811
|
1802
|
|
C20005
|
160
|
145
|
24
|
38
|
24
|
12
|
41
|
10
|
6.8
|
0.21
|
1.3
|
1.0
|
860X990
|
2463x1050x1811
|
1827
|
|
C220D5
|
176
|
160
|
24
|
43
|
24
|
12
|
41
|
10
|
7.7
|
0.19
|
1.3
|
1.0
|
860X990
|
2746x1100x1646
|
2907
|
|
C26005
|
208
|
190
|
24
|
53
|
28
|
11
|
55
|
10
|
8.7
|
0.30
|
1.5
|
1.2
|
1039X1040
|
3086x1360x1829
|
2431
|
|
C275D5
|
220
|
200
|
24
|
55
|
37
|
21
|
45
|
10
|
7.4
|
0.35
|
1.8
|
1.4
|
1000x1176
|
3293x1100x1994
|
3150
|
|
C315D5
|
250
|
220
|
24
|
62
|
37
|
21
|
45
|
10
|
7.6
|
0.39
|
1.8
|
1.4
|
1000x1176
|
3393x1100x1994
|
3170
|
|
C350D5
|
280
|
256
|
24
|
69
|
39
|
21
|
45
|
10
|
8.1
|
0.42
|
1.8
|
1.4
|
1000x1176
|
3393x1100x1994
|
3310
|
|
C380D5
|
310
|
280
|
24
|
76
|
37
|
21
|
45
|
10
|
8.3
|
0.43
|
1.8
|
1.4
|
1000x1176
|
3393x1100x1994
|
3450
|
|
C440D5
|
352
|
320
|
24
|
97
|
37.
|
21
|
45
|
10
|
8.3
|
0.55
|
1.8
|
1.4
|
1149x993
|
3563x1155x2035
|
3787
|
|
C50005
|
400
|
360
|
24
|
93
|
91
|
24
|
80
|
10
|
10.4
|
0.61
|
2.2
|
1.7
|
1220x1147
|
3524x1500x2035
|
4550
|
|
C550D5
|
440
|
400
|
24
|
103
|
91
|
24
|
80
|
10
|
10.4
|
0.61
|
2.2
|
1.7
|
1220x1147
|
3524x1500x2035
|
4580
|
|
C640D5
|
505
|
460
|
24
|
119
|
50
|
30
|
80
|
10
|
12.5
|
0.73
|
3.2
|
2.4
|
1442x1409
|
3684x1454x2000
|
4564
|
|
C690D5
|
550
|
500
|
24
|
128
|
50
|
30
|
80
|
10
|
10.8
|
0.75
|
3.2
|
2.4
|
1442x1409
|
3684x1454x2000
|
4700
|
注：
（1）柴油發電機組電壓等級為AC400V。
（2）本表根據康明斯公司提供的技術資料編制，發電機組型號參數以最新樣本為準。
六、功率性質說明
1、持續功率（COP）（恒定負荷持續運行）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進行維護保養，機組以恒定負載持續運行，且每年運行時間不受限制的最大功率。
（1）特性：
無運行時間限制，為恒定負載連續供電的最大功率，通常用于負荷變化不大，需持續供電的場所（比如金融行業數據中心）。
（2）應用范圍
① 固定負載與市電長期并聯使用的場所；
② 熱電聯產業的單位；
③ 功率恒定的同時運行時間不限。
2、基本功率（PRP）（變負荷連續運行）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進行維護保養，機組以可變負載連續運行，其每年運行時間不受限制的最大功率。24h運行周期內允許的平均功率輸出（Ppp）應不超過PRP的70%。
（1）特性：
通常用于負載經常變化，其需要連續供電的場所（比如生產不能停止的工廠）。
（2）應用范圍
① 自然災害偏多且偏遠地區，沒有市電的用戶；
② 調峰、削減用電費率的用戶；
③ 年運行時間超過200小時應急備用。
注：推薦至少兩臺機組+ATS切換功能
3、限時運行功率（LTP）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進行維護保養，機組每年運行時間可達500h的最大功率。
（1）特性：
通常用于負荷變化不大，無需長期持續供電的場所（如B級數據中心）。
（2）應用范圍
① 市電高峰，基底負荷，自用的場所；
② 與市電并網，運行時間≤ 500小時的用戶。
4、應急備用功率（ESP）（變負荷限時運行）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進行維護保養，在市電一旦中斷或在試驗條件下，機組以可變負載運行且每年運行時間可達200h（按100%ESP運行，每次運行一般不超過1h）的最大功率，24h運行周期內允許的平均功率輸出 （Ppp）應不超過70%ESP。
（1）特性：
通常用于市電供電可靠的場合，提供短時供電和照明（比如消防負荷）。
（2）應用范圍
① 市電供電可靠性高場所；
② 應急備用：人身安全、法定需要的用戶；
③ 非法定備用，僅為減少經濟損失或設備損壞的用戶；
總結：
在選型之前需要確定所需的柴油發電機類型，包括靜音型、手推式、移動式等。一般來說，靜音型發電機組適合小型建筑應用，移動電站適合需要移動供電的場合，因此，選擇適合自己應用場景的柴油發電機是非常重要的。康明斯公司本文通過計算柴油發電機的選型和考慮實際需求、環境條件等因素，可以選擇到最適合您的柴油發電機，確保其具備良好的性能和可靠性。
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