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新聞主題 |
柴油發(fā)電機容量規格計算及選型表 |
摘要：現代社會(huì )中，在應急電力設計中會(huì )經(jīng)常性將柴油發(fā)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(guò)小將無(wú)法為您的用電設備供電；如果功率過(guò)大，除了浪費購買(mǎi)成本還會(huì )增加維護費用。因此，我們首先應該確定用電負載真實(shí)數據，并通過(guò)瞬間電流啟動(dòng)系數計算出最終設備的容量，才能真正滿(mǎn)足您當前的電力需求和預期的需求。
一、設置需求
民用建筑工程符合下列情況之一時(shí)，應設置自備電源，當運行中斷供電時(shí)間為30s低壓 （60s高壓）的供電，可選用快速自動(dòng)啟動(dòng)的應急發(fā)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(jīng)濟合理，或第二電源不能滿(mǎn)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(mǎn)足消防電源運行中斷供電時(shí)間的要求；
4、建筑高度超過(guò)50m的公共建筑的外部只有一回電源不能滿(mǎn)足用電要求。
注：各類(lèi)負荷定義詳見(jiàn)GB51348-2019《民用建筑電氣設計標準》附錄A
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圖1 柴油發(fā)電機房典型設計案例 |
圖2 柴油發(fā)電機組的能量轉換形式 |
二、容量選擇
1、柴油發(fā)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(dòng)機最大啟動(dòng)容量等因素綜合確定。當應急或備用負荷較大時(shí)，可采用多機并列運行，應急柴油發(fā)電機組并機臺數不宜超過(guò)4臺，備用柴油發(fā)電機組并機不宜超過(guò)7臺。額定電壓為230V/400V的機組并機后總容量不宜超過(guò)3000kW。當受并機條件限制時(shí)，可實(shí)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(shí)際情況，建筑物規模大時(shí)取下限，規模小時(shí)取上限。
3、施工圖階段，柴油發(fā)電機容量選擇
（1）按照下述方法進(jìn)行計算，并取其中容量最大者：
① 按需要供電的穩定負荷來(lái)計算發(fā)電機容量；
② 按最大的單臺電動(dòng)機或成組電動(dòng)機啟動(dòng)的需要，計算發(fā)電機容量；
③ 按啟動(dòng)電動(dòng)機時(shí)，發(fā)電機母線(xiàn)允許電壓降計算發(fā)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(jìn)行計算，并應滿(mǎn)足功率最大一臺電動(dòng)機的啟動(dòng)條件。
（3）按其供電范圍內的總設備容量計算柴油發(fā)電機容量，計算公式如下：
Pe=K·Kx·Pn/η
式中Pe——發(fā)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(lián)機組不均勻系數，一般取0.9，單臺時(shí)取1.0。
（4）按最大一臺電動(dòng)機啟動(dòng)條件校驗發(fā)電機的容量，即：
Pe≥K·P1+P
式中，Pe——柴油發(fā)電機額定功率（kW）；
K——發(fā)電機組供電負荷中最大一臺電動(dòng)機的最小啟動(dòng)倍數（見(jiàn)表1）；
P1——最大一臺電動(dòng)機額定功率（kW）；
P——在最大一臺電動(dòng)機啟動(dòng)之前，發(fā)電機已帶的負荷（kW）。
表1 發(fā)電機組供電負荷中最大一臺電動(dòng)機的最小啟動(dòng)倍數 (K)
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電動(dòng)機啟動(dòng)方式 |
全壓?jiǎn)?dòng) |
Y-△啟動(dòng) |
自耦變壓器啟動(dòng) |
||
|
0.65U. |
0.80. |
||||
|
母線(xiàn)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(fā)電機組除為消防、安防等負荷供電，同時(shí)還為其它非消防重要負荷（如：宴會(huì )廳、大型商業(yè)營(yíng)業(yè)廳、高級客房、計算機房等照明及部分客梯等）供電時(shí)，在火災發(fā)生時(shí)，應自動(dòng)切除非消防重要負荷。發(fā)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(fā)電機的容量。
（6）有電梯和消防水泵負荷時(shí)，在全電壓直接啟動(dòng)最大一臺異步電動(dòng)機情況下，發(fā)電機母線(xiàn)電壓應不低于額定電壓的80%，當無(wú)電梯負荷時(shí)，發(fā)電機母線(xiàn)電壓應不低于額定電壓的75%。
當條件允許時(shí)，電動(dòng)機可采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。電動(dòng)機的最小啟動(dòng)倍數見(jiàn)表1。
（7）發(fā)電機的使用容量應考慮海拔高度及溫濕度等環(huán)境的影響。
外界環(huán)境氣壓、溫度、濕度等條件不同時(shí)，按下表校正系數進(jìn)行校正，即：實(shí)際功率=額定功率×C。
注：增壓柴油機是指柴油發(fā)電機組的柴油機帶有增壓器，增壓柴油機工作時(shí)，燃燒所需的空氣是經(jīng)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(shí)，宜選擇低壓柴油發(fā)電機組：
（1）電壓降能滿(mǎn)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(shí)，宜選擇高壓柴油發(fā)電機組：
（1）經(jīng)計算，低壓供電不滿(mǎn)足電壓降要求；
（2）需向高壓設備供電時(shí)；
（3）多臺大容量機組并聯(lián)運行。
四、性能等級分類(lèi)
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(jiǎn)單的電氣負載。
（2）G2：
電壓特性與電網(wǎng)類(lèi)似，當負載發(fā)生變化時(shí)，允許暫時(shí)的然而是允許的電壓和頻率的偏差，適用于照明、水泵、風(fēng)機等。
（3）G3：
連接的設備對發(fā)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(fā)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(fā)電機長(cháng)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(chǎn)品，以減少機房的面積和高度。
3、宜選用高速柴油發(fā)電機組和無(wú)刷勵磁交流同步發(fā)電機，并選擇耗油量少、效率高的產(chǎn)品。配自動(dòng)電壓調整裝置。選用的機組應裝設快速自啟動(dòng)裝置和雙電源自動(dòng)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(fā)電機組雙電源轉換系統電路圖 |
4、當用電負荷諧波較大時(shí)，應考慮對發(fā)電機的影響。
5、自啟動(dòng)裝置應保證在市電中斷后15s內自啟動(dòng)供電，并具有三次自啟動(dòng)功能，其總計時(shí)間不大于30s。自啟動(dòng)方式為電氣啟動(dòng)（啟動(dòng)電源為直流電壓24V）。
6、冷卻方式的選擇應根據建筑物特點(diǎn)、對應急電源的運行要求、建筑物所處的環(huán)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(guò)2000kVA。當需多臺機組為同一系統并聯(lián)供電時(shí)，發(fā)電機組總臺數不宜超過(guò)4臺，此時(shí)單臺機組的額定容量不宜超過(guò)1000kVA：當受并列條件限制時(shí)，可分區設置。
8、選用多臺機組時(shí)，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(fā)電機組在兩臺以上時(shí)，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(lián)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(dòng)準同期法；當兩臺自啟動(dòng)機組并機時(shí)，應采用自動(dòng)同期法，在機組間同期后再向負荷供電。
10、柴油發(fā)電機的單機容量，額定電壓為3kV~10kV時(shí)不宜超過(guò)2400kW，額定電壓為1kV以下時(shí)不宜超過(guò)1600kW。
11、3kV~10kV高壓發(fā)電機組的電壓等級宜與用戶(hù)側供電電壓等級一致。
12、柴油發(fā)電機組產(chǎn)品性能表（參考表2)
表2 康明斯發(fā)電機組技術(shù)參數表（低壓）
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發(fā)電機組型號
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備用功率
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基本功率
|
起動(dòng)電壓
|
燃油消耗
|
機油容量
|
冷卻液容量(發(fā)動(dòng)機)
|
冷卻液容量(散熱器)
|
最大排氣背壓
|
最小
冷卻通風(fēng)量
|
燃燒空氣量
|
最小
進(jìn)風(fēng)面積
|
最小
排風(fēng)面積
|
排風(fēng)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(cháng)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(fā)電機組電壓等級為AC400V。
（2）本表根據康明斯公司提供的技術(shù)資料編制，發(fā)電機組型號參數以最新樣本為準。
六、功率性質(zhì)說(shuō)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(jìn)行維護保養，機組以恒定負載持續運行，且每年運行時(shí)間不受限制的最大功率。
（1）特性：
無(wú)運行時(shí)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(chǎng)所（比如金融行業(yè)數據中心）。
（2）應用范圍
① 固定負載與市電長(cháng)期并聯(lián)使用的場(chǎng)所；
② 熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)的單位；
③ 功率恒定的同時(shí)運行時(shí)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(jìn)行維護保養，機組以可變負載連續運行，其每年運行時(shí)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(guò)PRP的70%。
（1）特性：
通常用于負載經(jīng)常變化，其需要連續供電的場(chǎng)所（比如生產(chǎn)不能停止的工廠(chǎng)）。
（2）應用范圍
① 自然災害偏多且偏遠地區，沒(méi)有市電的用戶(hù)；
② 調峰、削減用電費率的用戶(hù)；
③ 年運行時(shí)間超過(guò)200小時(shí)應急備用。
注：推薦至少兩臺機組+ATS切換功能
3、限時(shí)運行功率（LTP）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進(jìn)行維護保養，機組每年運行時(shí)間可達500h的最大功率。
（1）特性：
通常用于負荷變化不大，無(wú)需長(cháng)期持續供電的場(chǎng)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(chǎng)所；
② 與市電并網(wǎng)，運行時(shí)間≤ 500小時(shí)的用戶(hù)。
4、應急備用功率（ESP）（變負荷限時(shí)運行）
在商定的運行條件下并按制造商的規定進(jìn)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(shí)間可達200h（按100%ESP運行，每次運行一般不超過(guò)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(guò)70%ESP。
（1）特性：
通常用于市電供電可靠的場(chǎng)合，提供短時(shí)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(chǎng)所；
② 應急備用：人身安全、法定需要的用戶(hù)；
③ 非法定備用，僅為減少經(jīng)濟損失或設備損壞的用戶(hù)；
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