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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)容量規(guī)格計(jì)算及選型表 |
摘要：現(xiàn)代社會(huì)中，在應(yīng)急電力設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常性將柴油發(fā)電機(jī)用作備用電源，在其所有參數(shù)中設(shè)備的功率是最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。如果功率過(guò)小將無(wú)法為您的用電設(shè)備供電；如果功率過(guò)大，除了浪費(fèi)購(gòu)買(mǎi)成本還會(huì)增加維護(hù)費(fèi)用。因此，我們首先應(yīng)該確定用電負(fù)載真實(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)瞬間電流啟動(dòng)系數(shù)計(jì)算出最終設(shè)備的容量，才能真正滿足您當(dāng)前的電力需求和預(yù)期的需求。
一、設(shè)置需求
圖1為發(fā)電機(jī)房典型設(shè)計(jì)范例，圖2為發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換過(guò)程示意圖。民用建筑工程符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)設(shè)置自備電源，當(dāng)運(yùn)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(yīng)急發(fā)電機(jī)組：
（1）一級(jí)負(fù)荷中含有特別重要負(fù)荷；
（2）設(shè)置自備電源比從電力系統(tǒng)取得第二電源更經(jīng)濟(jì)合理，或第二電源不能滿足一級(jí)負(fù)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(yùn)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足用電要求。
注：各類負(fù)荷定義詳見(jiàn)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄A
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)房典型設(shè)計(jì)案例 |
圖2 柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換形式 |
二、容量選擇
1、柴油發(fā)電機(jī)容量與臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小和投入順序以及單臺(tái)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)容量等因素綜合確定。當(dāng)應(yīng)急或備用負(fù)荷較大時(shí)，可采用多機(jī)并列運(yùn)行，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)4臺(tái)，備用柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)不宜超過(guò)7臺(tái)。額定電壓為230V/400V的機(jī)組并機(jī)后總?cè)萘坎灰顺^(guò)3000kW。當(dāng)受并機(jī)條件限制時(shí)，可實(shí)施分區(qū)供電。
2、在方案及初步設(shè)計(jì)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(guó)實(shí)際情況，建筑物規(guī)模大時(shí)取下限，規(guī)模小時(shí)取上限。
3、施工圖階段，柴油發(fā)電機(jī)容量選擇
（1）按照下述方法進(jìn)行計(jì)算，并取其中容量最大者：
① 按需要供電的穩(wěn)定負(fù)荷來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)容量；
② 按最大的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的需要，計(jì)算發(fā)電機(jī)容量；
③ 按啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)母線允許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量。
（2）施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)一級(jí)負(fù)荷、消防負(fù)荷及重要的二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)滿足功率最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。
（3）按其供電范圍內(nèi)的總設(shè)備容量計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)容量，計(jì)算公式如下：
Pe=K·Kx·Pn/η
式中Pe——發(fā)電機(jī)組的額定功率（kW）；
K——可靠系數(shù)（取1.1-1.2）；
Kx——需要系數(shù)；
Pn——總設(shè)備容量（kW）；
η——并聯(lián)機(jī)組不均勻系數(shù)，一般取0.9，單臺(tái)時(shí)取1.0。
（4）按最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)條件校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的容量，即：
Pe≥K·P1+P
式中，Pe——柴油發(fā)電機(jī)額定功率（kW）；
K——發(fā)電機(jī)組供電負(fù)荷中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù)（見(jiàn)表1）；
P1——最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；
P——在最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，發(fā)電機(jī)已帶的負(fù)荷（kW）。
表1 發(fā)電機(jī)組供電負(fù)荷中最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù) (K)
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電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式 |
全壓?jiǎn)?dòng) |
Y-△啟動(dòng) |
自耦變壓器啟動(dòng) |
||
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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(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組除為消防、安防等負(fù)荷供電，同時(shí)還為其它非消防重要負(fù)荷（如：宴會(huì)廳、大型商業(yè)營(yíng)業(yè)廳、高級(jí)客房、計(jì)算機(jī)房等照明及部分客梯等）供電時(shí)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切除非消防重要負(fù)荷。發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)按消防負(fù)荷及非消防重要負(fù)荷之間的較大者確定發(fā)電機(jī)的容量。
（6）有電梯和消防水泵負(fù)荷時(shí)，在全電壓直接啟動(dòng)最大一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)情況下，發(fā)電機(jī)母線電壓應(yīng)不低于額定電壓的80%，當(dāng)無(wú)電梯負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)母線電壓應(yīng)不低于額定電壓的75%。
當(dāng)條件允許時(shí)，電動(dòng)機(jī)可采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。電動(dòng)機(jī)的最小啟動(dòng)倍數(shù)見(jiàn)表1。
（7）發(fā)電機(jī)的使用容量應(yīng)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(shù)進(jìn)行校正，即：實(shí)際功率=額定功率×C。
注：增壓柴油機(jī)是指柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)帶有增壓器，增壓柴油機(jī)工作時(shí)，燃燒所需的空氣是經(jīng)增壓后送入柴油機(jī)。
三、額定電壓選擇
1、當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，宜選擇低壓柴油發(fā)電機(jī)組：
（1）電壓降能滿足規(guī)范要求，只需向低壓設(shè)備供電；
（2）機(jī)組不需要并機(jī)運(yùn)行，或并機(jī)后總?cè)萘坎淮笥?200kW。
2、當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，宜選擇高壓柴油發(fā)電機(jī)組：
（1）經(jīng)計(jì)算，低壓供電不滿足電壓降要求；
（2）需向高壓設(shè)備供電時(shí)；
（3）多臺(tái)大容量機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。
四、性能等級(jí)分類
為了覆蓋各供電系統(tǒng)（負(fù)載）的不同要求、性能等級(jí)劃分為：
（1）G1：
連接的負(fù)載只規(guī)定基本的電壓和頻率參數(shù)，適用于照明和簡(jiǎn)單的電氣負(fù)載。
（2）G2：
電壓特性與電網(wǎng)類似，當(dāng)負(fù)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(jī)等。
（3）G3：
連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和波形有特別嚴(yán)格要求，適用于電信負(fù)載和晶閘管控制的設(shè)備。
（4）G4：
連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率和波形有特別嚴(yán)格要求，適用于數(shù)據(jù)處理設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
五、機(jī)組選型
1、采用發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的負(fù)荷率不應(yīng)低于15%，且不宜高于85%。
2、為響應(yīng)節(jié)能等綠色設(shè)計(jì)理念，宜盡量選擇機(jī)組外形尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、且耗油和輔助設(shè)備少的產(chǎn)品，以減少機(jī)房的面積和高度。
3、宜選用高速柴油發(fā)電機(jī)組和無(wú)刷勵(lì)磁交流同步發(fā)電機(jī)，并選擇耗油量少、效率高的產(chǎn)品。配自動(dòng)電壓調(diào)整裝置。選用的機(jī)組應(yīng)裝設(shè)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(zhuǎn)換柜外形圖 |
圖4 發(fā)電機(jī)組雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路圖 |
4、當(dāng)用電負(fù)荷諧波較大時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。
5、自啟動(dòng)裝置應(yīng)保證在市電中斷后15s內(nèi)自啟動(dòng)供電，并具有三次自啟動(dòng)功能，其總計(jì)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(yīng)根據(jù)建筑物特點(diǎn)、對(duì)應(yīng)急電源的運(yùn)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(tái)機(jī)組，且額定容量不宜超過(guò)2000kVA。當(dāng)需多臺(tái)機(jī)組為同一系統(tǒng)并聯(lián)供電時(shí)，發(fā)電機(jī)組總臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)4臺(tái)，此時(shí)單臺(tái)機(jī)組的額定容量不宜超過(guò)1000kVA：當(dāng)受并列條件限制時(shí)，可分區(qū)設(shè)置。
8、選用多臺(tái)機(jī)組時(shí)，應(yīng)選擇型號(hào)、規(guī)格和特性相同的機(jī)組和配套設(shè)備。
9、為同一系統(tǒng)供電的發(fā)電機(jī)組在兩臺(tái)以上時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)組并列（并機(jī)）運(yùn)行，但不考慮與當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行。其并機(jī)的基本條件是：待并機(jī)組與系統(tǒng)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(jī)組的并機(jī)方式，可采用手動(dòng)準(zhǔn)同期法；當(dāng)兩臺(tái)自啟動(dòng)機(jī)組并機(jī)時(shí)，應(yīng)采用自動(dòng)同期法，在機(jī)組間同期后再向負(fù)荷供電。
10、柴油發(fā)電機(jī)的單機(jī)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(jī)組的電壓等級(jí)宜與用戶側(cè)供電電壓等級(jí)一致。
12、柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品性能表（參考表2)
表2 康明斯發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)表（低壓）
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發(fā)電機(jī)組型號(hào)
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備用功率
|
基本功率
|
起動(dòng)電壓
|
燃油消耗
|
機(jī)油容量
|
冷卻液容量(發(fā)動(dòng)機(jī))
|
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(jī)組尺寸
|
機(jī)組重量
|
|
(kW)
|
(V)
|
(L/h)
|
(L)
|
(L)
|
(L)
|
(kPa)
|
(m³/s)
|
(m³/s)
|
(m²)
|
(m²)
|
寬x高
(mm)
|
長(zhǎng)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
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注：
（1）柴油發(fā)電機(jī)組電壓等級(jí)為AC400V。
（2）本表根據(jù)康明斯公司提供的技術(shù)資料編制，發(fā)電機(jī)組型號(hào)參數(shù)以最新樣本為準(zhǔn)。
六、功率性質(zhì)說(shuō)明
1、持續(xù)功率（COP）（恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行）
在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組以恒定負(fù)載持續(xù)運(yùn)行，且每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。
（1）特性：
無(wú)運(yùn)行時(shí)間限制，為恒定負(fù)載連續(xù)供電的最大功率，通常用于負(fù)荷變化不大，需持續(xù)供電的場(chǎng)所（比如金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心）。
（2）應(yīng)用范圍
① 固定負(fù)載與市電長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)間不限。
2、基本功率（PRP）（變負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行）
在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組以可變負(fù)載連續(xù)運(yùn)行，其每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。24h運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出（Ppp）應(yīng)不超過(guò)PRP的70%。
（1）特性：
通常用于負(fù)載經(jīng)常變化，其需要連續(xù)供電的場(chǎng)所（比如生產(chǎn)不能停止的工廠）。
（2）應(yīng)用范圍
① 自然災(zāi)害偏多且偏遠(yuǎn)地區(qū)，沒(méi)有市電的用戶；
② 調(diào)峰、削減用電費(fèi)率的用戶；
③ 年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)200小時(shí)應(yīng)急備用。
注：推薦至少兩臺(tái)機(jī)組+ATS切換功能
3、限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）
在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)500h的最大功率。
（1）特性：
通常用于負(fù)荷變化不大，無(wú)需長(zhǎng)期持續(xù)供電的場(chǎng)所（如B級(jí)數(shù)據(jù)中心）。
（2）應(yīng)用范圍
① 市電高峰，基底負(fù)荷，自用的場(chǎng)所；
② 與市電并網(wǎng)，運(yùn)行時(shí)間≤ 500小時(shí)的用戶。
4、應(yīng)急備用功率（ESP）（變負(fù)荷限時(shí)運(yùn)行）
在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，在市電一旦中斷或在試驗(yàn)條件下，機(jī)組以可變負(fù)載運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)200h（按100%ESP運(yùn)行，每次運(yùn)行一般不超過(guò)1h）的最大功率，24h運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出 （Ppp）應(yīng)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(fù)荷）。
（2）應(yīng)用范圍
① 市電供電可靠性高場(chǎng)所；
② 應(yīng)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(jīng)濟(jì)損失或設(shè)備損壞的用戶；
總結(jié)：
在選型之前需要確定所需的柴油發(fā)電機(jī)類型，包括靜音型、手推式、移動(dòng)式等。一般來(lái)說(shuō)，靜音型發(fā)電機(jī)組適合小型建筑應(yīng)用，移動(dòng)電站適合需要移動(dòng)供電的場(chǎng)合，因此，選擇適合自己應(yīng)用場(chǎng)景的柴油發(fā)電機(jī)是非常重要的。康明斯公司本文通過(guò)計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)的選型和考慮實(shí)際需求、環(huán)境條件等因素，可以選擇到最適合您的柴油發(fā)電機(jī)，確保其具備良好的性能和可靠性。
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