柴油发电机组容量选择及确定方法

　　摘要：柴发机组是大部分企业选用详细应急归类电源的程序，负责在紧急状况或故障造成市电临时停电，在尽可能短的时间内通过备用电源迅速恢复并延迟一段供电时间。这类用电负载也称为一级负荷。因此，对断电时间有严格要点的用电负载，必须配备发电机组，从而高效防范或制止灾难事故的出现，保证在紧急时刻无法停工或危害复产。本文从备用机组的国产化成套出发，在讲解相关标准和规范的基本上，归纳结论了发电机组用柴油发电机应达到的关键技术要点，给出了应急和常载发电机组用柴油发电机的选定方法，对柴油发电机组的国产化成套具有一定的指导意义。

　　      柴油发电机组由柴油发电机组、发电机、控制系统三部分结构。柴油发电机作为柴发机组的柴油发电机组，其选型的科学与否直接决定着柴发机组的配置成本和性能情形。目前，国内1600KVA 以上的柴发机组主要依赖进口，1600KVA以下的柴发机组则详细是进行国产化成套。室内机型实例如图1所示，室外机型如图2所示。

　　      柴油发电机按作业循环的冲程数分为四冲程柴油发电机和二冲程柴油发电机；按气缸的排列方式可分为直列式、V型、W型柴油发电机：按进气方式的不同分为增压和非增压柴油发电机。

　　     目前，国内生产的500kW以下柴油发电机详细以直列式柴油发电机为主，500kW以康明斯油机除了直列式柴油发电机以外，还包括V型柴油发电机。同二冲程柴油发电机相比，四冲程柴油发电机具有作功间隔短，运行平稳长沙康明斯发电机，飞轮转动惯量小，启动时间短，且燃油效率低等优势；而涡轮增压可高效提高柴油发电机的功率和经济性：受构造危害，大功率V型柴油发电机可高效节省装配空间。

　　      因此，从购置成本、运转经济性、节省装配空间等方面出发，在柴油发电机构造套时， 500kW以下备用发电用柴油发电机介绍操作四冲程、涡轮增压、直列式柴油发电机，500kW以上应急发电用柴油发电机推荐使用四冲程、涡轮增压、V型柴油发电机。

　　      通常柴发机组连续作业的时间不长，通常只需要持续运行几小时（≤12h）；

　　      柴油发电机组平时处于停机等待状态，只有当常载电源全部损坏断电后，应怠发电机组才启动运转供给紧急用电负荷，当常用电源恢复正常后，随即转换停机。

　　      常载是指柴油发电机长时间内连续工作，通常用于提供持续稳定的电力。主用状态下，发电机的负荷率通常在50%-75%之间，这样可以保证发电机的寿命和效率。常载还需要考虑到发电机的温度和震动等要素，以保证发电机的安全运行。

　　      应急发电机组详细用于重要场所，在紧急情形、故障停电或瞬间停电，通过备用发电机组迅速恢复并延长一段供电时间，这类用电负荷为一级负载。对断电时间有严格要点的设备、仪表以及计算机装置，除配备发电机组外，还应配备蓄电池或应急发电机。备用发电机组的作业有两个优势：一是作备用用，持续作业的时间不长，通常只需要运转几小时（小于12h）；二是作备载，应急发电机组平常是处于停机等待状态，只有当常载电源全部故障断电后，应急发电机组才起动运行，并为紧急用电负载供电，当常载电源恢复后，随即转换停机。

　　      备用柴油发电机组的额定功率为经大气修正以后的12h额定容量，其容量应能满足紧急用电的计算总负荷，并按发电机容量能满足一级负载中单台最大功率发电机启动的要求进行校验。应急发电机一般选用三相无刷交流同步发电机，其额定输出电压为400V。

　　      根据应急负载功率一般只设置1台备用柴油发电机组，也可以选择2台以上发电机组并列运行供电。因为并机技术的进步涪陵康明斯发电机，目前数据中心备用备载电源已有20台以康明斯油发电机组并机运用实例，详见第7章内容。当购买多台柴发机组时，发电机组应尽量选用规格、容量相同，调压、调速特性相近的成套设备，所用的燃料性质应一致，以便运行修理保养及共用备件，当应急备载的发电机组有2台时，自启动系统应使2台发电机组能互为备用，即大电电源故障停电经过延时确认以后，发出自起动指令，如果第1台发电机组持续3次自起动困难，应发出报警信号，并自动起动第2台发电机组。

　　      备用发电机组宜选取高速、增压、油耗低、高可靠性、同功率的柴油发电机组。高速、增压柴油发电机单机容量较大，占地空间较小，柴油发电机选配电子调速系统，调速性能较好，发电机宜选配无刷励磁的同步发电机。

　　      备用柴油发电机组的控制应具有快速自起动及自动投入装置。当主用电源损坏断电后，应急发电机组应能快速自启动并恢复供电，一级负荷的允许断电时间从十几秒至几十秒，应根据具体情形确定。当重要工程的主用电源断电以后，首先要有3～5s的确认时间，应避开瞬时电压降低及电网合闸或后备电源自动投入的时间，然后，再发出启动备用发电机组的指令。从指令发出，发电机组开始起动、升速到能带全负荷需要一段时间。一般大、中型柴油发电机还需要预润滑及暖机步骤，使紧急加载时的机油压力、机油温度、冷却水温度符合产品技术因素的规定：预润滑及暖机流程可以根据不同情况预领先行。使发电机组随时处于预润滑及暖机状态，以便随时快速启动，尽量缩短故障断电时间。

　　      应急柴发机组投入运转以后，为了减轻突加负荷时的机械和电流冲击，在满足供电要求的情况下，紧急负载最好按时间间隔分级增加。智能化柴油发电机组自起动成功后的首次允许加载量为：对于额定功率小于250kW的发电机组，首次允许加载量不小于50％的额定负载：对于额定容量大于250kW的发电机组，按产品技术要素规定。如果对瞬时电压降及过量程序要点不严格时，通常发电机组突加负荷或突卸负载的负载量不宜超过发电机组额定功率的70％。

　　      某些柴发机组在某段时间或经常需要长时间持续地运转，作为用电负荷的常用供电电源，这类发电机组称为常载发电机组。主用发电机组可作为主用发电机组和备载发电机组。远离大大电的乡镇、海岛、林场、矿山、油田等地区或者工矿企业，为了供给当地居民生产及生活用电，需要装配柴发机组，这类发电机组日常应不间断的运转。国防工程、通信枢纽、广播电台、微波接力站等重要设施，应具有备载柴油发电机组。这些单位的设施用电日常由市电电网供给。但是，由于地震、台风、战争等其他自然灾害或人为因素，使大电遭受破坏而停电以后，已设置好的柴油发电机组应能迅速地启动，并能持久不间断的运行，以保证这些重要单位用电负荷的持续供电，这种备载发电机组也属于常用发电机组类别。主用发电机组连续作业时间较长、负荷曲线变化较大、柴油发电机组容量、台数、型式的选购及发电机组的运行控制步骤与备用发电机组不一样。

　　      按发电机组长期连续运转输出功率能满足全工程最大计算负荷的选取，并根据负荷的必要性确定备用组容量。柴油发电机组连续运转的输出容量，通常为额定容量的0.9倍。发电机输出额定电压的确定与应急发电机组相同，通常为400V，个别用电量大，输电线路远的工程可购买高压发电机组。

　　      常载柴发机组台数的设置通常为2台以上，以保证供电的持续性及适运用电负荷曲线的变化。发电机组台数多，才可以根据用电负载的变化确定投入发电机组的运转台数，使柴油发电机长久在经济负载下运转，以降低燃油消耗率，降低发电成本。柴油发电机的最佳经济运转状态是在额定容量的75％～90％之间。为保证供电的持续性，常载柴油发电机组本身应考虑设置后备发电机组，当运转发电机组产生损坏和停机维修时，使发电机组仍然能够满足对重要用电负荷不间断地持续供电。

　　       主用柴油发电机组通常应该考虑能并机运转，以简化配电主线路接线，使发电机组起动停机轮换运转时，通过并车、转移负载、切换发电机组而不致中断供电。发电机组应装配有柴油发电机组的检测及控制系统，发电机组的调速及励磁调节装置应实用于并列运转的要求。对重要负荷供电的备用发电机组，宜选型自动化柴发机组，当外电源故障断电后，能够自动、迅速地起动，恢复对重要负荷的供电。柴油发电机在运转时，机房噪声很大，智能化发电机组便于整改为隔室操作发电机修理，自动监控的发电机组。当发电机组正常运行时，使用人员不必进入柴发机组机房，在控制室便可对柴油发电机组进行监控。

　　      康明斯电力技术厂家生产的柴发机组有着良好的性能和可靠的品质保证。但是，在选取发电机组时仍然需要注意许多方面的细节，以使发电机组发挥最佳的运行性能和取得较佳的经济效应。柴油发电机组按作用分为长行发电机组和备用发电机组两种。选取发电机组时，应首先明确该发电机组是做何种功能。在长期缺电甚至无大电供应的地区，需要发电机组无限时运行时，应选定长行发电机组。若发电机组只是用来在电网出现故障时，才起动运行来提供负载所需电力时，则使用后备发电机组。长行发电机组和后备发电机组因为使用额定容量限制的不同，使用频率和周期时间也不同，应根据需要来选取。