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康明斯集成電力解決方案可滿足較嚴苛的關鍵任務應用的需求,并以無與倫比的全球支持網(wǎng)絡為后盾。

    柴油發(fā)電機功率、容量、電壓、等級的選擇

    發(fā)布時間:2024-07-04 瀏覽次數(shù):461

    摘要:在選型之前需要確定所需的柴油發(fā)電機類型,包括靜音型、手推式、移動式等。一般來說,靜音型發(fā)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(fā)電機是非常重要的。康明斯公司本文通過計算柴油發(fā)電機的選型和考慮實際需求、環(huán)境條件等因素,可以選擇到較適合柴油發(fā)電機,確保其具備良好的性能和可靠性。

     

    一、選型的考慮因素

     

    1、負載類型

    負載類型分為純電阻性負載、純電感性負載、純電容性負載和混合負載等。其中,純電阻性負載較為穩(wěn)定,負載波動較小,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的1.2-1.5倍;純電感性負載相對穩(wěn)定,但有過負載的風險,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的2-2.5倍;純電容性負載及混合負載的波動性較大,所需的發(fā)電機額定功率為實際負載功率的2.5-3倍。

    2、環(huán)境條件

    環(huán)境條件包括溫度、氣壓、海拔高度等。這些因素會影響柴油發(fā)電機的輸出功率和工作效率。

    3、需要供電的設備功率和數(shù)量

    柴油發(fā)電機的額定功率必須大于所需供電設備的總功率,并考慮到設備的啟動峰值功率和過載剩余能力。

     

    KTA38-G2A康明斯發(fā)電機組側(cè)面圖

    康明斯發(fā)電機組側(cè)面圖


    二、容量選擇

     

    1、選型和數(shù)量確定

    柴油發(fā)電機容量與臺數(shù)應根據(jù)負荷大小和投入順序以及單臺電動機較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(fā)電機組并機臺數(shù)不宜超過4臺,備用柴油發(fā)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?cè)萘坎灰顺^3000kW。當受并機條件限制時,可實施分區(qū)供電。

    2、方案設計

    在方案及初步設計階段,按以下方法估算,并取容量較大值。

    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(guī)模大時取下限,規(guī)模小時取上限。

    3、施工階段

    施工圖階段,柴油發(fā)電機容量選擇

    1)按照下述方法進行計算,并取其中容量較大者:

    ① 按需要供電的穩(wěn)定負荷來計算發(fā)電機容量;

    ② 按較大的單臺電動機或成組電動機啟動的需要,計算發(fā)電機容量;

    ③ 按啟動電動機時,發(fā)電機母線允許電壓降計算發(fā)電機容量。

    2)施工圖設計階段應根據(jù)一級負荷、消防負荷及重要的二級負荷進行計算,并應滿足功率較大一臺電動機的啟動條件。

    3)按其供電范圍內(nèi)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(shù)(取1.1-1.2);

    Kx——需要系數(shù);

    Pn——總設備容量(kW);

    η——并聯(lián)機組不均勻系數(shù),一般取0.9,單臺時取1.0。

    4)按較大一臺電動機啟動條件校驗發(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)電機組供電負荷中較大一臺電動機的較小啟動倍數(shù)(見表1);

    P1——較大一臺電動機額定功率(kW);

    P——在較大一臺電動機啟動之前,發(fā)電機已帶的負荷(kW)。

    1 發(fā)電機組供電負荷中較大一臺電動機的較小啟動倍數(shù) (K)

    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(fā)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(yè)營業(yè)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(fā)生時,應自動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,在全電壓直接啟動較大一臺異步電動機情況下,發(fā)電機母線電壓應不低于額定電壓的80%,當無電梯負荷時,發(fā)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。電動機的較小啟動倍數(shù)見表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,按下表校正系數(shù)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(fā)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(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,宜選擇低壓柴油發(fā)電機組:

    1)電壓降能滿足規(guī)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?cè)萘坎淮笥?200kW。

    2、當符合下列情況之一時,宜選擇高壓柴油發(fā)電機組:

    1)經(jīng)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(lián)運行。

     

    KTA38-G2A康明斯發(fā)電機組后視圖

    康明斯發(fā)電機組后視圖


    四、性能等級分類

     

          為了覆蓋各供電系統(tǒng)(負載)的不同要求、性能等級劃分為:

    1)G1:

          連接的負載只規(guī)定基本的電壓和頻率參數(shù),適用于照明和簡單的電氣負載。

    2)G2:

          電壓特性與電網(wǎng)類似,當負載發(fā)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(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(shù)據(jù)處理設備和計算機系統(tǒng)。

     

    五、機組選型

     

    1、采用發(fā)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(jié)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。配自動電壓調(diào)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。 

    4、當用電負荷諧波較大時,應考慮對發(fā)電機的影響。

    5、自啟動裝置應保證在市電中斷后15s內(nèi)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(jù)建筑物特點、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2000kVA。當需多臺機組為同一系統(tǒng)并聯(lián)供電時,發(fā)電機組總臺數(shù)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(qū)設置。

    8、選用多臺機組時,應選擇型號、規(guī)格和特性相同的機組和配套設備。

    9、為同一系統(tǒng)供電的發(fā)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?shù)仉娏ο到y(tǒng)的并聯(lián)運行。其并機的基本條件是:待并機組與系統(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(fā)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(fā)電機組的電壓等級宜與用戶側(cè)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)

    2  康明斯發(fā)電機組技術參數(shù)表(低壓)

    發(fā)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(fā)動機)

     

    冷卻液容量(散熱器)

     

    較大排氣背壓

    較小

    冷卻通風量

    燃燒空氣量

    較小

    進風面積

    較小

    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)

    x高

    (mm)

    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(jù)康明斯公司提供的技術資料編制,發(fā)電機組型號參數(shù)以較新樣本為準。

     

    六、功率性質(zhì)說明

     

    1、持續(xù)功率COP)(恒定負荷持續(xù)運行)

          在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),機組以恒定負載持續(xù)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(xù)供電的最大功率,通常用于負荷變化不大,需持續(xù)供電的場所(比如金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心)。

    2)應用范圍

    ① 固定負載與市電長期并聯(lián)使用的場所;

    ② 熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)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(xù)運行)

          在商定的運行條件下并按制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng),機組以可變負載連續(xù)運行,其每年運行時間不受限制的最大功率。24h運行周期內(nèi)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(jīng)常變化,其需要連續(xù)供電的場所(比如生產(chǎn)不能停止的工廠)。

    2)應用范圍

    ① 自然災害偏多且偏遠地區(qū),沒有市電的用戶;

    ② 調(diào)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(guī)定進行維護保養(yǎng),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(xù)供電的場所(如B級數(shù)據(jù)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(wǎng),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(guī)定進行維護保養(yǎng),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(nèi)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(jīng)濟損失或設備損壞的用戶;


    總結:

          現(xiàn)代社會中,在應急電力設計中會經(jīng)常性將柴油發(fā)電機用作備用電源,在其所有參數(shù)中設備的功率是較重要的一項指標。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(shù)據(jù),并通過瞬間電流啟動系數(shù)計算出較終設備的容量,才能真正滿足您當前的電力需求和預期的需求。

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