民用柴油发电机功率确定和购买计算公式

摘要：民用柴油发电机组可根据GB标准的性能等级来购买功率和机型，以实用代理商的供电作用和实际需求。在柴油发电机组确定措施后，应如何核验柴发机组举措设计能否符合自己的实际需求。因此，康明斯公司本文提出的计算公式目的是通过计算确定该方案是否可行。根据主用的柴油发电机功率选用和校核步骤，现行《

       根据国家标准《往复式柴油发电机驱动的交流发电机组》GB/T10304，柴油发电机组性能等级可以分为四级，分别是G1级、G2级、G3级和G4级，如图1所示。这些等级分别对应不同的运用场景和性能要求：

      实用于只需规定其电压和频率的基础数据的连接负载。具体作为一般作用，如照明和其他简易的电气负荷。

      实用于对电压特性与公用电力系统有相同要求的负荷。当其负荷变化时，可有暂时的然而是允许的电压和频率偏差。如照明系统、泵和风机等。

      适合于对频率、电压和波形特性有严格要求的连接设备。如无线电通信和晶闸管整流器控制的负载。

      要求适用于对频率、电压和波形特性有特别严格要求的负荷。如参数解决装备或计算机系统，典型示例如图2所示。

      因此，在选定柴发机组时，一定要根据实际的适合范围和用电主体的特性来选购相应性能等级的柴发机组，这样才能保证柴油发电机组的正常使用及供电安全。

      柴发机组功率的估算是十分重要也是比较复杂的问题，容量过小，不能带全部负载或者在启动大容量负载时致使突然熄火；容量过度，投资及维保成本高，造成经济浪费。而且根据柴油发电机的特征，如果在小负载下长久作业，将造成活塞环、喷油泵积炭严重，气缸损伤加剧等故障发电机组的不佳后果柴油发电机的启动方式。所以在容量估算时需要考虑多方面的因素，包括：操作环境、负载的类型和预留裕量等内容。

      不同的工作环境会危害发电机组的输出功率。作业环境详细包括环境温度、海拔和相对湿度。当环境温度、海拔偏高时，空气密度减小，发电机组运转时燃烧所需氧气供应量降低，发电机组的输出容量应做相应的下调。换而言之，选用的发电机组功率要比负荷的容量绝对值高。柴发机组的额定容量是在标准状态环境下满负载运转时测得，即：进气温度为27℃，海拔为152.4m，相对湿度为60％。当超过该标准时，标定功率就要有所折扣了。

      值得注意的是，电喷柴油发电机采用了电子喷油控制技术，通过对安装在发电机上的电子控制单元对进气歧管的进气压力、燃油温度的精确检测，控制每个喷油嘴的喷油正时和喷油量，使得发电机组在非标准环境下有较小的输出无力。

      不一样分类的负荷对发电机组容量要求相差是很大的，负载分类通常分为电阻性、电感性等线性负荷与内含整流电路的非线性负荷（又称整流性负荷）。阻性负荷如灯泡、电炉子、烤箱等，感性负载如空调、机床、水泵等，非线性负载如备用电源、电子计算机、程控交换机、PLC装置等。带电阻性负载时，发电机组的功率只需要略大于负荷容量。但是在带电感性负载和非线性负载时，容量就需重新计算。

      电感性负载（如三相笼型异步发电机）的特性是当启动时有很大的电流，而且功率因数大大低于正常运行值。如果直接起动，启动电流值为正常运行时的5～7倍，这就要求发电机组功率足够大满足其起动要求。但是随之而来的问题是发电机组的容量选大了，而正常运转时功率又远小于发电机组额定值，这显然是不经济的。

      为了降低发电机启动时的影响，往往采用降压启动的程序，就是在启动时减小加在发电机定子绕组上的电压，待发电机速度接近稳定期，再把电压恢复到正常值。通常有以下几种降压步骤：

      其中Y-Δ法的起动电流为直接启动电流的1/3；自藕降压起动法的装备具有抽头根据启动转矩的要求得到不同电压；电抗降压启动电流按其端电压的比例减少；延边三角形启动电流通常为直接启动时的1/2。具体的使用步骤可在发电机电气工程师手册上查得。

      非线性负载（如电子计算机等）设备都有起动冲击电流、谐波反馈、电流突变等干扰，而且往往对发电机组电压降值有很高的要求。因为柴油发电机组所送出的电源本身不但电压畸变度大，而且随着发电机组的额定输出容量容量的降低，其内阻增大的矛盾会显得更加突出。当带电阻性负载时，这种危害比较小。然而，在带计算机和通信装备这种整流滤波型负荷或备用电源时，会危害负荷的正常运行乃至使用寿命。虽然康明斯电力技术厂家的发电机组有着优良的电气性能，但出于安全考虑仍应把容量选得大一些。

      在电压降的要求上，大容量发电机组带较小的负荷出现电压降较小，PMG比SHUNT小得多，当SHUNT无刷自励式发电机组带无输入滤波器的备用电源时，往往要求功率为备用电源功率的2～2.5倍。购买带有效输入滤波器的备用电源或带PMG永磁式发电机组则功率匹配可以非常接近。

      总之，计算发电机组容量时应明确各个负载的性能，以做出正确的选型，几种负载的参考特点参数见表1。

      根据现有负荷进行计算发电机组容量后，还要加入其他考虑因素，如：是否有些负载可能出现过载的现状，今后是否有扩充负载的需要，建议根据自己的实际需要适量加大发电机组的功率。

      另外，在经济条件许可的情形下，建议采用2台或多台发电机组，其中一些发电机组用于敏感的负载（如电子计算机装置和其他电子设备），另一些发电机组则用于不敏感的负荷（如电阻性负载和发电机）。预防由于发电机起动时造成发电机组电压波形畸变对敏感性负载的影响。

      特殊功用发电机组的开发和应用，扩大了柴发机组的运用范围，拓展了用户的选型空间。

Se ≥ sjs +  1（.25Kq ? K） PDM/1.5....................（公式1）

Um  = Se + 1.25 Kq PDM X’d /Se....................（公式3）                             

（2）计算起动所需要的功率：                         

      考虑严重状况，发电机已带一台机组的启动负荷和静止负载，达到稳定运行后， 再投入另一台机组的成组启动负荷和静止负荷。 因为＃2柴油发电机结构组起动负载较＃1 柴发机组为大，可只计算带＃1 柴发机组负 荷再投入＃2柴发机组负荷的状况。

式中，∑PJ1   、∑PJ2 －为两台机组静止负载之和；

      以严重情况，即＃1 柴油发电机组中盘车投入情况计算：

      在进行适当的工程假设和理论抽象的基本上，可以在综合考虑诸多危害条件后，对发电机功率校验给出实用的计算公式，并可满足工程要求。确定发电机容量时，应满足稳定计算负载需要和进行允许电压降校验。其中，选择恰当的发电机起动方式，可使允许电压降校验得以自然满足，且所得发电机容量较为经济合理。当因素允许时，大功率的发电机尽量采用降压起动，以高效减少发电机容量、降低工程造价。

      部分人传统观念中的仅以额定容量较大的发电机来校验发电机容量，是不够严谨的，尚应考虑发电机起动方式水滤清器、距离发电机远近、已接负荷和发电机自身特点等条件的影响。

     大家知道，民用建筑中后备柴油发电机容量首先应满足稳定计算负荷需要，并经母线上允许电压降校验通过。而传统技术视角大多仅关注额定容量较大的发电机对于柴油发电机容量校验之危害。实际上，除了发电机额定功率外，发电机启动方法、配线距离及截面、发电机自身特点、母线上已接负荷等，都跟发电机容量的确定出现关联。考虑到发电机起动容量、配线、已接负载和发电机特征等诸多危害因素，上文研究严格意义上的民用建筑中柴油发电机容量校验，提出及推导若干适合校验公式，并介绍其详细运用。