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三相柴油發(fā)電機組的選型方案 |
摘要：三相交流柴油發(fā)電機通常比單相更緊湊，因為它可以受益于電流效應和零磁通量，這意味著(zhù)要移動(dòng)相同的功率發(fā)電機中需要更少的鐵和銅，這使得它們在電能的產(chǎn)生和傳輸方面更加高效。能影響三相發(fā)電機質(zhì)量和使用的因素多種多樣，一旦不慎選錯產(chǎn)品會(huì )對企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生深遠影響。因此我們在選擇柴發(fā)時(shí)除了設備基本參數、運用環(huán)境、用電負載情況等考慮因素，也要注意柴油發(fā)電機廠(chǎng)家口碑和品牌形象以及工作對接人員的專(zhuān)業(yè)性?？得魉构驹诒疚闹袑?a href="http://">柴油發(fā)電機選型諸多需要了解的知識進(jìn)行了簡(jiǎn)要的陳述，下列所述內容是選購柴發(fā)的基本常識請用戶(hù)細心閱讀。
一、 功率定義
功率的定義是指單位時(shí)間內所做功的大小，通常用單位瓦特（W）表示。換句話(huà)說(shuō)，功率是衡量一個(gè)物體在單位時(shí)間內所做功的大小，其計算公式為P=W/t，其中W表示做的功，t表示所用的時(shí)間（示意圖如圖1所示）。
1、主用機組
使用時(shí)間無(wú)限制，變化性負載，適用于市電供應不正?；虿蛔愕墓S(chǎng)，每12小時(shí)允許超載10%運行一小時(shí)。
2、備用機組
當正常電源中斷時(shí)使用，變化性負載，適用于一般商業(yè)、住宅、醫院、電訊等后備電源， 不允許過(guò)載運行（實(shí)物如圖2所示）。
3、功率說(shuō)明
（1）柴油發(fā)電機組視在功率的單位是千伏安，用于表達變壓器及不間斷電源的容量。
（2）柴油發(fā)電機組有功功率是視在功率的0.8倍，單位是kw，用于發(fā)電設備和用電設備。
（3）柴油發(fā)電機組的額定功率是指12小時(shí)可連續運行的功率。
（4）柴油發(fā)電機組最大功率為額定功率的1.1倍，但12小時(shí)內僅容許使用1小時(shí)。
（5）柴油發(fā)電機組經(jīng)濟功率是額定功率的0.75倍，是柴油發(fā)電機組不受時(shí)間限制可長(cháng)期運行的輸出功率。在該功率運行時(shí)，燃油最省、故障率最低。
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圖1 柴油發(fā)電機組功率示意圖 |
圖2 康明斯發(fā)電機組備用狀態(tài)實(shí)物圖 |
二、選型基本考慮因素
由于在實(shí)際電力應用中，某幾種負載是需要特定的發(fā)電特性功率配合。因此，在選擇及談?dòng)嫲l(fā)電機用途時(shí)要將負 載特性及要求詳細說(shuō)明，比方說(shuō)，某種敏感負載（如數據機、電腦儀器等）的要求跟一般性 的負栽（如水泵、馬達、照明）有很大的差別，因此，在發(fā)電機的選型時(shí)應注意以下幾點(diǎn)
1、負載的大小
選擇的柴油發(fā)電機必須具有足夠高的額定和最大輸出，以支持工作現場(chǎng)的應用。額定輸出是指發(fā)電機能夠連續產(chǎn)生的瓦數，而最大輸出是指發(fā)電機能夠產(chǎn)生的瓦數，即使只是短暫的。要確定柴油發(fā)電機所需的額定輸出和最大輸出，您需要確定將加載到發(fā)電機組上的所有設備的總瓦數。對于每件設備，您都需要確定啟動(dòng)設備所需的功率和運行設備所需的功率。
2、瞬間電壓/頻率波動(dòng)變化的容許值
電壓和頻率的允許波動(dòng)范圍是比較嚴格的，一般情況下柴油發(fā)電機組電壓的允許波動(dòng)范圍為±10%。也就是說(shuō)，當電壓超出正常值的10%以上時(shí)，就會(huì )被認為是異常波動(dòng)，需要采取相應的措施進(jìn)行調整。 同樣地，頻率的允許波動(dòng)范圍也是比較嚴格的。柴油發(fā)電機組頻率的允許波動(dòng)范圍為±0.5Hz。也就是說(shuō)，當頻率超出正常值的0.5Hz以上時(shí)，就會(huì )被認為是異常波動(dòng)，需要采取相應的措施進(jìn)行調整。
3、穩態(tài)電壓/頻率波動(dòng)變化的容許值
穩態(tài)電壓變化在220V~380V之間，波動(dòng)范圍為±5%；波動(dòng)范圍均為基準電壓的變化范圍。需要注意的是，柴油發(fā)電機組的電壓波動(dòng)受到眾多因素的影響，如負載變化、電源故障等，因此電壓波動(dòng)可能會(huì )發(fā)生波動(dòng)超出國標波動(dòng)范圍的情況。穩態(tài)頻率調整率δf（%）：0～5%（可調），為了提高有功功率和無(wú)功功率合理分配精度和運行的穩定性，要求機組中柴油機調速器具有穩態(tài)調速率在2%～5%范圍內調節的裝置。
4、可容許的諧波含量
柴油發(fā)電機組諧波的正常范圍是指在電流和電壓中存在的諧波成分的限制。國際電工委員會(huì )（IEC）和中國國家標準（GB）均對諧波的正常范圍做出了規定。IEC標準規定，電壓和電流中的諧波總畸變率（THD）應該小于5%，其中單個(gè)諧波畸變率（HD）不應超過(guò)3%。GB標準規定，電壓和電流中的諧波總畸變率應該小于8%，其中單個(gè)諧波畸變率不應超過(guò)5%。
三、標準狀態(tài)功率
不同的發(fā)動(dòng)機生產(chǎn)商都有自己一套“標準狀態(tài)”時(shí)的功率輸出。因此，當比較兩部不同生產(chǎn)商發(fā)電機輸出功率時(shí)，應在同一個(gè)“標準狀態(tài)”下比較，才可推算那一臺發(fā)動(dòng)機的輸出馬達較大。比方說(shuō)：英國標準 BSS5514： Partl 1996 ； ISO3046-1 1995 ；GB2820/1/1995 的標準為以下所列：
1、大氣壓力=100kPa
2、相對濕度=60%
3、環(huán)境溫度：5～40℃
4、海拔高度：＜1000米
5、工作時(shí)的縱向傾斜度：＜10度
即是說(shuō)，如果某一廠(chǎng)說(shuō)明自己的發(fā)動(dòng)機功率是根據BS6625：Parti， 1996的狀態(tài)下測試， 而實(shí)際環(huán)境狀態(tài)與此英國標準不同，比方說(shuō)空氣溫度為35%時(shí)，此發(fā)電機組的輸出功率應適量地下調。一般發(fā)電機組于超過(guò)25P時(shí)，則上升10P，功率輸出減少大概4%。
注意：柴油發(fā)電機組必須在沒(méi)有導電塵埃和破壞金屬絕緣的腐蝕氣體與爆炸危險的場(chǎng)所使用。
四、負載考慮
1、設備用途
一般發(fā)電機組可分為三大用途：
（1）主用
① 與市電無(wú)任何連接的獨立發(fā)電機組，一般為提供電源給偏遠而無(wú)市電供應的地區、由于市電供應不可靠而選用此種模式發(fā)電。
② 與市電并聯(lián)使用，用發(fā)電機供應全部或大部份電力。
③ 熱電聯(lián)供發(fā)電機同時(shí)供應主用電力及熱能（熱水、蒸氣、空調等等）。
（2）調峰用途 .
一般市電在用電高峰時(shí)收費較高，因此，發(fā)電機組應用于高電力負荷期的一般時(shí)間，以 減低電費，此種應用有兩種安排。
① 與市電獨立，于高峰期由切換制將一部份負載轉到發(fā)電機組上去。
② 與市電并聯(lián)，此一方法可靠性較高。
（3）備用
一般情況下，發(fā)電機是備用狀態(tài)，當市電失效時(shí)，發(fā)電機自動(dòng)起動(dòng)，向部份負荷輸電。
2、負載對選型的影響
負栽的特性及大小是選擇發(fā)電機最關(guān)鍵的因素。當考慮負載特性時(shí)，以下幾點(diǎn)需要深入分析：
① 有否一些對電壓、頻率要求特別高的負載，如電腦、電訊設備等。
② 有否大型馬達負載，其起動(dòng)方式為何種方法，是否頻繁起動(dòng)。
③ 有否非線(xiàn)性負載，如整流器、UPS、高頻開(kāi)關(guān)電源等。 、
④ 變化頻率固定的負栽，如發(fā)射機等。
⑤ 會(huì )產(chǎn)生再生功率的負載，如吊機、電梯等。
五、設備容量的考慮及配套輔件
1、容量選擇的考量
當選擇發(fā)電機時(shí)，其功率必需要足夠供應最高峰時(shí)的負載，雖然這情況發(fā)生時(shí)間可能只 是一瞬間。此外，還要考慮以下幾點(diǎn)：
① 發(fā)電系統故障時(shí)的應變方法可用主/備用方法?；驇撞堪l(fā)電機代替單一臺發(fā)電機。
② 有否不正常情況下的高峰負栽。
③ 定期維修發(fā)電機組時(shí)的安排（如只有一部發(fā)電機時(shí)，如何保障在維修時(shí)不需要后備電源）。
④ 以后的用電負載會(huì )否增加。
2、 自動(dòng)切換（ATS）系統
對于有市電及備用發(fā)電機組的場(chǎng)合，必須有一個(gè)雙電源切換裝置，防止兩個(gè)電源同時(shí)供 ，給負載最好的辦法是配備自動(dòng)切換柜實(shí)現雙電源的切換（電路原理如圖3所示）。
康明斯ATS系列智能負載切換屏采用最新電氣控制技術(shù)設計，可與康明斯帶有標準自啟動(dòng)功能的發(fā)電機組配合組成全自動(dòng)負載切換系統，實(shí)現市電故障后自啟動(dòng)發(fā)電機組，切換至發(fā)電機組供電， 市電恢復后再切換回市電供電，發(fā)電機組延時(shí)冷卻后自動(dòng)停機。
在特別重要的場(chǎng)合，釆用康明斯兩臺發(fā)電機組配ATS雙備用切換屏，當一臺備用發(fā)電機組故障停機后自動(dòng)切換至另一臺備用發(fā)電機組供電，保證重要場(chǎng)所的電源供應。
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圖3 市發(fā)電ATS轉換系統電路圖 |
3、并聯(lián)使用
為了增加后備電源的彈性，或者因為負載太大，這時(shí)便需要考慮將兩臺或以上的發(fā)電機組并聯(lián)，輸出備用電源。要將一部發(fā)電機并上已帶電的母排上，以下幾種狀態(tài)一定要符合電壓一致；頻率一致；相序一致；相位角一致；轉速一致的并列要求。
康明斯全自動(dòng)并聯(lián)系統具有全自動(dòng)同步、全自動(dòng)負載分配，并機合閘控制，負載軟性轉移及各種保護功能（框圖如圖4所示），它最多可以使36臺康明斯發(fā)電機同時(shí)并車(chē)工作，并根據負載的多少而自動(dòng)將發(fā)電機并車(chē)或停機，以達到最佳的經(jīng)濟效益，并使發(fā)電機運行保持最佳狀態(tài)。此外還可以用遠程監控，對發(fā)電機的運行參數作分析及報告。
其采用康明斯發(fā)電機組HGM6110N控制屏，具有如下功能：
（1）最多可36臺發(fā)電機拼聯(lián)一起供電，負載分配輸出在獨立匯流排上（多臺設備串并聯(lián)系統如圖5所示）。
（2）發(fā)電機組可以按機型大小比例，自動(dòng)分配負載（有功功率及無(wú)功功率）。
（3）自動(dòng)拼機次序排列功能，監察負載來(lái)決定發(fā)電機組的臺數（即使發(fā)電機組是不同的型號）。
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柴油發(fā)電機組并車(chē)控制原理圖 |
多臺柴油發(fā)電機組串并聯(lián)組合系統圖 |
4、發(fā)電機組與市電并網(wǎng)使用
康明斯全自動(dòng)并聯(lián)系統具有全自動(dòng)同步、全自動(dòng)負載分配，并機合閘控制，負載軟性轉移及各種保護功能，可以使1臺或多臺康明斯發(fā)電機同時(shí)與市電并網(wǎng)供電，并根據用戶(hù)負載的需求而固定將發(fā)電機組與市電電網(wǎng)按比例分擔負荷，以達到最佳的經(jīng)濟效益，并使發(fā)電機運行保持最佳狀態(tài)。此外還可以用遠程監控， 對發(fā)電的運行參數作分析及報告。
① 康明斯HGM6110N控制屏
單機與市電自動(dòng)拼網(wǎng)功能，因此控制屏主要有兩種功能：
• 基本負載功能
發(fā)電機手動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)與市電并聯(lián)，負載供電設定在基本負載水平（正常設定在發(fā)電機的滿(mǎn)載），發(fā)電機供出額外負載到市電網(wǎng)（當市電不足供應當時(shí)負載）。
• 程式邏輯（PLC ）處理控制功能
發(fā)電機與市電拼聯(lián)供電市電網(wǎng)裝置了 一個(gè)功率傳感 器來(lái)傳送市電裝現時(shí)負載的訊息給控制屏，可以調整為市電網(wǎng)輸出最少負載，而余 下的負載由發(fā)電機供應。
② 康明斯HGM9510控制屏
多臺發(fā)電機組與市電并網(wǎng)功能，除具有HGM9510控制屏功能外還能使最多36臺發(fā)電機組同時(shí)并機并與市電并網(wǎng)。 ’
總結：
如今看來(lái)，柴油發(fā)電機仍然是許多行業(yè)的不可或缺的供電設施，對于處于市電供電不是那么完美的環(huán)境中的企業(yè)來(lái)說(shuō)，一個(gè)理想的柴油發(fā)電機應該有足夠的功率來(lái)運行企業(yè)內所有的設備，但不能在明顯低于其額定負載能力的情況下運行發(fā)電機，因此，選擇柴油發(fā)電機時(shí)，應需要考慮諸如工地、工廠(chǎng)、商場(chǎng)等所需容量和發(fā)電機特性等變量，以便使發(fā)電機更好的提供持續且穩定的電源保障。如果任何關(guān)鍵的因素被忽視或遺漏，項目就有可能遇到延誤和可避免的費用，最終造成為必要的損失。
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