淺析柴油發(fā)電機組的設(shè)計

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淺析柴油發(fā)電機組的設(shè)計:淺談柴油發(fā)電機組的設(shè)計方法和內(nèi)容

[摘 要]簡要介紹了柴油發(fā)電機組的設(shè)計方法，著重對建筑電氣設(shè)計專業(yè)在設(shè)計柴油發(fā)電機組時的相關(guān)內(nèi)容進行了闡述，并提出了設(shè)計要點，以期設(shè)計出一個經(jīng)濟、合理、舒適以及高效的柴油發(fā)電機組。

[關(guān)鍵詞]柴油發(fā)電機組，機房，供配電系統(tǒng)

在供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中將電力負荷分為一、二、三級。其中，一級負荷要求由兩個電源供電；一級負荷中特別重要的負荷除要求由兩個電源供電外，還要求增設(shè)應(yīng)急電源，這是應(yīng)急電源的強制性設(shè)置要求。另外，還有出于經(jīng)濟性、政治性等因素的考慮而設(shè)置備用電源，用以防止因正常電源的斷電而引起的數(shù)據(jù)資料損失或造成政治形象等的不良影響。基于以上情況柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急備用電源的一種應(yīng)用于許多工程中。以下簡單介紹幾點建筑電氣設(shè)計專業(yè)在設(shè)計柴油發(fā)電機組時的相關(guān)內(nèi)容。

1 柴油發(fā)電機組機房的選址

一般柴油發(fā)電機房宜設(shè)置在用電負荷中心，這樣可以避免因線路過長而增加的電纜投資，以及為保證供電電壓質(zhì)量而增加的投資。柴油發(fā)電機房位置的選擇還應(yīng)考慮柴油發(fā)電機組運行過程中多方面因素：一方面是保證機組本身的運行環(huán)境，即機組運行中的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙。這里我們僅考慮燃燒柴油作為燃料，因為就目前市場上大部分工程都是采用柴油作為燃料，燃料的供應(yīng)及儲存也是機房設(shè)置需要考慮的因素。柴油發(fā)電機組在運行過程中，由于柴油的燃燒會產(chǎn)生大量的煙，同時柴發(fā)機組本身運行產(chǎn)生氣體和熱量，這些煙、氣和熱量不僅不利于柴發(fā)機組本身的運行，也給人活動的場所造成了環(huán)境污染。所以，柴發(fā)機房選擇位置時需考慮能很好的將這些煙、氣和熱量排送到遠離室內(nèi)和人員進出口的位置，并同時能給機房引入新風(fēng)，形成良好的散熱、通風(fēng)環(huán)境。另一方面柴油發(fā)電機組運行時會振動并產(chǎn)生噪聲，這就要求機房在選址時考慮振動及噪聲對所在環(huán)境的影響，必要時應(yīng)采取合理的減振及降噪的措施。綜合以上需要考慮的因素，一般條件允許時，可將柴發(fā)機房設(shè)于項目附近的室外，并背離出入VI，人員密集的地方。當(dāng)條件不允許時，現(xiàn)在許多項目也都設(shè)于地下層，通過有效的通風(fēng)、排風(fēng)、排煙以及減振、降噪等措施，也運行良好，并取得較好的經(jīng)濟效益。

2 柴油發(fā)電機組容量的選擇

一般在方案或初步設(shè)計階段，我們沒有辦法知道具體的負載情況，這時，柴油發(fā)電機組的容量按配電變壓器總?cè)萘康?0%～20%考慮，這在規(guī)范和專業(yè)的技術(shù)措施中都有說明。在施工圖設(shè)計階段，我們確定所需柴油發(fā)電機組的容量時，首先要確定柴發(fā)所帶的負載類型，柴發(fā)被使用的情況，即柴發(fā)是作為純備用負荷使用，還是還需正常負荷在市電斷電時也使用柴發(fā)作為正常負荷的供電電源。這里前一點所說的備用負荷是指柴發(fā)使用項目中由于消防要求、供電保障性要求所必須要求設(shè)置備用電源的負荷。供電負荷的確定是考慮到供電的可靠性、經(jīng)濟性等多種因素，在權(quán)衡利弊后得出的一個合理的方案。當(dāng)一個項目的供電負荷確定后，才可以進一步確定柴發(fā)機組的容量。柴發(fā)機組容量的計算公式在JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范中有詳細說明，這里就不再引用了。

3 柴油發(fā)電機組與供配電系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)柴油發(fā)電機組的臺數(shù)，所帶負載的性質(zhì)、功能及供電要求，采用柴油發(fā)電機組作為備用電源的供電系統(tǒng)有許多種。目前實際應(yīng)用中常用的典型的供電系統(tǒng)有：發(fā)電機組直接為普通負載供電；多臺發(fā)電機組并聯(lián)為普通負載供電；單機組作為備用電源與市電分別給負載供電；多臺機組、多個轉(zhuǎn)換開關(guān)分別對負載供電；4f為常用電源中的中、高壓簡單發(fā)電機使用的配電系統(tǒng)；多臺發(fā)電機與市電電源采用母聯(lián)或并聯(lián)向負載供電的中高壓系統(tǒng)；低壓發(fā)電機采用升壓變壓器后向低壓或中壓配電系統(tǒng)供電等。具體采用什么樣的供電方式應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電情況，結(jié)合負載使用的實際情況而定。其中單機組作為備用電源與市電分別給負載供電，多臺機組、多個轉(zhuǎn)換開關(guān)分別對負載供電更是許多工程中常用的低壓供電配電系統(tǒng)。當(dāng)確定的柴油發(fā)電機組容量較大，一般不小于800 kW時，宜設(shè)置兩臺同容量的柴油發(fā)電機組，這兩臺機組可分別帶起部分負載，也可并機使用向所有負載供電。同時，設(shè)置兩臺柴油發(fā)電機組也可互為備用，當(dāng)一臺出現(xiàn)故障或需定期維修時，可先用另一臺作為備用電源，向部分需要最優(yōu)先或強制必須保障的負荷供電。一般柴油發(fā)電機組是不允許與市網(wǎng)并列運行的。主要是考慮如果柴發(fā)機組發(fā)生故障，將有可能波及到市網(wǎng)，從而擴大了故障影響面。所以，通常采用連鎖來使用柴發(fā)與市電，以防止二者并列運行。柴油發(fā)電機組的啟動方式及要求也要根據(jù)所帶負載的性質(zhì)及供電方案確定。機組的控制柜等一般由廠家成套提供。由于柴油發(fā)電機組的啟動一般采用電啟動，需要充電機、蓄電池等啟動設(shè)備所必須的市電電源，所以，柴油發(fā)電機房也是需要設(shè)置市電電源的。在使用柴油發(fā)電機組作為應(yīng)急備用時，當(dāng)正常電源即市電發(fā)生故障停電時，市電一柴發(fā)機組轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)發(fā)出信號啟動柴發(fā)機組；當(dāng)市電恢復(fù)時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，柴油發(fā)電機組停機，恢復(fù)正常市電供電。無論轉(zhuǎn)換市電一柴發(fā)機組轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)核心采用PLC控制還是采用集成控制單元控制，一般都要求具有過負荷和短路保護等保護功能。當(dāng)柴油發(fā)電機組容量不足時，能夠卸掉次要負荷，當(dāng)市電恢復(fù)正常時能夠恢復(fù)被卸掉的負荷。

4 柴油發(fā)電機組的冷卻系統(tǒng)設(shè)計

目前市場上的柴油發(fā)電機組的冷卻方式分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，風(fēng)冷式又稱封閉自循環(huán)水冷卻方式。具體采用哪種冷卻方式，一般是由暖通專業(yè)根據(jù)現(xiàn)場條件及機組配合確定。冷卻方式的選擇也有可能影響到柴油發(fā)電機房的位置、大小及布局等。除了冷卻系統(tǒng)，還有通風(fēng)也很重要。一臺柴油發(fā)電機組的柴發(fā)機房燃料燃燒產(chǎn)生的熱量中大約有20%是被冷卻液系統(tǒng)散發(fā)的，有30%是排出的廢氣熱量，有3%一8%是交流發(fā)電機產(chǎn)生的熱量，有5%是機組本身熱輻射到機房的，最多有36%是作為電能輸出的。根據(jù)以上不同形式的熱量采用相應(yīng)的方法將其從柴發(fā)機房內(nèi)消除，這樣才能保障發(fā)動機的正常運行溫度。

5 柴油發(fā)電機房與土建專業(yè)的配合

當(dāng)柴油發(fā)電機組容量確定后，就可以考慮柴油發(fā)電機房的施工圖設(shè)計。根據(jù)柴油發(fā)電機組的容量，可參考市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的尺寸，一般在沒有確定產(chǎn)品的情況下都按較大尺寸來設(shè)計。柴油發(fā)電機房內(nèi)機組與各方位墻、門等的距離要求，在國家規(guī)范中都有詳細規(guī)定，這里不再重復(fù)引用。需要說明的是，柴油發(fā)電機房設(shè)計時不應(yīng)僅考慮機組尺寸，還應(yīng)考慮到控制柜位置，控制柜的檢修及操作間距；應(yīng)考慮機組的通風(fēng)、排煙風(fēng)道的位置；應(yīng)考慮燃油的輸送或儲備房間；根據(jù)機房設(shè)置的位置及確定的機組的冷卻方式考慮是否用水箱及其位置等因素。當(dāng)機組的布置確定后，就可以確定機組的基礎(chǔ)設(shè)計。柴油發(fā)電機組的典型隔離減振基礎(chǔ)

應(yīng)高出地面150 nlln，基礎(chǔ)應(yīng)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，設(shè)置于至少200mm的砂土或礫石層上。現(xiàn)在市場上采用一體式隔離措施的發(fā)電機組，可使發(fā)電機的隔離減振效率減到60%一80%。有關(guān)油路、電路的敷設(shè)方式及路徑，不同廠家的接口位置都不同，所以，柴油發(fā)電機房的基礎(chǔ)及管件預(yù)埋等工作在施工圖設(shè)計階段可僅預(yù)留下房間，待廠家確定后根據(jù)產(chǎn)品的接口位置，與設(shè)計院確定動、靜荷載后，由有資質(zhì)廠家自行確定及施工。總之，柴油發(fā)電機組設(shè)計時需要考慮各方面因素，要設(shè)計出一個經(jīng)濟、合理、舒適以及高效的柴油發(fā)電機組，需要不斷實驗、探索、總結(jié)。這里僅僅根據(jù)以往設(shè)計柴發(fā)的經(jīng)驗總結(jié)了一些需要注意的部分，給剛剛涉入的同行一些參考，不足之處，還需不斷的補充、完善，不斷的積累經(jīng)驗。

淺析柴油發(fā)電機組的設(shè)計:淺談電廠柴油發(fā)電機組的管理

[摘 要]結(jié)合多年來的電廠工作經(jīng)驗，先對柴油機組選型進行了分析，然后對電廠柴油發(fā)電機組的管理狀態(tài)進行了分析，最后對電廠柴油發(fā)電機組的管理改進進行了詳細的論述。

[關(guān)鍵詞]電廠柴油發(fā)電機組；管理；改進

電廠柴油發(fā)電機組出于可靠性的考慮，所采用的柴油機、發(fā)電機、控制系統(tǒng)的主件一般為進口品牌的產(chǎn)品。300MW 發(fā)電裝置選用的柴油發(fā)電機組先期為德國道依茨柴油機驅(qū)動，后期選用的是美國康明斯柴油機驅(qū)動；與 1000MW 發(fā)電裝置選用的柴油發(fā)電機組相比，300MW發(fā)電裝置選用的柴油發(fā)電機組除了功率差異，控制程序也有所不同。

1 柴油機組選型

（1）功率合適。根據(jù)使用負載來選用功率合適的柴油機組。發(fā)電機組能夠在24h之內(nèi)連續(xù)使用的最大功率我們稱之為連續(xù)功率。負載不能大于發(fā)電機組連續(xù)功率，這就要求我們根據(jù)使用負載合理預(yù)留足夠的功率。但連續(xù)功率也不應(yīng)比負載大太多，太大的情況下發(fā)電機長期處于小負荷工況下運行，燃油不能很好地燃燒，容易形成積碳，造成活塞環(huán)卡死等故障。

（2）靜音與否。靜音型柴油機組是指在發(fā)電機外安裝有一個隔音的外殼，里面安裝隔音材料。可根據(jù)使用環(huán)境進行選擇，當(dāng)需要把發(fā)電機組安放在離居住地比較近的地方時，需選用靜音型。在選用靜音型發(fā)電機組時應(yīng)注意隔音材料要耐高溫、阻燃、安裝牢固，并且外殼鐵皮應(yīng)當(dāng)足夠結(jié)實，不與機體共振產(chǎn)生二次噪音，否則達不到靜音效果。

（3）是否帶油箱。這是指柴油機組基座上是否配備油箱。配備油箱的機型機動性強，可以安放在車輛上隨時移動。

（4）無刷還是有刷。有刷是指勵磁電流通過導(dǎo)電環(huán)傳輸給轉(zhuǎn)子的發(fā)電機組。有刷發(fā)電機組不需要副繞組，所以成本相對較低。缺點是需要保養(yǎng)碳刷，碳刷磨損以后要及時更換。但在使用過程中往往不注意觀察碳刷磨損情況而導(dǎo)致磨損過度，損壞導(dǎo)電環(huán)，增加修理難度。并且當(dāng)導(dǎo)電環(huán)失圓后，會加快碳刷磨損。而無刷發(fā)電機組不需要碳刷，基本上不需要保養(yǎng)。當(dāng)只是需要做臨時應(yīng)急電源的時候可以選用有刷機組，降低設(shè)備成本。否則用在長期供電設(shè)備上，會由于碳刷磨損問題而需要修理，反而增加成本。

2 電廠柴油發(fā)電機組的管理狀態(tài)

柴油發(fā)電機組在電廠一般歸屬于設(shè)備管理部管理，只是該產(chǎn)品集成了內(nèi)燃動力機械、發(fā)電機、自動化控制和配電、繼電保護等不同的專業(yè)技術(shù)，電廠內(nèi)部沒有專門對口的技術(shù)專業(yè)與此產(chǎn)品對應(yīng)，通常的做法是由一個專業(yè)來牽頭，這個專業(yè)在不同的電廠有不同的規(guī)定，有定為機務(wù)專業(yè)的，有定為電氣專業(yè)的，有定為繼保專業(yè)的。也有電廠沒有確定牽頭的專業(yè)，產(chǎn)品各主要部件歸屬于不同專業(yè)負責(zé)，顯然這種規(guī)定是不合理、不科學(xué)、不負責(zé)任的，因為整體設(shè)備的可靠性是由相互影響和相互關(guān)聯(lián)的各部件保障的。

諫壁電廠規(guī)定為電氣專業(yè)牽頭管理，這樣做的好處在于柴油發(fā)電機組最重要的功能是在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)出滿足品質(zhì)要求和規(guī)定數(shù)量的電力，這正是電氣專業(yè)負責(zé)的領(lǐng)域。機組一旦喪失此功能，牽頭負責(zé)的電氣專業(yè)人員可以及時召集相關(guān)專業(yè)人員分析，拿出處理問題的糾正措施、預(yù)防措施，根除故障。

電廠運行部門平時對柴油發(fā)電機組的管理規(guī)程主要是例行的巡檢和定期的空載試驗。巡檢的內(nèi)容主要是機組的外觀、機油位、柴油位、冷卻水位、蓄電池電壓、控制屏上有無報警狀態(tài)的存在等內(nèi)容；空載試驗是每月在現(xiàn)場手動啟動機組，查看機組啟動的成功率、運行帶載的時間、電壓和頻率、運行的穩(wěn)定性、有無“三漏”現(xiàn)象（漏油、漏水、漏氣）等。

3 電廠柴油發(fā)電機組的管理改進

諫壁電廠在管理柴油發(fā)電機組的過程中也走過了與其他一些電廠相似的歷程，電力行業(yè)沒有像柴油發(fā)電機組應(yīng)用大戶的電信、船舶行業(yè)一樣制定自己的柴油發(fā)電機組行業(yè)技術(shù)應(yīng)用標準，基層企業(yè)沒有可參考的標準來開展工作。

接手柴油發(fā)電機組管理工作后，查閱了信息產(chǎn)業(yè)部制定的《YD/T502-2007 通信用柴油發(fā)電機組》、《YD/T1970.6-2009 通信局（站） 電源系統(tǒng)維護技術(shù)要求第六部分：發(fā)電機組系統(tǒng)》和《GB/T13032-2010 船用柴油發(fā)電機組》等標準，參考了發(fā)動機生產(chǎn)制造商美國康明斯公司應(yīng)用手冊《Application manual-liquid cooled gen-erator sets》，對照其中涉及到備用柴油發(fā)電機組保養(yǎng)檢測的內(nèi)容要求，發(fā)現(xiàn)了實際管理工作中存在的巨大差距。

在征得領(lǐng)導(dǎo)同意后，將柴油發(fā)電機組的保養(yǎng)、負載測試、自動化程序測試項目納入到每年的全廠大小修計劃中。實施的過程也充分證明了開展這些項目的必要性。

在對一臺早期安裝的 650KW 道依茨機組進行負載測試時，負載剛剛加大到 100KW 左右，就發(fā)生了發(fā)電機差動保護跳閘停機的故障，經(jīng)檢查是一相差動保護的電流互感器的極性接反導(dǎo)致了誤動，糾正極性后再次運轉(zhuǎn)加載到機組控制模塊液晶顯示為 400KW左右時發(fā)生了機組轉(zhuǎn)速明顯下降的問題，再查發(fā)現(xiàn)是機組控制模塊內(nèi)部的計量電流互感器變比設(shè)定有誤，和鉗形電流表測量值、施耐德空氣開關(guān)液晶電流值相比，模塊液晶顯示的電流值偏小，重新改變變比設(shè)定后，機組帶載運行正常。此外，在對機組進行負載測試時，發(fā)現(xiàn)機房的進風(fēng)電動百葉窗拒絕聯(lián)動打開，這種情況如果發(fā)生在應(yīng)急啟動狀態(tài)時，會造成機組因氧氣供應(yīng)量的不足而發(fā)生悶車停機的現(xiàn)象，對此及時進行了整改，完善了機房進排風(fēng)系統(tǒng)。在對另一臺道依茨機組進行自動化程序試驗時，發(fā)現(xiàn)保安母線段的一只空氣開關(guān)拒動，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該空氣開關(guān)的輔助觸點松動，傳遞到機組控制柜內(nèi)的可編程序控制器的開關(guān)狀態(tài)信號錯誤，經(jīng)調(diào)換輔助觸點后，該故障現(xiàn)象消除。

在對后期安裝的一臺 1800KW 的康明斯機組進行負載測試時，當(dāng)負載加大到 1000KW，柴油機主機水箱的注水蓋往空中噴水噴氣。取下水箱注水蓋再進行空載試運轉(zhuǎn)時，水箱直接往外噴水，噴水的高度達到 1 米。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)柴油機主機的冷卻水管與中冷器的冷卻水管位置錯接，主機的冷卻水管接到了中冷器水箱回水口，中冷器的冷卻水管接到了主機水箱的回水口，導(dǎo)致冷卻水外部循環(huán)回路堵塞，柴油機冷卻水泵提供的強大動力將冷卻水從主機水箱的注水蓋擠壓出來。將主機冷卻水管與中冷器的冷卻水管的安裝位置調(diào)換后，機組帶載至 1450KW 連續(xù)運行 10 分鐘，上述故障現(xiàn)象沒有繼續(xù)出現(xiàn)。其實，這臺機組在基建安裝調(diào)試時，是做過負載試驗的，只是負載試驗的時間較短，又是在冬天，柴油機本體沒有充分加熱，冷卻水管路上的節(jié)溫器沒有打開，冷卻水只是在柴油機機身內(nèi)部進行循環(huán)，沒有進入外部水箱循環(huán)的冷卻回路，故上述現(xiàn)象在基建階段負載試驗時沒有暴露。

4 結(jié)束語

電廠柴油發(fā)電機組不是一個擺設(shè)，是需要精心維護和管理的，良好的生產(chǎn)維護管理既可以消除設(shè)備制造過程、基建安裝過程帶來的潛在安全隱患，也可以保證設(shè)備良好的技術(shù)狀態(tài)。作為基層的設(shè)備管理人員，應(yīng)加強自身專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)能力，把設(shè)備管理好，使柴油發(fā)電機組在保安母線電源發(fā)生事故狀態(tài)時，能夠及時投運帶載，保障電廠主機的安全運行。

淺析柴油發(fā)電機組的設(shè)計:集裝箱式數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組的選擇

摘 要 通過分析集裝箱式數(shù)據(jù)中心負荷的特點及柴油發(fā)電機組功率特性以及相關(guān)規(guī)范的研究，提出了集裝箱式數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組功率選型方式。

【關(guān)鍵詞】柴油發(fā)電機組 集裝箱式數(shù)據(jù)中心 容量匹配

1 引言

模塊化集裝箱式數(shù)據(jù)中心是一種新興的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式，將整個數(shù)據(jù)中心分為若干個獨立集裝箱.各集裝箱內(nèi)設(shè)備的規(guī)模、功率負載、配置等均按照統(tǒng)一標準進行設(shè)計。隨著業(yè)務(wù)需求的變化，不斷增加獨立模塊，從而實現(xiàn)快速建設(shè)。

近年來，隨著客戶需求的不斷提高，對數(shù)據(jù)中心機房硬件方面的要求也越來越嚴格。其中，提供高度可靠的電力供應(yīng)，成為必備條件之一。為做到這一點，數(shù)據(jù)中心通常都由兩路獨立市電供電，同時由 UPS 和柴油發(fā)電機組配合，為關(guān)鍵設(shè)備提供市電中斷時的備用電源。其中UPS依靠備用電池組提供短時斷電的后備保證，而較長時間的市電中斷，則依靠柴油發(fā)電機組來提供電源。因此，柴油發(fā)電機組的正確選用，對數(shù)據(jù)中心的高可用性至關(guān)重要。

2 柴油發(fā)電機組的選用

針對上述應(yīng)用特點，我們可以從設(shè)計階段開始，就做出針對性的安排，以在經(jīng)濟合理的前提下，最大程度地提高其可靠性。

2.1 發(fā)電機組額定容量的選擇

在選擇發(fā)電機組容量時，首先需要確定的問題是機組的功率定義。按照國標 GB/T2820（等效于 ISO8528），機組的功率定額分三種，即持續(xù)功率（COP）、基本功率（PRP）、限時運行功率（LTP）以及應(yīng)急備用功率（ESP）。

對集裝箱式數(shù)據(jù)中心來說，通常都有兩路市電供電，市電的可靠性非常高，所備柴油發(fā)電機組年運行時間不可能超過500h，因此，在確定機組功率定額時，應(yīng)按限時運行功率來選擇。

2.2 UPS對柴油發(fā)電機組的影響

發(fā)電機組所帶負載中，如果非線性負載小于其額定功率的 25% 時，可以不必特別考慮其影響。而內(nèi)以數(shù)據(jù)中心內(nèi)以UPS為主的非線性負載，已經(jīng)占到了機組額定功率的 40% 甚至更高，因此在設(shè)計柴油發(fā)電機組時，必須充分考慮 UPS 的因素。UPS 對柴油發(fā)電機組的影響主要體現(xiàn)在兩方面：

2.2.1 諧波

盡管現(xiàn)在的 UPS在引入了輸入濾波器后，已經(jīng)很大程度上控制了諧波電流，但是在發(fā)電機組供電時，因其容量遠小于市電，相對而言存在比較大的內(nèi)阻，當(dāng)UPS整流器的諧波電流注入到同步發(fā)電機定于繞組中時，會使交流輸出電壓產(chǎn)生畸變。這種畸變嚴重時就可能影響發(fā)電機組本身，如調(diào)壓系統(tǒng)和/或控制系統(tǒng)的正常工作、定子線圈的過熱等，也可能影響其后續(xù)設(shè)備如 UPS 的正常工作。

解決方案除了選用輸入諧波電流小的 UPS（如12脈沖整流或高頻整流）外，在機組的選擇上，可采取的相應(yīng)措施包括：

（1）發(fā)電機勵磁系統(tǒng)采用永磁勵磁，以保證調(diào)壓器供電的穩(wěn)定。采用永磁勵磁，保證了調(diào)壓器的電源與發(fā)電機負載無關(guān)，可以有效地避免因諧波電流對主磁場的擾動而對調(diào)壓器的電源供應(yīng)產(chǎn)生的不利影響。

（2）調(diào)壓器必須采用三相均方根（RMS）檢測輸出電壓，必要時檢測回路加隔離變壓器或低通濾波器。由于諧波電流的存在，很顯然單相檢測可能導(dǎo)致調(diào)壓器誤調(diào)節(jié)。均方根（RMS）值也叫有效值，采用RMS 檢測，能有效地反應(yīng)出總電流的發(fā)熱能力，比其他檢測方式如平均值等檢測，能更準確地體現(xiàn)實際電流的效果。

（3）增大發(fā)電機容量。這是一種目前廣泛采用的行之有效的解決發(fā)電機組與 UPS 兼容問題的方法。增大容量的實質(zhì)，是通過降低發(fā)電機的內(nèi)阻，從而弱化諧波電流的不利影響。注意由于負載的有功功率并不增大，因此柴油機功率并不需要放大，而僅選用較大容量的發(fā)電機，即俗稱的“小馬拉大車”方式。

2.2.2 容性輸入特性

隨著輸入濾波器的應(yīng)用，UPS輸入功率因數(shù)提高，輸入諧波電流失真度（THDI）降低，這是一個很好的改進。但是，這種 UPS 在空載或輕載的時候，輸入特性呈容性，且功率因數(shù)非常低，甚至接近于理想的容性負載，此時發(fā)電機組的運行可能會產(chǎn)生問題。

盡管這種因UPS空載或低載時的容性特性而產(chǎn)生的問題并不必然發(fā)生，在設(shè)計時仍應(yīng)盡可能的避免這種情況的發(fā)生。首先是在 UPS的容量及使用方式選擇上，應(yīng)盡量避免使其工作在空載或低載狀態(tài)；其次，在機組投入使用時，應(yīng)考慮優(yōu)先投入感性負載，如空調(diào)等，由于UPS 可由蓄電池維持一段時間，這一點并不難做到。

3 其他需考慮的問題

確定了機組容量、數(shù)量、運行方式、技術(shù)要求等因素后，在設(shè)計階段，還應(yīng)注意以下幾個問題。

（1）集裝箱式數(shù)據(jù)中心一般采用靜音箱式油機，應(yīng)考慮采用靜音箱對油機運行容量的影響，一般要求不得超過油機額定容量的5%。

（2）發(fā)電機組應(yīng)能實現(xiàn)全自動運行，即市電故障后自動起動，自動投入，市電恢復(fù)后自動退出。機組的控制器應(yīng)具備 RS232/485 通訊接口，并采用標準Modbus 通訊協(xié)議，以便實現(xiàn)第三方集中監(jiān)控。

（3）電池的充電器應(yīng)為全自動均充/浮充充電器，并具備故障報警功能，以方便遠程監(jiān)控。在寒冷的地區(qū)，通常都應(yīng)配備自動溫控冷卻液加熱器，以使機組始終保持在適宜的溫度，保證隨時順利起動。

（4）機組應(yīng)就近布置日用油箱。

4 結(jié)束語

集裝箱式數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機的選擇關(guān)鍵在于柴油發(fā)電機與UPS負載的容量匹配。UPS 與柴油發(fā)電機容量較為接近時，兩者間匹配問題十分突出，需從 UPS 的運行工況、整流方式和柴油發(fā)電機組的工作方式、勵磁方式、額定功率等方面對柴油發(fā)電機組和UPS進行合理選型，實現(xiàn)兩者間有效的匹配工作，以保證平臺電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、連續(xù)運行。

作者單位

浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司 山東省濟南市 250022

淺析柴油發(fā)電機組的設(shè)計:消防電源選擇柴油發(fā)電機容量的思考

【摘 要】本文討論了消防電源選擇柴油發(fā)電機容量的一些思考。望有助于今后建筑電氣設(shè)計工作。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機容量；啟動順序

消防電源的備用電源，有很多選擇，在民用建筑二級以上負荷重要的備用電源選擇中，因為用城市第二獨立電源的體制關(guān)系，比較麻煩。有時一、二次工程投資很大，得不償失。我們在較多情況下，寧可選用柴油發(fā)電機作為消防電源的備用電源。反而常常符合安全可靠，經(jīng)濟合理的設(shè)計原則。而發(fā)電機容量的選擇就顯得至關(guān)重要，偏小不能滿足使用要求，偏大又不夠合理經(jīng)濟。本文將從發(fā)電機的運行狀態(tài)考慮，對合理的選擇發(fā)電機的容量，提出一些思考。

1. 基本要求

根據(jù)民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范JGJ 16-2008第6.1. 2 條，柴油發(fā)電機組的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.1 機組容量與臺數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)急負荷大小和投入順序以及單臺電動機最大啟動容量等因素綜合確定。當(dāng)應(yīng)急負荷較大時，可采用多機并列運行，機組臺數(shù)宜為2-4臺。當(dāng)受并列條件限制，可實施分區(qū)供電。當(dāng)用電負荷諧波較大時，應(yīng)考慮其對發(fā)電機的影響。

1.2 在方案及初步設(shè)計階段，柴油發(fā)電機容量可按配電變壓器總?cè)萘康?0%一20%進行估算。在施工圖設(shè)計階段，可根據(jù)一級負荷、消防負荷以及某些重要二級負荷的容量，按下列方法計算的最大容量確定：

（1）按穩(wěn)定負荷計算發(fā)電機容量；

（2）按最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。

1.3 當(dāng)有電梯負荷時，在全電壓啟動最大容量籠型電動機情況下，發(fā)電機母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的80%；當(dāng)無電梯負荷時，其母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的75%。當(dāng)條件允許時，電動機可采用降壓啟動方式。

2. 消防負荷啟動順序

（1）電氣、給排水、通風(fēng)專業(yè)的消防設(shè)施的運行均為火災(zāi)現(xiàn)場服務(wù)。火災(zāi)發(fā)生時，因為消防設(shè)備中可能含有大量異步電動機和消防電梯，若將所有消防設(shè)備同時啟動，必將產(chǎn)生極大的啟動負荷，以此選擇的發(fā)電機容量過大而造成浪費。所以，將消防設(shè)備按順序啟動，待一組負荷達到穩(wěn)態(tài)值時啟動下一組負荷是比較合適的辦法。

（2）火災(zāi)發(fā)生初期，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等消防用電，發(fā)電機約為8至20秒啟動后投入發(fā)電用量，首先保證人員疏散。待穩(wěn)定后，啟動水泵、風(fēng)機等電動機性質(zhì)的消防設(shè)施才對建筑進行自動滅火。

3. 按負荷啟動順序的影響選擇發(fā)電機容量

3.1 傳統(tǒng)的發(fā)電機容量選擇方法過于概括。本文將以較為詳細的思路介紹發(fā)電機容量的計算方法：

（1）統(tǒng)計各類二級及以上負荷，考慮平時一、二級非消防重要負荷與火災(zāi)時消防負荷之間的較大者確定發(fā)電機所帶負荷類型（后文以消防負荷為例）；

（2）對各類型負荷進行啟動順序分組，逐一對比；

（3）按最大啟動負荷啟動條件效驗發(fā)電機容量。

3.2 下面虛擬某住宅小區(qū)消防負荷，舉例詳細說明。請見虛扣統(tǒng)針表（見表1）：

3.3表中，應(yīng)急照明、變配電室、通訊機房、消防控制中心作為首先啟動的第一組設(shè)備，以保證火災(zāi)時整個消防系統(tǒng)核心設(shè)備正常運行以及人員疏散。潛污泵、消防風(fēng)機、消防水泵等動力設(shè)備作為第二步啟動的設(shè)備。消防電梯可以最后啟動作為第三步啟動的設(shè)備。第一組負荷達到穩(wěn)態(tài)時啟動第二組設(shè)備，再次達到穩(wěn)態(tài)時啟動第三組設(shè)備。

4. 發(fā)電機容量計算

4.1 計算參數(shù)：

4.2 發(fā)電機初始狀態(tài)為0；

第一步啟動負荷啟動時：加載負荷396KW、啟動負荷452.5KVA、有效峰值負荷Lp=396KW、啟動瞬態(tài)總負荷Lt=396KW、穩(wěn)態(tài)總負荷Lss=396KW；

第二步啟動負荷啟動時：加載負荷131.5KW、啟動負荷700.5KVA、有效峰值負荷Lp=131.5KW、啟動瞬態(tài)總負荷Lt=956.4KW、穩(wěn)態(tài)總負荷Lss=527.5KW；

第三步啟動負荷啟動時：加載負荷120KW、啟動負荷400KVA、有效峰值負荷Lp=300KW、啟動瞬態(tài)總負荷Lt=847.5KW、穩(wěn)態(tài)總負荷Lss=647.5KW；

滿足每次加載最大負荷運行需要發(fā)電機容量，LA=Lp/（η*Ps）=733KW

滿足穩(wěn)態(tài)總負載運行時需要發(fā)電機容量，LB=Lss/η=736KW

滿足啟動瞬態(tài)最大總負載運行需要發(fā)電機容量，LC=Lt/（η*（1+Po））=977KW

滿負荷運行預(yù)留量，Pa=20%

發(fā)電機最小選擇容量：Pe=LC=977KW

查產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)選擇1臺1400KVA容量發(fā)電機，發(fā)電機功率Re 1120KW 發(fā)電機容量Ra 1400KVA

滿足穩(wěn)態(tài)滿負荷運行時20%預(yù)留量。

校驗：最大啟動負荷時負荷（即第一步已加載負荷加第二步啟動瞬態(tài)負荷）為1153KVA，取1.2可靠系數(shù)，則：

1400KVA>1384KVA 所選機組滿足要求。

5. 結(jié)論

發(fā)電機容量選擇應(yīng)先對發(fā)電機運行狀態(tài)進行分析，對每一步驟需要的發(fā)電機容量最小值進行計算并對照，從而更準確的選擇發(fā)電機容量。