随着我国工程设计行业的发展,设计单位将越来越多地承接国外项目。第三世界国家普遍电网建设质量低,济南发电机出租中柴油发电机组是经济又实用的备用电源选择方案。

　　1 项目概况

　　国外某液化石油气(LPG)罐区项目,市政提供一路33 kV高压电源,由于电源质量欠佳,需要设置1个稳定独立的电源,以保障生产及重要负荷供电。根据负荷表,全厂计算负荷为886 kW,单台大电动机额定容量为75 kW,电动机全压起动,起动倍数K为6。根据全厂用电负荷总容量及用电设备电压等级,拟设置1台低压柴油发电机。

　　2 济南发电机出租中柴油发电机容量计算

　　根据JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》条文说明,计算发电机容量。

　　(1) 按稳定负荷计算发电机容量。

　　(1)

　　其中,PΣ为电气负荷表统计后的计算用电容量,取886 kW;α为负荷率,取1;ηΣ为负荷效率,取0.9。

　　(2) 按大的单台电动机或成组电动机起动的需要,计算发电机容量。

　　(2)

　　其中,PmKC cosφm为计算电动机起动容量中的有功部分,应修改为SmKC cosφm,Sm=Pm/cosφ;cosφ为电动机正常运行时的功率因数,取0.85;Pm为电动机额定容量,无需除以效率,如果是机械轴功率,则要考虑效率。因此,可得

　　根据项目实际情况,电动机将依次单台起动,即Pm=75 kW,ηΣ=1,全压起动时C=1,电动机起动功率因数cosφm一般取0.4。

　　(3) 按起动电动机时母线容许电压降,计算发电机容量。

　　(4)

　　其中,Pn为电动机总容量,应理解为需要同时起动电动机的大容量,可取大单台电动机容量,即Pn=Pm=75 kW;ΔE为应急母线允许的瞬时电压降,结合项目中母线的压降规定,取0.2。

　　根据JGJ 16—2008的计算方法,容量要求大的是电动机起动计算(即1 401.51 kVA),但该结果应作为发电机大容量的选择依据,如果作为选择主用功率,则造成较大的成本浪费,大原因是忽略了柴油发电机对电动机起动有适当的过载功能。

　　济南发电机出租中柴油发电机容量计算可合理考虑自身过载特性,节省投资。

　　按尖峰负荷计算发电机容量:

　　×0.75÷0.85×6=324.71 kVA

　　(6)

　　其中,KG为发电机允许短时过载系数,取1.4～1.6,与上述IEC条文相一致。

　　该公式计算方法大大降低了柴油发电机因电动机起动而要求的容量,但对比JGJ 16—2008与文献[2]中关于尖峰负荷的计算,认为文献[2]具有一定局限性。当项目区域内用电负荷较多时,很难保障柴油发电机在空载情况下起动大一台(组)电动机,即计算尖峰负荷时应考虑发电机应急母线段已带有一定量其他负荷。

　　按尖峰负荷计算发电机容量:

　　(7)

　　(8)

　　式中:P0——其余负荷的视在功率;

　　Pm——电动机额定容量,不需要再除以效率;

　　Sm——大一台电动机的起动容量。

　　因此,上述公式可以等效为

　　947.18 kVA

　　(9)

　　其中,P为Pm投运前已投入运行的负荷容量,取总计算负荷减去大一台电动机额定容量,即Pm起动前其余计算负荷均已运行;tanφ0为其余负荷的功率因数角正切值。项目设置集中无功补偿装置,功率因数0.92以上,所以tanφ0=0.42。电动机正常运行时的功率因数取为0.85。

　　文献[3]中的尖峰负荷计算均考虑了上述问题,相对更合理。另外,尖峰负荷受大一台(组)电动机容量及其起动方式影响,所以从工艺流程来讲,应尽量减少同一时间起动的电动机数量和容量;电动机全压起动如改为软起动甚至变频起动,起动容量将会大大降低。例如,75 kW的电动机采用软起动,起动倍数按3.5倍考虑,则SG2=820.99 kVA;采用变频器起动,起动倍数按1.2倍考虑,则SG2=712 kVA。

　　根据上述计算,选取发电机容量S>Sc1,按柴油发电机主用功率选择,即发电机组能够在24 h之内连续使用的大功率,P=1 000 kW(S=1 250 kVA)。应严格区分主用功率与备用功率,主用功率下的发电机可以每12 h内有1 h过载10%运行,过载容量即为备用功率;以备用功率为选择依据的发电机不允许过载,且运行时间也有明确规定“每年运行500 h,多连续运行300 h。”在主要和备用功率之间,一般只关注功率大小和是否能过载,其实运行时间也是重要的选择依据。该项目所在地电网建设落后,柴油发电机的使用频率很高甚至长期连续使用,该情况下考虑了柴油发电机的基础功率(连续功率),即在稳定负荷下,发电机可长期运行的功率,以此标准选择的发电机能较好地适应基础建设落后的地区。

　　结合该项目的实际情况,发电机按主用功率并考虑15%发展裕量,可以选择1 200 kW(1 500 kVA)或按连续功率考虑,选择1 088 kW(1 360 kVA)。

　　上文中介绍了济南发电机出租中柴油发电机容量计算方法。提出选择发电机应从稳定负荷、尖峰负荷及母线压降方面考虑,额定容量应符合设备实际运行的特点,从而确保柴油发电机的使用状况和使用寿命。