柴油发电机的单机额定容量和功率计算公式

　　摘要：随着经济的发展，高层、超高层建筑以及大型公共建筑越来越多，康明斯发电机组的操作也越来越普及。康明斯发电机组具有起动迅速、结构紧凑、占地面积小、工程量小、维保使用简单等特性，在工程建筑中作为后备电源或应急电源的首选装备。柴油发电机组的规划涉及建筑功能要点、 建筑消防和人员疏散要求、建筑装备用电需求等多方面的要点。本文介绍了康明斯发电机组的作用操作要求，结合布置实例细说了施工图中康明斯发电机组的容量计算。在工程布置中除按稳定负荷计算发电机组容量外，还应复核发电机组母线允许压降和尖峰负荷对电源质量的影响，以保障柴油发电机组的供电可靠性。

　　      根据JGJ 16—2008《民用建筑电气布置规范》第6.1.2条，柴油发电机组的选择应符合以下规定：

　　（1）机组功率与台数应根据应急负载大小、投入顺序以及单台发电机最大启动功率等条件综合确定。当应急负荷较大时，可采用多机并机运行，机组台数宜为2～4台。

　　（2）在举措及初步布置阶段，柴油发电机组容量可按配电变压器总功率的10%～20%进行估算。在施工图布置阶段，可根据一级负载、消防负载以及某些重要二级负荷的容量，按下列举措计算的发电机组最大功率确定：

　　（3）当有电梯负载时，在全电压起动最大功率笼型发电机情形下，发电机组母线电压不应低于额定电压的80%；当无电梯负载时，其母线电压不应低于额定电压的75%。当条件允许时，发电机可用降压启动方式。

　　      柴油发电机组是一种常用的备用电源设备，其容量的正确计算对于满足电力需求至关重要。

　　      一般康明斯发电机组铭牌标称的输出容量分为后备功率（Standly Power）、常载容量（Prime Power）和持续容量（Consecution Power）。

　　      备载容量定义为发电机组在规定的修理周期之间和规定的环境要素下能够持续运行300h，每年最多500作业小时的最大功率。备用功率定义示意图如图1所示，等同于国标和ISO标准中的限时运转功率（LTP），一般适用于通信、楼宇等负荷变化较多的偶然应急工况。

　　      常载容量定义为在规定的维修周期之间和规定的环境因素下，每年可能运转的时数不受限制的某一可变容量序列内存在的最大容量。备载容量定义示意图如图1所示，等同于国标和ISO标准中的基础功率（PRP），通常适用于厂矿、军队等负荷变化较少的经常运行工况。

　　      持续容量定义为在规定的修理周期之间和规定的环境条件下，每年可能运转的时间不受限制的某一恒定功率序列内存在的最大容量。等同于国标和ISO标准中的连续功率（COP），一般适用于作为电站或与大电并网使用等负载变化极小的连续运转工况。

　　      对于康明斯发电机组的运用，在确定康明斯发电机组功率定额时目前普遍按照常载功率来采用。 

　　     柴油发电机组的功率是指其可以供应的最大容量。功率的计算需要考虑到实际使用的负荷需求以及装置的可靠性。以下是一些常载的柴油发电机组容量计算手段。

　　      首先，确定需要供电的负荷型号和容量需求。根据负载的类型（如发电机、空调、照明等），查找其额定功率。然后，将所有负荷的额定容量相加，得到总容量需求。为确保发电机组能够满足负载需求，通常会将总容量需求的1.2倍作为柴油发电机组的功率。

　　      首先，确定需要供电的负荷型号和额定电流。根据负载的额定电流，将所有负荷的额定电流相加，得到总电流需求。然后，根据电压（通常为220V或380V）计算总容量需求。最后，将总功率需求的1.2倍作为康明斯发电机组的容量。

　　      容量因数是指负载所需的有功功率与视在功率之比。根据负载的容量因数，可以通过以下公式计算柴油发电机组的容量：

　　      需要注意的是，柴油发电机组的功率通常以千瓦（kW）为单位。在实际运用中，还需要考虑到负荷的启动电流、容量因数的变化以及康明斯发电机组的可靠性等要素。

　　      在施工图阶段，可根据已有的配电干线负载、单台最电网动机功率等来计算所需的柴油发电机组的功率。通常应急电源只设单台发电机组，其功率大小按应急负荷大小和发电机容量等要素综合考虑确定。在施工图阶段可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负载功率，按下述步骤计算并选取其中功率最大值，若有条件可使用专业的计算软件装置。

　　       按稳定负荷计算时，需要输入的参数为发电机总负荷计算功率西宁发电机厂家，所带负载的综合效率以及发电机额定功率因数。其中后两项软件给定了常用的默认值，用户可以随时修改。点击计算，就可以生成计算结果，如图3所示。

　　     按尖峰负荷计算计算时，需要输入数据具体有“最大的单台发电机或成组发电机的启动容量Sm”，或者也可以输入Sm的有功容量和无功功率。如果知道Sm直接输入就可以，后两项不用再输入。如果不知道Sm数值，可以通过给定后两项参数来计算Sm以及生成发电机的视在功率。如图4所示。

　　      按发电机母线允许压降计算时，输入参数详细是导致发电机最电网压降的发电机的最大启动功率。其它数据软件已经给了默认值，用户可以自行修改。如图6所示。

　　      康明斯发电机组的额定容量是在外界大气压力为101.325 kPa、温度为20℃、相对湿度为50%的状况下，保证能连续运行12 h的容量（包括超负荷110%运行1 h）。如持续运转时间超过12h，则应按90%额定容量操作。如气压、气温、湿度与上述规定不一样，应对康明斯发电机组的额定功率进行修正。

　　      某住宅小区地上有两栋一类高层住宅建筑，地下室为康明斯车库。根据当地供电部门要求，由市政提供两路10 kV电源供电，并设置柴油发电机组作为备用电源。当一路电源出现损坏时，另一路电源不应同时受到故障。10 kV电源发生损坏时，15 s内自起动应急柴油发电机组，以保证一、二级负荷的供电要点云南发电机厂家。康明斯发电机组外观通常如图7所示，实物安装设计如图8所示。

　　      施工图负荷计算书中消防负荷为430.9 kW，非常消防负荷为273.7 kW。因此，按稳定负荷中消防负载的功率来选择一台512 kW柴油发电机组，cosφ=0.8，由式（1）得发电机组容量为

　　      该项目最大发电机功率为90 kW，其启动功率Sm=KPm/cosφ，其中Ka=6.5，cosφ=0.7，计算得Sm=6.5×90/0.7=835 kVA。另K=0.95，Kc=1.4，由式（2）得，发电机组容量为

　　      根据计算结果，Sc?Sc?，康明斯发电机组容量Sci=576 kVA满足尖峰负荷对柴油发电机组的要点。

　　      该项目最电网动机功率为90 kW，Ka=6.5，cosφ=0.7，计算出起动容量Sm=6.5×90/0.7=835 kVA。另△U=0.2，Xa=0.2，则由式（3）得，发电机组容量为

　　      柴油发电机组容量Sc?=668 kVA时，满足发电机组母线允许压降的要点。该项目所在地区为非高海拔地区，同时康明斯发电机组未要求连续运行12 h，故无需按90%的长久运行容量来修正康明斯发电机组的额定容量。

　　      根据上述计算结果可知，SG3SG1且SG3SG2，故采取668 kVA柴油发电机组。

　　      某商业综合体总建筑面积约为30万m2，建筑防火分类为I类高层建筑，选取多路10 kV进线布置，其中当一组电源出现故障时，另一组电源应不应同时受到故障。为保证一级负荷中特别重要负载的供电可靠性，设置应急康明斯发电机组作为备用电源福建康明斯发电机。

　　      施工图负荷计算书中，消防负载为950 kW，非消防负载为1750 kW。因此，按稳定负载中非消防负载的功率来采用一台2000 kW康明斯发电机组，cosφ=0.8，由式（1）得，发电机组容量为

　　      该项目最电网动机功率为110 kW，Ka=6.5，cosφ=0.7，计算出起动容量Sm=6.5×110/0.7=1021 kVA。由式（2）得，发电机组功率为

　　      柴油发电机组容量Sc?=692 kVA时，满足尖峰负载对柴油发电机组容量的要求。

　　      该项目最大发电机容量为110 kW，K，=6.5，cosφ=0.7，计算出起动容量Sm=6.5×110/0.7=1021kVA。由式（3）得发电机组功率为

　　      柴油发电机组功率Sc?=816 kVA时，满足发电机组母线允许压降的要求。

　　      该项目所在地区为非高海拔地区，同时康明斯发电机组未要求持续运转12 h，故无需按90%的长久运转容量来修正柴油发电机组的额定容量。根据上述计算结果可知，ScSc且SciSc?，故选取2250 kVA柴油发电机组。

　　      对于规划案例二，是选用一台2000 kW的柴油发电机组，还是选取两台1000 kW的康明斯发电机组，需要对其经济性进行考虑。

　　      以柴油发电机组为例，单台2000 kW柴油发电机组价格约为260万元；单台1000 kW柴油发电机组价格约为100万元。因此，选择单台柴油发电机组比选取两台康明斯发电机组高出60万元。

　　      单台2000 kW柴油发电机组机房面积约为40 m2;两台1000kW柴油发电机组机房面积约为75 m2。两台1000 kW康明斯发电机组的机房面积几乎为单台2000 kW柴发机组的机房面积的2倍。

　　      综上所述，两种柴油发电机组规划途径均有利有弊，一种前期投入高，但降低了机房的面积；另一种前期投入相对少，但增加了机房的面积，可能对商业的销售面积以及车位数量有危害。柴油发电机组设计措施的选用，应根据项目的整体运营及业主的实际使用需求来决定。

　　       随着大型公共建筑的发展，作为备用电源的康明斯发电机组，更应保证其设计的可靠性和稳定性。在工程规划中，除按稳定负荷计算出发电机组容量外，还应复核发电机组母线允许压降和尖峰负载对电源质量的影响，以保障作为备用电源的柴发机组的供电可靠性。康明斯发电机组的功率还可以根据特定行业或运用的要点进行计算。例如，在建筑工地上操作的柴油发电机组，其容量需要考虑到工地装置的容量需求以及起动电流；而在医院等特殊场所操作的康明斯发电机组，其功率需要满足重要装置的供电要点，确保正常运转。柴油发电机组功率的计算需要综合考虑负载的容量需求、电流需求、功率因数以及特定应用的要点。通过合理计算柴油发电机组的容量，可以确保装置能够提供足够的电力，并保证电力装置的可靠性和稳定性。

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