柴发机组选购原则、设置要求和功率计算

柴油发电机组的功率选择一直是困扰发电装备选用者的难题，买大了经济不划算造成了资金浪费，买小了带不起负荷更是得不偿失。因此，怎么样抉择实用自己用电需求的供电装备成了购置前必须讨论的课题。特别是对于第一次选取发电机组的用户康明斯公司官网，在选择发电机组上有什么标准或者说基本配置是不清楚的，现在我们就拿柴油发电机组来说，它的选用标准包含了外观要点、绝缘电阻和绝缘强度、相序要点、柴油发电机维持准备运转状态要求、自动起动供电和自动停机的可靠性查验、自动启动成容量等方面的标准。康明斯公司通过分述数据中心用电负荷的优点及柴发机组容量特征以及相关规范的探讨，提出了参数中心柴油发电机组选取原则、功率确定方法以及计算公式。

      针对参数中心的柴发机组运用优点，康明斯公司可以从布置阶段开始，就做出关于性的安排，以在经济合理的前提下，较大程度地提高其可靠性。图1是参数中心室内机型运用案例，图2是参数中心室外超静音机型运用案例。

      在选取柴发机组时应充分考虑柴发机组的综合性能和经济指标，提供商的敬业精神、地理位置和实际专业程度，提供商是否具备售后服务举措，如抢修车、专用机具等。然后再考虑所选发电机组功率与用电负载容量是否匹配。

      通常以柴油发电机组额定功率ｘ0.8=用电装置功率来选型发电机组容量为好。若有大中型电动机则还需考虑 2~5倍的起动电流。若发电机组详细用于对UPS充电，则必须根据UPS的实际情形作一次专业咨询，然后再决定发电机额定功率。

      按柴发机组持久持续运行输出容量能满足全工程大计算负荷选择，并应根据负载的重要性确定发电机组应急发电机组功率。柴油机连续进行的输出功率，通常为标定功率的0.9倍。

      常用柴发机组台数的设置通常为2台以上，以保证供电的持续性及适运用电负荷曲线的变化。发电机组台数多，才可以根据用电负载的变化确定投入发电机组的进行台数，使柴油机经常是在经济负荷下运行，以减小燃油消耗率，减轻发电成本。柴油机的佳经济运行状态是在标定功率的75%-90%之间。为保证供电的连续性，常用发电机组本身应考虑设置应急发电机组，当进行发电机组故障检修或停机查看时，使发电机组仍然能够满足对重要用电负载不间断地持续供电。

      较基础的手段就是计算全部备用负载的容量，公式如下：

      柴油发电机组所带负荷中，如果非线性负荷小于其额定容量的25%时，可以不必特别考虑其影响。而内以数据中心内以UPS为主的非线性负载，已经占到了发电机组额定容量的40%甚至更高康明斯发电机配件厂家，因此在布置柴发机组时，必须充分考虑UPS的条件。UPS对柴发机组的影响详细体现在两方面∶

      尽管现在的UPS在引入了输入滤波器后，已经很大程度上控制了谐波电流，但是在发电机组供电时，因其容量远小于电网，相对而言存在比较大的内阻，当UPS整流器的谐波电流注入到同步发电机定于绕组中时，会使交流输出电压产生畸变。这种畸变严重时就可能危害发电机组本身，如调压系统和/或控制系统的正常工作、定子线圈的偏热等，也可能影响其后续装置如UPS的正常作业。处置方案除了选择输入谐波电流小的UPS（如12脉冲整流或高频整流）外，在发电机组的选用上，可选择的相应方案包括∶

      发电机励磁系统采用永磁励磁，以保证调压器供电的稳定。采取永磁励磁，保证了调压器的电源与发电机负载无关，可以有效地防止因谐波电流对主磁场的扰动而对调压器的电源提供发生的不利危害。

      调压器必须采用三相均方根（RMS）检测输出电压，必要时检测回路加隔离变压器或低通滤波器。因为谐波电流的存在，很显然单相检查可能致使调压器误调整。均方根（RMS）值也叫高效值，选用RMS检验，能高效地反应出总电流的发烫能力，比其他检验步骤如平均值等检测，能更准确地体现实际电流的效果。

      这是一种目前广泛选取的行之有效的处理发电机组与UPS兼容问题的方法。增大功率的实质，是通过减少发电机的内阻，从而弱化谐波电流的不利影响。注意因为负载的有功功率并不增大，因此柴柴发容量并不需要放大，而仅选用较大容量的发电机，即俗称的“小马拉大车”步骤。

      随着输入滤波器的应用，UPS输入功率因数提高，输入谐波电流失真度（THDI）减少，这是一个很好的改良。但是，这种UPS在空载或轻载的时候，输入特征呈容性，且容量因数非常低，甚至接近于理想的容性负载，此时发电机组的运转可能会产生问题。

      尽管这种因UPS空载或低载时的容性特点而产生的问题并不必然出现，在设计时仍应尽可能的防止这种情形的产生。首先是在UPS的功率及使用教程选择上，应尽量防止使其工作在空载或低载状态；其次，在发电机组投入操作时，应考虑优先投入感性负载，如空调等，因为UPS可由蓄电池维持一段时间，这一点并不难做到。

（2）发电机组自动起动后第3次失败时，应发出启动失败信号，设有应急发电机组时，过程起动装置应能自动地将启动指令传递给另一台应急发电机组。

（5）接自控或遥控的停机指令后，发电机组应自动停机，对于市电市电并用的应急发电机组，当市电恢复正常后，柴油发电机应能自动切换或自动停机，其停机程序停机增长时间应符合产品技术因素规定。

（1）装配现场的环境温度、湿度和海拔高度，当操作环境的温湿度和海拔高度超过发电机的额定值时，发电机需要降容使用；

（2）柴油发电机供电负载总容量。需要所有柴油发电机供电负载的功率，包括装机容量，负荷系数，容量因数。电动机负载还要给出台数、效率、起动电流倍数等参数；

      柴油发电机的配套件除供应商所供应的外，还有一些是选用件，如燃油箱、市电充电器、燃油输油管等。懂得怎样去选取这些附加件是十分必要的。

（1）发电机组燃油箱的储油量应能供应发电机组满负载持续运转8小时以上，尽量防止在发电机组运行时往油箱里加油。

（5）电网转换开关分手动和自动（简称ATS）两种。若你的柴油发电机作为备有电源操作，则必须在电源的输入点设备大电转换开关。严禁依靠临时接线的办法及记忆操作的方案向负荷输入自备电源。由于一旦出现自备电源擅自并网（简称倒送电），则会造成人员伤亡、装备毁坏的严重后果。转换开关的安装准确与否，要得到当地供电部门的查看认可，方可投入使用。

      集装箱柴发机组基本结构如图3所示。在确定了柴发机组容量、数量、运行方式、技术要求等条件后，在设计阶段，还应注意以下几个问题。

（1）集装箱式数据中心一般选取低噪声式柴发，应考虑选择超静音对柴发运转容量的危害，一般要点不得超过柴发额定容量的5%

（2）发电机组应能实现全自动运转，即电网事故后自动启动，自动投入，大电恢复后自动退出。发电机组的操作界面应具备RS232/485通讯接口，并选用标准Modbus通讯协议，以便实现第三方集中监控。

（3）电池的充电器应为全自动均充/浮充充电器，并具备事故报警功用，以方便远程监控。在寒冷的地区，一般都应配备自动温控防锈水加热器，以使发电机组始终保持在适宜的温度，保证随时顺利起动。

      固定式柴发机组基本构成如图4所示。在柴发机组使用前，应进行装配与联接。柴油发电机组安装时，应注意以下事项：

（1）安装地点需通风良好，发电机端应有足够的进风口，柴油机端应有良好的出风口。出风口面积应大于水箱面积1.5倍以上。

（2）安装地的周围应保持清洗，防止在附近放置能发生酸性、碱性等腐蚀性气体和蒸汽的物品。有因素的应配置灭火设备。

（3）若在室内使用，必须将排气管道通到室外，管径必须≥消声器的出烟管直径，所接之管路的弯头不宜超过3个，以保证排气畅通，并应将管子向下倾斜5--10度，避免雨水注入;若排烟管是垂直向上装配的，则必须加装防雨罩.

（4）基础采取混凝土时，在安装时须用水平尺测其水平度，使发电机组固定于水平的基本上。发电机组与基本之间应有专用防振垫或用底脚螺栓。

（5）发电机组外壳必须有可靠的保护接地，对需要有中性点直接接地的发电机，则必须由专业人员进行中性点接地，并配备防雷设备，严禁利用电网的接地设备进行中性点直接接地。

（6）发电机与电网的双向开关必须十分可靠，以防倒送电。双向开关的接线可靠性需经过当地供电部门的查看认可。

     对于数据中心的用户，柴油发电机选购的关键在于柴油发电机与UPS负荷的容量匹配。UPS与柴油发电机容量较为接近时，两者间匹配问题十分突出，需从UPS的运行工况、整流方式和柴发机组的工作方法、励磁方式、额定功率等方面对柴油发电机组和UPS进行合理选型，实现两者间高效的匹配工作发电机，以保证平台电力装置的稳定、可靠、连续运转。