柴油发电机容量选择计算知识讲解

数据中心机房柴油发电机组容量选择和计算在规模较大的数据中心机房,数台甚至十几台柴油发电机并列运行的情况越来越多。

在市电中断时,柴油发电机除在最快的时间内能自起动外,还应该最大限度的满足应急负荷的起动及供电容量要求,若容量选择小,电动机起动时电压降过大,容量选得过大,则运行经济效益差。

文中探讨了该如何选择单台柴油发电机的容量,选用几台柴油发电机并列才能既满足系统的应急要求,又不造成容量的浪费的问题。

柴油发电机是内燃发电机的一种,它以柴油为一次能源,柴油机为原动机,它有如下几个特点：①燃料价格便宜,容易保存②构造简单,辅助设备少③起动迅速,带负荷和停机的动作时间短④操作维护简单、方便。

正是因为上述特点,柴油发电机在数据中心的使用范围也越来越广泛。

随着数据中心机房规模的逐步扩大,高级别配电系统的数据中心机房也在成比例的增加,由于A级机房要求供电系统不能中断,所以,在规模较大的数据中心机房,数台甚至十几台柴油发电机并列运行的情况越来越多。

在市电中断时,除在最快的时间内能自起动外,还应该最大限度的满足应急负荷的起动及供电容量的要求,若容量选择小,电动机起动时电压降过大。

容量选得过大,则运行经济效益差。

那么,该如何选择单台柴油发电机的容量呢?选用几台柴油发电机并列才能既满足系统的应急要求,又不造成容量的浪费呢?1、柴油发电机的功率（1）持续功率（COP）（恒定负荷持续运行）COP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组以恒定负载持续运行,且每年运行时间不受限制的最大功率。

（2）基本功率（PRP）（变负荷持续运行）PRP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组以可变负载持续运行,且每年运行时间不受限制的最大功率。

（3）限时运行功率（LTP）LTP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,机组每年运行时间可达500h 的最大功率。

（4）应急备用功率（ESP）（变负荷限时运行）ESP为在商定的运行条件下并按照制造商的规定进行维护保养,在市电中断或在试验条件下,机组以可变负载运行且每年运行时间可达200h的最大功率。

数据中心机房柴油发电机组容量选择和计算数据中心机房柴油发电机组容量选择和计算柴油发电机是内燃发电机的一种，它以柴油为一次能源，柴油机为原动机，它有如下几个特点：1、燃料价格便宜，容易保存；2、构造简单飞，辅助设备少；3、起动迅速，带负荷和停机时间短；4、操作维护简单、方便。

正是因为上述特点，柴油发电机在数据中心的使用范围也越来越广泛。

随着数据中心机房规模的逐步扩大，高级别配电系统的数据中心机房也在成比例的提高，由于A级机房要求供电系统不能中断，所以，在规模较大的数据中心机房，数台甚至十几台柴油发电机并列运行的情况越来越多。

在市电中断时，除在最快的时间内能自起动外，还应该最大限度的满足应急负荷的起动及供电容量要求，若容量选择小，电动机起动时电压降过大，容量选得过大，则运行经济效益差。

那么，该如何选择单台柴油发电机的容量，选用几台柴油发电机并列才能既满足系统的应急要求，又不造成容量的浪费呢？本文就将对此问题进行探讨。

一、柴油发电机的功率柴油发电机组在我们国内是用主用功率即连续功率来标称的，发电机组能够在24小时之内连续使用的最大功率我们称之为连续功率，而在某一时段内，标准是每12个小时之内有1个小时可在连续功率的基础上超载10%，此时的机组功率就是我们平时所说的最大功率，即备用功率。

在数据机房的配电系统中，我们都是按照连续功率来选择发电机的容量的。

二、选择柴油发电机的必备条件选择柴油发电机的必要条件如下：1、安装现场的环境温度、湿度和海拔高度，当使用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、柴油发电机供电负荷总容量。

需要所有柴油发电机供电负荷的容量，包括装机容量，负荷系数，功率因数。

电动机负荷还要给出台数、效率、起动电流倍数等参数；3、起动顺序。

⑴按照负荷的重要性分出起动的先后顺序；⑵按照负荷大小及起动电流大小，同样重要的电动机容量大、起动电流大的优先。

⑶系统允许的电压降，常用电气设备端子的电压偏差允许值见下表名称允许值（%）名称允许值（%）电动机照明正常情况下+5~-5 一般工作场所+5~-5少数远离变电所+5~-10 远离变电所的小面积工作场所+5~-10应急照明、安全特低电压供电的照明+5~-10道路照明+5~-5电动机起动时，其端子电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩，且在起动时，配电母线上的电压应符合下列要求：①电动机不频繁起动时，不宜低于标称电压的85%（数据中心机房在柴油发电机供电时，电动机属于不频繁起动的情况）；②配电母线上未接照明或其他对电压下降敏感的负荷时，不应低于标称电压的80%；③配电母线上只有电动机时，可按照保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机，还应保证接触器线圈电压不低于释放电压（从产品样本中可以查到，查不到样本时，可按照70%考虑）。

柴油发电机选型计算公式
柴油发电机的选型计算主要涉及功率、负载、工作时间等方面的考虑。

以下为一种常见的柴油发电机选型计算公式：
发电机容量（kW）= 载荷功率（kW）/ 功率因数
其中，载荷功率（kW）= 额定负载功率 ×预计的负载率
其中，负载率可以根据实际需求进行估算，一般为0.7-0.8之间。

同时，在进行选型计算时，还需考虑工作时间和备用容量。

备用容量（kW）= 预计的备用率 ×载荷功率
其中，备用率一般为10-20%之间。

最终选型计算结果还需综合考虑柴油发电机生产商提供的技术数据和建议，以确保选型满足实际需要并具备足够的可靠性和经济性。

因此，在具体选型时建议咨询专业人士以获得准确的计算及选型建议。

有一工程，消防计算总负荷为200kva，其中最大一台设备为消防水泵，其电动机为55kw，380v，98a，直接启动电流倍数为7倍。

试问，如果该水泵采用（1）全压启动，（2）星-三角降压启动，那么柴油发电机的容量分别选择多大？答1：S=(P-Pm)/n+PmkCcosφm(1/cosφ)（1）S=(200X0.8-55)/0.75+55X7X1X0.4X(1/0.8)=332.5选350KV A发电机（2）S=(200X0.8-55)/0.75+55X7X0.67X0.4X(1/0.8)=269选300KV A发电机答2：Sg=(S*cosφ-Pe)/tgφ+1.732*Uq*Iq其中：Sg—发电机容量(kV A);S—总负荷(kV A);cosφ—功率因数,取0.8;Pe—最大一台电动机额定容量(kW);Uq—最大一台电动机起动电压(kV);全压起动时,Uq=Un;星-三角起动时,Uq=0.58*Un.Un为系统额定电压(kV);Iq—最大一台电动机起动电流(A);全压起动时,Iq=kq*Ie;星-三角起动时,Iq=0.33*kq*Ie.kq为电动机全压起动倍数,Ie为电动机额定电流(A);(1)全压起动时,Sg=(200*0.8-55)/0.75+1.732*0.38*7*98=591.51kV A(2)星-三角起动时,Sg=(200*0.8-55)/0.75+1.732*0.58*0.38*0.33*7*98=226.89kV A*Sg=(S*cosφ-Pe)/tgφ+1.732*Uq*Iq？？？这个公式不太正确，因为：一、(S*cosφ-Pe)/tgφ显然不对头，tgφ应为COSφ。

二、星-三角起动时，应该取消“1.732*0.58*0.38*0.33*7*98”中的系数0.58。

答3：Sed=Sjs+1.732U*Ied*(Kqd*k-1)（1）全压：Sed=200+1.732*0.38*98*(1*7-1)=587KV A选用应为劳斯莱斯机组：S=587/0.9=652KV A,选型为P625E（2）星三角：Sed=200+1.732*0.38*98*(0.33*7-1)=284KV A选用应为劳斯莱斯机组：S=284/0.9=316KV A,选型为P330E出题者解答：（1）水泵全压启动时，Sf=Sy+Sq=（200-1.732*0.38*98）+1.732*(1*0.38)*(7*98)=587KV A。

1?引言现代高层建筑中，选择柴油发电机组作为备用电源，已属司空见惯；关于其容量确定的理论文章，也屡见于报刊。

但在实际工程应用中，许多设计人员仍有茫然无序、颇费周折之感。

到底如何快而准地计算发电机容量，一直都是值得探讨的重要课题。

本文将着重以一段QBASIC电脑编程，较简便地解决这一问题。

2?基本原理2．1发电机容量首先要满足稳定计算负荷需要，这包括消防负荷和保证负荷两部分。

在民用建筑中，设置柴油发电机组，通常首先是作为消防用电设备的备用电源。

市电停电，即联锁开启发电机组。

但市电停电概率远大于火灾概率，开启机组并不就意味着火灾发生。

非消防时，开启的发电机组仅仅负担应急照明等小部分负荷，若对其他非消防的重要负荷（属三类负荷时的生活泵、客梯、裙房照明等，称为保证负荷）无法顾及，则必将造成机组空置、资源浪费。

为此，进行低压配电系统图设计时，在满足火灾时消防负荷需要的前提下，还必须考虑停电而非火灾时，发电机对保证负荷的供电。

一种做法是，将保证负荷集中挂接在发电机应急母线段上，消防时，由火灾信号将保证负荷的总开关分励脱扣。

总之，应分别计算消防负荷和保证负荷，以二者较大值作为确定发电机组容量的依据，从而同时满足消防部门及建设方的相应要求。

消防负荷如何正确计算应引起重视。

大中型民用建筑，往往由地下室、裙房及数个塔楼组成，包含了多个防火分区。

确定发电机容量、进行消防负荷计算时，显然不能盲目地将所有消防用电设备同时计入。

推荐的计算原则是，只考虑一个防火分区发生火灾（正如水消防一样），亦即，不认为两个及以上的防火分区同时发生火灾。

通常，消防泵作为固定负荷必须计入，而消防电梯、防排烟风机、应急照明等负荷计入多少，则要视其在某防火分区火灾时投入服务的负荷大小而定。

显然，确定发电机容量，应以最不利的一个防火分区发生火灾时，同时投入运行的消防负荷为准。

2．2柴油发电机组的容量大小，除要满足上述稳定计算负荷需要外，还必须进行电动机启动时的电压降校验，即启动任一电动机时，其端子容许电压降应在规定范围之内。

浅析柴油发电机容量计算及选择摘要：本文简述了柴油发电机计算容量的选择，并用实例探讨了容量选择时应注意的事项。

关键词：发电机容量计算;稳定负荷;母线压降;容量选择;暂态电抗;电动机启动倍数一、引言随着我国城市化进程的推进，城市必将出现越来越多的高层建筑，柴油发电机作为重要的自备应急电源之一，也必将得到更广泛的使用。

如何选择发电机，就显得至关重要。

二、柴油发电机组选择的基本规定及柴油发电机组容量的确定根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）第6.1.2条，柴油发电机组的选择应符合下列规定：1机组容量与台数应根据应急负荷的大小和投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合确定。

当应急负荷较大时，可以采用多机并列运行，机组台数宜为2~4台。

当受并列条件限制，可实施分区供电。

当用电负荷谐波较大时，应考虑其对发电机的影响。

2在方案及初步设计阶段，柴油发电机的容量可按配电变压器总容量的10%~20%进行估算。

在施工图设计阶段，可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量，按下列方法计算的最大容量确定：1）按稳定负荷计算发电机容量；2）按最大的单台电动机或成组电动机启动的需要，计算发电机容量；3）按启动电动机时，发电机母线允许电压降计算发电机容量。

3当存在电梯负荷时，在全压启动最大容量笼型电动机情况下，发电机母线电压不应低于额定电压的80%；当无电梯负荷时，其母线电压不应低于额定电压的75%。

当条件允许时，电动机可采用降压启动的方式。

4多台机组时，应选择型号、规格和特性相同的机组及配套设备。

5宜选用高速柴油发电机组及无刷励磁交流同步发电机，配自动电压调整装置，选用的机组应装设快速自启动装置及电源自动切换装置。

但笔者在翻阅《工业与民用配电设计手册》第三版时，发现其对柴油发电机组容量的选择略有不同。

《工业与民用配电设计手册》在第二章第六节中提到：（1）应急电源一般只设一台机组，其容量按应急负荷大小和启动大的电动机容量等因素综合考虑确定。

柴油发电机组的容量计算1 柴油发电机组的使用要求通常，设置自备柴油发电机组的情况有1)为保证一级负荷中特别重要的负荷。

2)用电负荷为一级，但从市电获取第二电源有困难或技术经济不合理。

柴油发电机组的容量计算，在设计中除按稳定负荷计算发电机容量外，还应复核发电机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。

2 柴油发电机组的容量计算在施工设计阶段，可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要二级负荷的容量，按下列方法计算并选择选择其中容量最大值。

1 按稳定负荷计算发电机容量：2 按尖峰负荷计算发电机容量3 按启动电动机时母线容许电压降计算发电机容量3 设计实际以7#变电所柴油发电机容量选择为例，7#变柴发应急段计算负荷如下表所示：根据负荷表推算，总设备容量970.6kW，常用容量513.28kW，其中最大电动机负荷容量为132kW，直接启动启动电流按7倍额定电流计算，对机组容量要求计算如下：3.1 按稳定负荷计算发电机容量7#变电所柴发应急段负荷计算书中常用容量P∑为513.28kW，柴油发电机额定功率因数cosφ=0.8，η∑=0.82。

根据公式计算得发电机容量为SG1=513.28/0.82/0.8=782.44kVA。

3.2 按尖峰负荷计算发电机容量该项目最大电动机容量为132kW，直接启动启动电流按7倍额定电流计算，电动机额定功率因数cosφ=0.89，计算得起动容量Sm=7x132/0.89=1038.2kVA。

根据公式计算得发电机容量为SG2=0.95/1.4x1038.2=704.49kVA。

3.3 按启动电动机时母线容许电压降计算发电机容量该项目最大电动机容量为132kW，启动电流按7倍额定电流计算，计算出启动容量Sm=1038.2kVA，△U=0.2，Xd=0.2。

根据公式计算得发电机容量为SG3=0.8/0.2x0.2x1038.2=830.56kVA。

4 结果发电机组的最终容量Se≥MAX(SG1，SG2，SG3)= 830.56KVA。

计算目的：某热电厂装有两台200MW 机组，设置一台640kW 柴油发电机组作为事故保安电源。

原＃1机组烟气脱硫工程时保安电源已利用该柴油发电机组的部分裕量，本期＃2机组烟气脱硫工程时拟继续利用剩余的40kW 裕量。

本计算书的目的是通过计算确定该方案是否可行。

柴油发电机组容量的选择和校核方法，现行“厂用电技规（DL/T 5153-2002）”与“电力工程设计手册”略有不同，本计算书拟分别按两种方法计算和校核。

一、“技规”方法 1．容量选择 见附表一。

2．按发电机带负荷起动一台最大容量的电动机时过负荷能力校验 公式：5.1)25.1(P K s DMq jsK Se −+≥式中：Se －发电机额定容量，为800kV A Sjs －计算负荷，为704.85kV AP DM －最大电动机的额定功率，为30kW Kq －最大电动机的起动电流倍数，取6 K －换算系数，取0.8 则：kVAkVA 9.6035.130)8.0625.1(85.704800=−×+>满足规程要求。

则P js －计算负荷的有功功率，为606.17kW 4．最大电动机起动时母线上的电压水平校验满足规程要求。

则：α－柴油发电机组的功率配合系数，取1.10 P X －柴油机实际输出功率，为704kW 式中：公式：3．持续1小时运行状态下输出功率校验 P DM －最大电动机的额定功率，为30kWKq －最大电动机的起动电流倍数，取6 Se －发电机额定容量，为800kV A ηG －发电机的效率，为93.8%附表一：保安负荷统计满足规程规定的不低于额定电压的75%的要求。

XP K S SU dDMqeem '25.1+=kWGjsP 70424.646938.01.117.6061.11.1<=××=ηαXd'－发电机的暂态电抗（标么值），0.23939.025.180080023.0306=+=×××m UηαGjsXP P1.1≥成组起动的电动机和静止负荷容量(kW)单独起动的电动机连续运行短时运行容量序号负荷名称＃1机组＃2机组＃1机组＃2机组#1机组#2机组投入时间状态备注1顶轴盘车油泵电机3030 2火焰监测冷却风机14.814.83辅助油泵电机30304主油箱排油风机0.750.755单元UPS1001006网控UPS旁路电源57控制蓄电池直流屏电源50508动力蓄电池直流屏电源25259网控浮充电交流电源4010锅炉房0m热工配电箱电源303011锅炉房配电箱室热工配电箱电源646412除氧给水热工配电箱电源151513循环水凝汽器热工配电箱电源151514高低加热工配电箱303015热网热工配电箱252516热网DCS控制柜电源151517电动执行机构电源252518热控POS1柜0019热控POS2柜0020DCS电源转换2号柜0021电子设备间220V交流总电源柜003成组起动的电动机和静止负荷容量(kW)单独起动的电动机连续运行短时运行容量序号负荷名称＃1机组＃2机组＃1机组＃2机组#1机组#2机组投入时间状态备注22主厂房事故照明38.6338.3923柴油机浮充电装置电源0.224柴油机冷却水加热器电源425烟囱照明 4.626电梯191927给水泵润滑油泵电机（定速） 2.2 2.228给水泵起动油泵电机（定速） 2.2 2.229给水泵起动油泵电机（调速） 3.5 3.530ATS柜蓄电池充电电源1131干式变通风电源3224V直流浮充电电源33电子设备间热网控制柜电源1515346KV接地检测电源2235一期脱硫旋转负荷1336 一期脱硫电动门负荷21.4936消防泵90手动起动37二期脱硫成组起动负荷 6.138二期脱硫静止负荷2039二期搅拌电机2440二期电梯12连续负荷与短时负荷小计239.98181.84375375.49 54304成组起动的电动机和静止负荷容量(kW)单独起动的电动机连续运行短时运行容量序号负荷名称＃1机组＃2机组＃1机组＃2机组#1机组#2机组投入时间状态备注成组起动负荷小计61.5566.45静止负荷小计178.43113.39连续负荷与短时负荷合计421.82375.2584合计∑P881.065Sjs=0.8×∑P704.85Pjs=0.8×0.86×∑P606.1735二、“手册”方法1．计算长期连续运行所需要的容量 P C =∑P D K 1+∑P J K 2Q C =∑P D K 1 tg ϕD + ∑P J K 2 tg ϕJ 式中：∑P D －连续运行的电动机额定功率之和，为212kW ∑P J －连续运行的静止负荷之和，为291.82kW K1、K2－系数，分别为0.9和0.32 K 1 tg ϕD －运算系数，为0.53 K 2 tg ϕJ －运算系数，为0.24 则：P C =0.9×212+0.32×291.82=284.18(kW) Q C =0.53×212+0.24×291.82=182.40(kvar))(68.33740.18218.28422kVA SC=+=2．计算成组起动所需要的容量（1）考虑严重情况，发电机已带一台机组的成组起动负荷和静止负荷，达到稳定运行后，再投入另一台机组的成组起动负荷和静止负荷。