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电动机配备柴油发电机时选择功率的必要常识 |
康明斯柴油发电机组的容量大小，除要满足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。本文讨论了消防电源选择柴油发电机容量的一些思考，望有助于今后建筑电气设计工作。
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一、电动机启动电流的影响
1、康明斯发电机母线上的已接负荷的影响。也就是说，康明斯发电机母线上的启动负荷应该等于已接负荷与电动机启动容量之和，单单考虑电动机的启动容量是错误的。具体工程实践中，这一点最容易被一些设计人员所忽略，许多技术文献对于已接负荷的影响，常常也避而不谈或是涉及较浅。
2、康明斯发电机不同的励磁及调压方式，对发电机组容量选择也将产生重大影响。
3、康明斯发电机至电动机之间配电线路电压降的影响。亦即，康明斯发电机端子电压等于电动机端子电压与线路压降之和。
4、许多文献认为，电动机应按容量大小而顺次启动，以此减小康明斯发电机容量。但在国家标准图集和工程图纸中，这种电动机顺次启动的二次电路图又极少见到。更何况，顺次启动也往往与一些消防控制要求相矛盾。因此建议，减小康明斯发电机容量，不宜依靠电动机顺次启动这种方法。
5、电动机启动容量达最大值是瞬间的，因此，可以不考虑两台及以上电动机的同时启动，对康明斯发电机造成冲击的问题。
二、基本要求
根据民用建筑电气设计规范JGJ16-2008第.2条，柴油发电机组的选择应符合下列规定∶
发电机组容量与台数应根据应急负荷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，可采用多机并列运行，发电机组台数宜为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。
在方案及初步设计阶段，柴油发电机容量可按配电变压器总容量的10%一20%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二级负荷的容量，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。
当有电梯负荷时，在全电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方式。
三、消防负荷启动顺序
1、电气、给排水、通风专业的消防设施的运行均为火灾现场服务。火灾发生时，因为消防设备中可能含有大量异步电动机和消防电梯，若将所有消防设备同时启动，必将产生极大的启动负荷，以此选择的发电机容量过大而造成浪费。所以，将消防设备按顺序启动，待一组负荷达到稳态值时启动下一组负荷是比较合适的办法。
2、火灾发生初期，火灾自动报警系统等消防用电，发电机约为8至20秒启动后投入发电用量，首先保证人员疏散。待稳定后，启动水泵、风机等电动机性质的消防设施才对建筑进行自动灭火。
3、按负荷启动顺序的影响
传统的发电机容量选择方法过于概括。本文将以较为详细的思路介绍发电机容量的计算方法∶
（1）统计各类二级及以上负荷，考虑平时一、二级非消防重要负荷与火灾时消防负荷之间的较大者确定发电机所带负荷类型（后文以消防负荷为例）。
（2）对各类型负荷进行启动顺序分组，逐一对比；
（3）按最大启动负荷启动条件效验发电机容量。
四、发电机容量计算
下面虚拟某住宅小区消防负荷，举例详细说明。通常应急照明、变配电室、通讯机房、消防控制中心作为首先启动的第一组设备，以保证火灾时整个消防系统核心设备正常运行以及人员疏散。潜污泵、消防风机、消防水泵等动力设备作为第二步启动的设备。消防电梯可以最后启动作为第三步启动的设备。第一组负荷达到稳态时启动第二组设备，再次达到稳态时启动第三组设备。
计算参数∶
发电机初始状态为0；
第一步启动负荷启动时∶加载负荷396KW、启动负荷、有效峰值负荷Lp=396KW、启动瞬态总负荷Lt=396KW、稳态总负荷Lss=396KW；
第二步启动负荷启动时∶加载负荷、启动负荷、有效峰值负荷Lp=、启动瞬态总负荷Lt=、稳态总负荷Lss=；
第三步启动负荷启动时∶加载负荷120KW、启动负荷400KVA、有效峰值负荷Lp=300KW、启动瞬态总负荷Lt=、稳态总负荷Lss=；
满足每次加载最大负荷运行需要发电机容量，LA=Lp/（n*Ps）=733KW
满足稳态总负载运行时需要发电机容量，LB=Lss/n=736KW
满足启动瞬态最大总负载运行需要发电机容量，LC=Lt/（n*(1+Po))=977KW
满负荷运行预留量，Pa=20%
发电机最小选择容量∶Pe=LC=977KW
查产品技术参数选择1台1400KVA容量发电机，发电机功率Re 1120KW 发电机容量Ra 1400KVA
满足稳态满负荷运行时20%预留量。
校验∶最大启动负荷时负荷（即第一步已加载负荷加第二步启动瞬态负荷）为1153KVA，取可靠系数，则∶
1400KVA>1384KVA所选发电机组满足要求。
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