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新闻主题	高压柴油发电机性能要求与配置

 

摘要：高压柴油发电机通常指输出电压为6kV、10kV或更高电压等级的发电设备，这几种电压等级在电力行业中被称为中压，但是在柴油发电机组行业中通常称其为高压，这样的说法是为了更好的区分380V的低压发电机组。高压柴发因其高功率输出、低传输损耗、调压精度高，动态性能好，电压波形畸变小等特点，广泛应用于工业、数据中心、医院、矿山等场景。

 

一、高压柴发的主要性能特征

 

1、高压输出

（1）电压等级：通常为6kV、10kV或更高，直接匹配高压电网或负载设备，减少变压环节的损耗。

（2）频率稳定性：输出频率需严格控制在50Hz/60Hz±0.5%以内，确保与电网或负载同步。

2、高功率容量

（1）功率范围：单机功率可达500kW~5MW，甚至更高，满足大型工业设备或备用电源需求。

（2）短时过载能力：具备110%~150%短时过载能力，应对突加负载（如电机启动电流冲击）。

3、高效率与低油耗

（1）综合效率：高压机组因减少变压损耗，整体效率（发电+传输）通常高于低压机组。

（2）燃油消耗率（BSFC）：先进机型可达190~220g/kWh，需符合ISO 3046标准。

4、快速启动与负载响应

（1）启动时间：冷启动至满载时间≤15秒（带预热系统），满足应急电源需求（如医院、数据中心）。

（2）电压调整率：突加/突卸负载时，电压波动≤±2.5%，频率波动≤±1%。

5、高可靠性与冗余设计

（1）并联运行能力：支持多机组并联，提升系统冗余和容量扩展性。

（2）控制系统冗余：双控制系统、自动切换逻辑，确保故障时无缝衔接。

6、环保与低排放

（1）排放标准：满足国三、欧III、Tier 3 Final等标准，采用SCR、DPF等技术降低NOx和颗粒物。

（2）噪音控制：全封闭静音箱设计，1米处噪音≤75dB(A)（需符合GB/T 2820规范）。

      高电压柴油发电机组目前主要应用于数据中心，预计2028年全球数据中心用柴油发电机市场空间达834亿元，受益于AIDC趋势，单机容量及价值量提升。据测算，2024-2028年全球数据中心用柴油发电机需求量CAGR为6%，市场规模CAGR亦为6%。具体基于全球数据中心新增装机总量、柴油发电机渗透率、单机容量、冗余系数、价值量等假设。同时，贝哲斯咨询报告显示，2024-2028年全球柴油发电机规模从1526亿元预计增至1986亿元，下游应用广泛，其中数据中心用柴油发电机在终端需求比例预计为40%。

全球数据中心用高电压柴油发电机市场空间测算(2023-2028年；单位：台/亿元)

 

二、高压柴发的核心配置要求

 

1、发动机（柴油机）

（1）品牌与型号：选用康明斯（Cummins，如图1所示）、珀金斯（Perkins）、MTU、沃尔沃（Volvo）等高压专用柴油机。

（2）冷却方式：强制水冷（闭式循环），确保高功率下散热稳定。

（3）调速系统：电子调速（电子喷射或共轨技术），精度±0.25%。

2、发电机（交流发电机）

（1）类型：无刷同步发电机，励磁方式为永磁（PMG）或自励（AVR）。

（2）绝缘等级：H级（180℃）及以上，适应高温环境。

（3）防护等级：IP23（防尘防溅）或IP54（工业防尘防水）。

3、控制系统

（1）自动化功能：自动化柴油发电机组基本结构如图2所示，支持自动启动/停机、负载切换、故障诊断（如低油压、超速保护）。

（2）通信接口：标配RS485/Modbus协议，可选集成SCADA或IoT远程监控。

4、冷却系统

（1）散热器：独立循环散热，带高温报警和自动保护功能。

（2）环境适应性：配置预热器（-40℃启动）或高温散热增强（50℃环境运行）。

5、燃料系统

（1）油箱容量：主油箱支持8~24小时连续运行，外接油箱需防爆设计。

（2）过滤系统：双级燃油过滤（粗滤+精滤），防止高压泵堵塞。

6、排气与消音

（1）消音器：两级膨胀式消音，降低排气脉冲噪音。

（2）柔性连接：不锈钢波纹管减震，避免振动传递至建筑结构。

7、并联与保护装置

（1）同步装置：自动同步并机控制器（如DEIF、ComAp品牌）。

（2）保护功能：逆功率保护、短路保护、差动保护（针对高压侧故障）。

8、安装与维护

（1）基础设计：混凝土基座+减震垫，承重需≥机组重量的1.5倍。

（2）通风要求：进风量≥机组散热风量的1.2倍，避免热空气回流。

（3）维护周期：每500小时更换机油/滤清器，年检绝缘电阻（≥10MΩ）。

 

 

图1  康明斯高压发电机组实物图

图2  高电压柴油发电机组结构示意图

 

三、国标规范要求

 

● GB/T 26218.1-2010 污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分：定义、信息和一般原则

● GB 50169-2006电气装置安装工程接地装置施工及验收规范

● JB/T 8194内燃机电站名词术语

● JB/T 10303-2001工频柴油发电机组技术条件

● GB 146.1标准轨距铁路机车车辆限界

● GB 146.2标准轨距铁路建筑限界

● GB 311.1-2012绝缘配合第1部分：定义、原则和规则

● GB 755-2008旋转电机定额和性能

● GB/T 2423.16-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验J及导则：长霉

● GB/T 2820.1-2009往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分：用途、定额和性能

● GB/T 2820.4-2009往复式内燃机驱动的交流发电机组第4部分：控制装置和开关装置

● GB/T 2820.5-2009往复式内燃机驱动的交流发电机组第5部分：发电机组

● GB/T 2820.6-2009往复式内燃机驱动的交流发电机组第6部分：试验方法

● GB/T 2820.10-2002往复式内燃机驱动的交流发电机组第10部分：噪声的测量(包面法)

● GB/T 2820.12-2002往复式内燃机驱动的交流发电机组第12部分：对安全装置的应急供电

● GB/T 2900.20-1994电工术语高压开关设备

● GB 3906-20063.6 kV 40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备

● GB/T 6072.1-2008往复式内燃机性能第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求

● GB/T 7354-2003局部放电测量

● GB/T 11022-2011高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求

● GB/T 13306标牌

● GB 14711-2013中小型旋转电机通用安全要求

● GB/T 16927.1-2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求

● GB/T 20136-2006内燃机电站通用试验方法

 

四、高压柴发的功能要求

 

1、高压柴油发电机性能要求

（1） 制造商提供燃油及润滑油的油箱，在不补给的条件下，发电机额定功率输出最短运行时间为3小时。

（2）污染环境限值：满足GB/T31038相关要求。

（3）高压发电机组在负载过载10％时，应能正常运行1小时。

（4）高压发电机组不得有漏水、漏油、漏气现象。

2、高压发电机组的启动和停机

（1）蓄电池启动，配置电源浮充模块，并自动控制对蓄电池进行充电。启动装置由厂家配套提供。高压发电机组在常温下应能在3次内启动成功。蓄电池的容量，保证将冷态柴油发电机连续启动6次以上。高压发电机组两次启动的时间间隔为10s，高压发电机组的自启动成功率应不低于99%。蓄电池厂家为埃克塞德阳光系列电池、美国海志、荷贝克电池。

（2）高压发电机组手动/自动启动；

（3）高压发电机组应有手动紧急停机和事故自动紧急停机功能。

3、高压发电机组保护功能

（1）发动机发生轻故障（如冷却水温高、机油温度高、机油压力低、过负荷、启动失败等）应发出光、声告警，并允许手动或自动停车。

（2）发动机发生重大故障（如冷却水温过高、机油温度过高、机油压力过低、超速等）应立即自动紧急停机，并发出声、光告警。

（3）发电机在差动、过电流、供电母线短路、断相、电压过高、失压、失磁、高频、逆功率及燃油高低油面处于限制位置时应自动跳闸，并发出声光报警信号。

（4）发电机调压装置、保护装置由厂家配套提供，应具有以下功能：其高压柜上的测量仪器仪表显示各高压发电机组运行的电力参数（电压、电流、频率、功率、功率因数、电度等）；具备发电机保护功能：接地、差动、过流、短路、逆功率、欠压、过压、跳闸等保护功能。应具有发动机显示报警，各缸排气温度和发电机定子、轴承温度功能。

（5）高压发电机组应设有良好的专用减震装置，应按工程耐地震的要求，满足基本烈度的需要。

（6）发动机超速保护应具有机械和电子双重保护措施。

4、高压发电机组控制功能

（1）控制屏应采用微机控制，应用液晶或数字方式显示电流、电压、频率、水温、油压、转速、功率因数等。控制系统具有多台高压发电机组的自动同期及并联运行控制功能，保证发电机的有功功率及无功功率的自动分配功能，对燃油系统、润滑系统、冷却系统、调速调压、加热预供等辅助设备进行全方位监控和调整。

（2）高压发电机组控制器捷克科曼（COMAP）控制器或英国深海（DEEP SEA）或丹麦德弗（DEIF）控制器。

（3）显示功能：显示发电机运行参数，包括：三相输出电压、三相输出电流、三相功率因数、输出频率、无功补偿值、发电量、母线/市电电压、母线/市电频率、电瓶电压、并联同步相位差、并联同步电压差、并联同步频率差、转速、运行时间、柴油机水温、柴油机油压、柴油机油温、发动机转速，润滑油油压，冷却水水温、水位，燃油液位、高压发电机组运转时间等。

（4）报警功能：发动机转速、润滑油油压、冷却水水温、水位、输出电压、输出电流、输出电源频率等参数超限时报警，出现任何故障，控制器面板应有报警指示，并留有历史记录。

（5）蓄电池自动浮充功能：由全自动浮充充电器对发动机起动及控制保护用的蓄电池浮冲，确保高压发电机组良好的应急状态。

（6）当环境温度不满足起动条件时，高压发电机组有预热装置，且能根据环境温度自动控制。高压发电机组在就地设有手动紧急停机装置。

（7）控制柜应具备安全连锁保护装置（如润滑油低压停机、超速停机等）。控制柜内的元器件（转换开关、继电器、端子等）要采用国内知名品牌电器。电机及控制柜应设自动除潮加热器系统。

（8）高压发电机组设有RS232/RS485等标准通讯接口，免费开放通讯协议，通讯协议为BACnet.、Modbus、 LonWorks.、TCP/IP等协议，支持遥控、遥信、遥测等三遥功能。

5、互联网实时监测功能

      发电机组应配备一套实时监测系统，只需要一台电脑或者手机和互联网连接就可以通过互联网获得所需要的柴油发电机的现场运行状态进行实时监测，掌握运行数据的变化，实时的提醒、实时的防控。查询发电机的电压、电流、频率、功率因数、功率。电池电压、机油压力、水温等数据，在服务器后台进行数据分析，当发生异常情况及时报警。

 

总结：

高压柴油发电机通常指的是输出电压在6kV到15kV之间的机组，这跟常见的低压发电机不同，应用场景可能更偏向工业或者大型设施。在选型方面，应优先选择本地有服务支持的品牌，降低后期维护难度；高压柴发并网需符合GB/T 2820、IEC 60034等标准，并取得当地电网准入许可。至于其他方面，建议在选型阶段委托专业工程师进行负载分析、短路计算及系统集成设计，以确保配置科学性与可靠性。

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