重康动力（深圳）有限公司

摘要： 本文从工程应用角度，系统阐述柴油发电机组的功能设计要求（自启动、带载运行、自动调节、自动控制及模拟试验）、性能与结构要求（运行、启动、设备保证值及降噪）、安装规范（空间布置、排气燃油冷却系统、电气设备、接地与接线）及调试验收标准，为发电机房工程的设备选型、安装施工与验收提供完整技术依据。

 

一、 功能设计要求

 

柴油发电机组作为备用或应急电源，其核心功能是确保在市电中断后快速、可靠地投入运行并稳定带载。其基本外形与组成如图1所示。

1. 自启动功能
（1）启动时间与成功率：接到启动指令后，15秒内一次启动成功，60秒内完成三次试启动循环，自启动成功率不小于98%。
（2）启动成功的判定标准：机组达到额定转速，发电机在额定电压下稳定运行2～3秒，并具备首次加载条件。

2. 带负载稳定运行功能
（1）首次加载能力：自启动成功后，允许首次加载不低于50%额定负载，首次加载后60秒内带满负载运行；负载不低于20%额定容量时允许长期稳定运行。
（2）连续运行能力：柴油发电机组在功率因数0.8的额定负载下稳定运行24小时，其中须有8小时满载运行（100%额定功率输出）。发电机允许15秒的1.5倍过载运行。

3. 自动调节功能
（1）电压调节：空载电压整定范围95%～105%，线电压波形正弦性畸变率不大于5%。稳态电压调整率≤0.5%（单机），瞬态电压调整率δu≤+20%～-15%。
（2）频率调节：稳态频率调整率±1%可调，瞬态频率调整率≤5%（电子调速器），频率稳定时间＜3秒。
（3）波动率要求：电压、频率波动率≤0.5%（负载25%～100%渐变），≤0.25%（负载0～25%渐变）。
（4）突加/突减负载性能：空载时突加20%额定负载，母线电压0.2秒后不低于75%额定电压，电压恢复至±3%以内不超过1秒。突减20%负载时，升速不超过额定转速的10%。
（5）不对称负载适应性：在三相对称负载0～75%范围内，任一相增加不大于25%的阻性负载（该相总电流不超额定值）时，线电压最大值（或最小值）与三相平均值之差不超过平均值的5%，温升不超额定工况水平。

4. 自动控制功能
自动化柴油发电机组属无人值守型，就地控制柜应具备与远方计算机系统的通讯接口，协议开放。其基本功能如图2所示。
（1）母线电压自动连续监测；
（2）自动程序启动、远方启动、就地手动启动；
（3）运行状态自动检测、监视、报警、保护；
（4）自动远方停机、就地手动停机、机房紧急手动停机；
（5）蓄电池自动充电（具内外部切换功能）及电压监测；
（6）冷却水预热。

5. 模拟试验功能
备用状态下，应能模拟母线电压低至25%额定电压或失压状态，使机组快速自启动并带交流事故保安负荷运行。

 

图1  柴油发电机组外形模型图

图2  柴油发电机组控制系统功能框图

 

二、 性能及结构要求

 

1. 运行与启动要求
（1）发电机组应能在12小时内连续满容量运行。运行方式选择开关至少具备“自动”、“手动”、“零位”三个位置，正常处于“自动”热备用状态。
（2）为保证自启动快速性和成功率，应通过冷却水预热使机组处于热态。
（3）电启动蓄电池应具备冲击放电倍率高、自放电率小、维护量小的特性，浮充装置具备在线式小电源浮充恒流型自动充电功能。蓄电池容量须满足连续启动9次（每次≥6秒）的用电量。

2. 设备性能保证值
（1）发电机出口三相短路持续3秒，不发生绕组、铁芯等有害变形。
（2）柴油机承受1.2倍超速运行时不发生有害变形。
（3）平均故障间隔期（MTBF）≥3000小时（1500r/min）。
（4）不更换主要零件情况下的保用期不少于20000小时，或发货日起不超过一年（以先到为准）。
（5）稳态和暂态电压、频率调整精度满足本规范要求。

3. 降噪要求（户外集装箱型）
集装箱式发电机组采用标准集装箱结构，具备超高性能，抵达现场后可立即使用，缩短调试周期。其外形如图3、图4所示。
（1）整体采用标准集装箱焊接工艺，防腐防锈处理，内部配置齐全，空间大，维护方便。
（2）抗压抗变形能力强，可应对频繁起吊及运输压力。
（3）有效防雨防水，铰链、锁、螺栓均为不锈钢，装设防海浪、防雨水侵入装置。
（4）箱体前后及两侧开门，便于日常维护和检修。
（5）内部设隔音吸音材料，有效防止噪音传播。
（6）集成化程度高，便于转运，不损坏内部设备。

 

图3  静音箱发电机组左侧图

图4  静音箱发电机组右侧图

 

三、 安装要求与调试验收标准

 

1. 安装注意事项与空间利用
（1）机房须有足量新鲜空气供燃烧及冷却，必要时安装通风管道及强制风系统。
（2）排烟管道应用隔热材料包扎，消音器及大部分排烟管宜置于机房外。
（3）机房布置应满足设备运送、安装、服务及维护的空间需要，容纳发电机组、日用油箱、控制柜（自动转换柜及并联柜）、排烟系统、通风及消声系统。

2. 设备及各部件安装（如图5所示）
（1）排气系统：法兰连接加石棉垫圈，排气管出口打磨，波纹管不得受力，排烟管外侧包保温材料。
（2）燃油/冷却系统：包括储油罐、机油箱、冷却水箱、电加热器、泵、仪表和管路的规范安装。
（3）电气设备：小容量机组控制箱直接安装在机组上；大容量机组控制屏固定于地面基础或隔离控制室。500kW以下随机配套控制箱和励磁箱，500kW以上由生产商提供控制屏。金属桥架安装应符合电缆桥架工艺标准。

3. 接地系统与接线要求
（1）发电机中性线（工作零线）与接地母线用专用地线及螺母连接，螺栓防松装置齐全并设标识。
（2）发电机本体和机械部分的可接近导体均与保护接地（PE）或接地线（PEN）可靠连接。
（3）高压发电机组采用接地电阻柜连接，示例如图6所示。
（4）电源回路、控制回路电缆敷设符合工艺标准，馈电线两端相序须与原供电系统一致。
（5）配电柜和控制柜接线正确，紧固件牢固，开关、保护装置型号规格符合设计要求。

4. 调试与验收流程
（1）绝缘测试：兆欧表测试馈电线路及相间、相对地绝缘电阻，阻值须大于1MΩ（或0.5MΩ）。1kV及以上线路直流耐压试验2.5kV（或2.4kV），时间15min，泄漏电流稳定无击穿。
（2）无负荷试车：手动启动柴油发电机无负荷试车2小时（或1小时），检查转向、机械转动、供油、机油压力、冷却水温、转速控制。
（3）空载试验：无负荷试车合格后，进行4小时（或2小时）空载试验，检查机身和轴承温升。
（4）加热系统检测：冷却水和机油加热系统自动启停功能（低于15℃启动加热，达30℃停止）。
（5）保护性能检测：模拟机油压力低、水温高、过电压、缺相、过载、短路等信号，机组应立即保护动作并报警。
（6）补给装置检测：手/自动切换至自动，人为放水/油至低液位，系统自动补给至高液位后自动停止。
（7）核相与联动调试：用相序表对市电与发电机电源核相，相序一致。人为切断市电，主用机组在设计时间内自动启动并向负载供电；恢复市电后自动停机。
（8）试运行验收：按备用电源分配方案进行负荷试验，发电机组和电气装置连续运行24小时无故障，方可交接验收。

 

图5  发电机房设备及部件安装示例

图6  柴油发电机组电阻接地示意图

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总结

柴油发电机组的技术规范应围绕功能完备性、性能可靠性和安装规范性三大核心展开。功能层面须满足自启动（15秒成功率≥98%）、带载（首次加载≥50%、24小时运行含8小时满载）、自动调节（电压/频率调整率、波动率、突加突减响应）及自动控制与模拟试验等指标；性能与结构层面须确保热备用状态、蓄电池九次启动容量、MTBF≥3000小时及集装箱式降噪防雨等要求；安装调试层面须严格执行排气/燃油/冷却系统安装规范、接地保护（中性线与PE可靠连接）、绝缘测试（≥1MΩ）、保护联动及24小时带载试运行验收。本规范可作为发电机房工程设计、招标采购、施工安装及竣工验收的最低技术要求，实际应用中应根据项目具体情况进行补充细化，并优先采用制造商提供的高质量产品及配套服务。

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