康明斯动力设备（深圳）有限公司

       例如：某些非授权经销商会把柴油机功率作为发电机组功率来误导用户，柴油机100kw就能发电100kw这样的机器是不存在的，作为备用电源，柴油机也是有备用功率的，最大负载下柴油机无法长时间运转，通常只能用1小时，所以发电机组有了1小时功率与12小时功率的说法。不管您是备用还是常用，柴油机功率肯定是大于发电机的（通常行业准则中比例为10~20%），只要有足够的功率，发电机才能负载运转。

一、设计安装规范

      安装发电机组前，我们要根据安装规范来设计如何安装。

（1）机房建筑应获得批准；

（2）机组的功率应符合环保报建及环境影响；

（3）对以下方面作出控制，符合相应规范：

● 机房燃油符合相应规范（GB50045-95）；

● 机组噪声符合《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）、《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）；

● 机组尾气排放符合《大气污染物排放标准》（GB44-27-2001）；

● 电气安装符合《国家电气安装规范》（GB50055-93/JGT16-92）；

二、发电机组选型及设计

      康明斯可以使用具有专业的计算软件以帮助客户进行正确的发电机组选型，有关该软件的详细信息请与康明斯当地代理联系取得。为了更好地理解软件里所使用的公式、计算及一些相关联的因素，请了解以下一些在发电机选型时必须考虑的内容：

1、计算公式

      一台发电机组是由发动机和发电机组成的，然而由于其各自的性能和特性的不同，所以在成套发电机组后，把它们作为一个系统来整体考虑是非常有必要的。其公式如下：

● 负载因素=%时间百分比x%负载百分比

● %时间百分比=在某一负载下运行的时间/总的运行时间

● %负载百分比=某一实际负载/发电机组额定功率

● 总的负载因素=P_pa/P

      举例：对于一台备用额定功率1000kw的发电机组（即P=1000），在连续运行的24小时内，800kw运行机了13小时，900kw运行了1小时，1000kw运行了1小时，500kw时运行了6小时，300kw时运行了3小时。

      根据以上公式可以算出这24小时内的总负载因素为：L.F.=（800*13+900*1+1000*1+500*6+300*3）/（24*1000）=67.5%

 2、功率定义

       康明斯发电机组的功率分为备用功率、常用功率和连续功率。定义如下：

（1）Standby Power（备用功率)

● 每年运行时间不超过500小时

● 在一定的运行周期内，发电机组的负载是变化的，可连续运行12小时

● 不能超载运行和不能与市电并网运行

      典型应用：建筑物的备用电源（如上述例题中所述的运行工况)

（2）Prime Power（常用功率)

● 无运行时间的限制（可以按每年24*365小时计算)

● 在全部的运行周期内，发电机组的负载是变化的，并且总的负载因素不超过70%每运行12小时允许超载10%运行1小时

      典型应用：与电网并联运行调峰、热电联产等

（3）Continuous Power（连续功率)

●无运行时间的限制（可以按每年24*365小时计算)

●在100%恒定负载不限小时数连续运行，或者在变化的负载下运行，总的负载因素70-100%。

      典型应用：发电站及与电网并联运行、基载运行模式、热电联产等

      在进行发电机组选型及计算时，必须清楚地了解发电机组的实际应用及可能的运行负载状况，正确选择按以上功率定义的发电机组。

3、功率修正

      现场环境条件对发电机组输出功率的影响

（1）海拔

      当海拔高度超过1000m时，每超过100m将会使功率下降1%。具体有关的修正值请与Cummins代理联系。

（2）环境温度

      当发电机的进风温度超过40°C时需要对输出功率进行修正。

      盐雾或其它腐蚀性的元素会破坏发电机绕组的绝缘而引起发电机的故障，在这种环境下工作的发电机在制造时需要对绕组进行特别防护。

（3）湿度

      除非发电机完全密封，否则潮湿的空气会在发电机上凝结露水，运行中的发电机组由于机器温度的升高和空气的流通可以避免凝结水的形成。当在高湿度的环境情况下，当机器处于停机状态时，建议在发电机上加装一个防潮加热器以使温度高出环境温度5℃。

（4）灰尘

      通过冷却风扇带入的灰尘（如铁屑、沙子等）会伤害到发电机，造成短路。同时这些灰尘堆积到一起也容易吸收空气中的水份而使发电机受潮。如果发电机在这种环境中工作，通常需用加装发电机的进风过滤装置，制造厂可以提供这些装置供选择。

4、发电机组的性能要求

（1）瞬态响应能力（如图1）

      任何时候，当对在稳态运行中的发电机组进行加载或卸载时，发动机的转速、电压和频率都会发生一个瞬时的变化，然后又恢复到稳态运行状态。这种变化的幅度取决于瞬时加载的有功和无功功率大小，同时也与发电机电压调节器的设定、发电机的总容量、动态特性、系统中其它负载性质有关。一般的工业应用可以接受30%的瞬态电压降，但有些敏感性的负载只可接受比较小的瞬态电压降（如UPS，医疗设备，变速器等）。

（2）瞬态响应的标准

      不同的国家具有不同的此类标准，有些行业可能要求发电机组能接受一步加载100%的能力。ISO8528-5规定了瞬态反应的标准，共分4个性能等级，如下表：

      在发电机组选型时，必须考虑加载过程及其瞬态的响应能力，大多数的涡轮增压带中冷却器的四冲程发动机都不能接受一步突加100%的负载，所以请确保所选择的发电机组能满足实际应用中负载的需求，图2所示是ISO528-5-G3要求的发电机组加载能力，根据发动机的BMEP及现场的负载大小可得知加载的步骤和次数。

     注：当系统可承受的瞬态频率和电压降没有特别要求或符合NFPA 110标准时，康明斯发电机组可承受100%负载一次投入。

      首先，通过TMI找到发动机的BMEP（Brake Mean Effective Pressure）值，单位为Bar或Psi如果负载的大小位于“First Load Step”曲线以下，则可以一步完成这个加载过程。例如：1000kw的发动机的BMEP为16.42Bar，可以查到发动机可以一步加载的最大功率为50%左右的额定功率（即500kw），瞬态的电压、频率变化和恢复时间等参数符合ISO8528-5 G3的要求。

（3）电压调节

      电压调节器是决定电压/频率变化和恢复时间的一个重要部件。在当负载增加时来维持发电机电压于一个恒定的值。

（4）10秒启动

      对于非并联运行的发电机组，在接到启动信号后，要在10秒内完成启动并达到额定的转速，同时具备带负载的条件，必须做到如下：

① 启动蓄电池必须有足够大的容量并且处于完全充满电的状态。

      注：不同的环境温度可能会需要不同的蓄电池规格。

② 如果是空气启动方式，则必须具有足够的压缩空气和最小100psi（689.5kPa）的压力2.燃烧空气进气温度至少应为21°C（70°F)。

③ 缸套水加热器必须保持缸套水温在32°C（90°F)以上。

④ 清洁的燃料已经准备妥当。

⑤ 发电机的转动惯量没有超过标准的康明斯发电机的要求。

三、负载分析

1、负载的类型

 （1）线性负载

      线性负载是指电流和电压加上负载后波型呈正弦波，包括：

① 白炽灯

② 电阻加热器

③ 电动机

④ 同步电动机

⑤ 电磁设备

⑥ 变压器（非饱和状态)

（2）非线性负载

      电流和电压的波型为非正弦波的负载为非线性负载，主要包括：

① 可控硅整流系统（如图3)

◇ SCR系统应用于直流马达，交流变频驱动（VFD）等，通常SCR系统需要大容量的发电机，直流马达的速度变化会引起发电机输出功率因数的变化。

◇ 当发电机的功率因数在0.6~0.7的时候会提供更大的电流。

◇ 成型绕组的线圈可以提供更高的机械支撑强度，以承受由于SCR负载引起的浪涌电流对线圈的冲击，并且较低的发电机温升也可补偿由于SCR负载产生的热量。

◇ 由于发电机组是一个有限容量的电源，SCR会引起发电机的电压和电流波形失真严重，电流的波形失真会引起系统设备的谐波共振，并使马达和发电机的线圈发热。

◇ 当系统计划使用SCR设备时，必须让制造厂知道使用的电源是有限容量的发电机组。

◇ 当SCR负载容量不超过康明斯发电机组容量的66%时，可确保发电机组正常运行和避免由于谐波使发电机过热。

② UPS

◇ UPS能在电力中断时提供其储存的电力，发电机的大小必须满足UPS的容量，而不是UPS所带的负载容量。

◇ 对于6脉冲整流器需选用80度温升的连续功率的发电机，并需更好一级的电压调节器。

◇ 对于12脉冲整流器需选用105度温升的连续功率的发电机和H级绝缘。

◇ 发电机和UPS供应商的协调对确保系统的稳定运行是非常必要的。

◇ 通常UPS的功率因数为0.9左右，在计算发电机组的功率时一般的计算为：

◇ 对于6脉冲的UPS负载，发电机组功率=UPS功率（KVA）*0.9*1.6。

◇ 对于12脉冲的UPS负载，发电机组功率=UPS功率（KVA）*0.9*1.4。

③ 电焊负载

◇ 电焊机会引起发电机的电流变化不稳定，这种电流的波动会使电压波形失真（如图4所示），当使用电焊负载时可能需要对发电机的功率做较大的修正。

2、非线性负载和2/3绕组节距

      非线性负载会产生谐波电流而引起发电机的波型畸变，单相的非线性负载通常会产生较高的三次谐波电流，从而引起较高的对地电流。2/3节距的发电机由于低的零序电抗，可以减少电压的波形畸变。

3、发电机组电压选择

      电压等级：

（1）低压：600V以下（功率小于800KVA)

（2）中压：601~5000V（5~10MVA)

（3）高压：5001~15000V（大于1MVA)

4、负载的功率因数

（1）一般的发电机组设计上并没有考虑应用于功率因数超前的负载情况，但这种情况也比较少。

（2）在进行远距离送电时，在线路和地之间会有一容性负载产生，如图6所示。

（3）这些电容性的负载与线路电压、传输距离、架空线高度等因素有关、适当增加一些补偿电抗可以解决这一问题。

5、单相负载

（1）如果单相负载加于一个三相发电机上，除非平均分配这一单相负载于每相上，否则会引起发电机三相电压的不平衡，当三相电压的不平衡度超过2%时，可能对一些要求特别高的负载会有一些影响，或者使正在满负载运行的马达容易过热。

（2）当有不平衡负载加载于三相发电机组上时，请确保每相的总电流值不超过其额定值。