柴油发电机的单机额定功率和功率计算公式

摘要：随着经济的发展，高层、超高层建筑以及大型公共建筑越来越多，柴油发电机组的使用也越来越普及。康明斯发电机组具有启动迅速、结构紧凑、占地面积小、工程量小、维护操作简易等优势，在工程建筑中作为备载电源或应急电源的首选装备。柴油发电机组的布置涉及建筑功能要求、 建筑消防和人员疏散要求、建筑装置用电需求等多方面的要求柴油发电机。本文讲解了柴油发电机组的功能使用教程，结合设计实例解析了施工图中柴油发电机组的容量计算。在工程设计中除按稳定负载计算发电机组功率外，还应复核发电机组母线允许压降和尖峰负荷对电源质量的危害，以**康明斯发电机组的供电可靠性。

      根据JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》第6.1.2条，康明斯发电机组的购买应符合以下规定：

（1）机组功率与台数应根据应急负荷大小、投入顺序以及单台发电机较大起动功率等因素综合确定。当应急负载较大时，可采用多机并列运转，机组台数宜为2～4台。

（2）在方案及初步规划阶段，柴油发电机组容量可按配电变压器总功率的10%～20%进行估算。在施工图设计阶段，可根据一级负荷、消防负载以及某些重要二级负载的容量，按下列途径计算的发电机组较大容量确定：

（3）当有电梯负荷时，在全电压启动较大容量笼型发电机状况下，发电机组母线电压不应低于额定电压的80%；当无电梯负载时，其母线电压不应低于额定电压的75%。当因素允许时，发电机可用降压起动方式。

      柴油发电机组是一种主用的备载电源装备，其功率的准确计算对于满足电力需求至关重要。

      通常柴油发电机组铭牌标称的输出功率分为备载容量（Standly Power）、常用容量（Prime Power）和持续容量（Consecution Power）。

      备载功率定义为发电机组在规定的修复周期之间和规定的环境条件下能够持续运转300h，每年较多500作业小时的最大功率。备用容量定义示意图如图1所示，等同于国标和ISO标准中的限时运转功率（LTP），通常适用于通信柴油发电机十大品牌、楼宇等负荷变化较多的偶然应急工况。

      常用容量定义为在规定的修理周期之间和规定的环境条件下，每年可能运行的时数不受限制的某一可变功率序列内存在的最大功率。备用功率定义示意图如图1所示，等同于国标和ISO标准中的基本容量（PRP），通常适合于厂矿、*等负荷变化较少的经常运转工况。

      连续功率定义为在规定的修理周期之间和规定的环境条件下，每年可能运行的时间不受限制的某一恒定功率序列内存在的最大功率。等同于国标和ISO标准中的持续容量（COP），一般实用于作为电站或与电网并网使用等负荷变化极小的连续运行工况。

      对于康明斯发电机组的应用，在确定柴油发电机组功率定额时目前普遍按照常用容量来选取。 

     康明斯发电机组的容量是指其可以供应的较大容量。容量的计算需要考虑到实际操作的负荷需求以及装备的可靠性。以下是一些常载的康明斯发电机组功率计算途径。

      首先，确定需要供电的负荷类别和容量需求。根据负载的类型（如发电机、空调、照明等），查找其额定功率。然后，将所有负载的额定功率相加，得到总功率需求。为确保发电机组能够满足负载需求，一般会将总容量需求的1.2倍作为康明斯发电机组的容量。

      首先，确定需要供电的负荷归类和额定电流。根据负荷的额定电流，将所有负载的额定电流相加，得到总电流需求。然后，根据电压（一般为220V或380V）计算总容量需求。最后，将总功率需求的1.2倍作为康明斯发电机组的容量。

      容量因数是指负荷所需的有功容量与视在容量之比。根据负荷的功率因数，可以通过以下公式计算柴油发电机组的容量：

      需要注意的是，康明斯发电机组的功率通常以千瓦（kW）为单位。在实际运用中，还需要考虑到负载的启动电流、容量因数的变化以及康明斯发电机组的可靠性等要素。

      在施工图阶段，可根据已有的配电干线负荷、单台较大发电机功率等来计算所需的柴油发电机组的功率。通常应急电源只设单台发电机组，其容量大小按应急负荷大小和发电机容量等条件综合考虑确定。在施工图阶段可根据一级负载、消防负荷以及某些重要的二级负载容量，按下述举措计算并选择其中容量较大值，若有要素可使用专业的计算软件装置。

       按稳定负荷计算时，需要输入的数据为发电机总负载计算容量，所带负载的综合效率以及发电机额定功率因数。其中后两项软件给定了常载的默认值，用户可以随时修改。点击计算，就可以生成计算结果，如图3所示。

     按尖峰负载计算计算时，需要输入数据主要有“较大的单台发电机或成组发电机的启动容量Sm”，或者也可以输入Sm的有功功率和无功功率。如果知道Sm直接输入就可以，后两项不用再输入。如果不知道Sm数值，可以通过给定后两项参数来计算Sm以及生成发电机的视在功率。如图4所示。

      按发电机母线允许压降计算时，输入参数具体是致使发电机较市电压降的发电机的较大起动容量。其它数据软件已经给了默认值，用户可以自行修改。如图6所示。

      柴油发电机组的额定容量是在外界大气压力为101.325 kPa、温度为20℃、相对湿度为50%的情况下，保证能持续运转12 h的功率（包括超负载110%运转1 h）。如持续运转时间超过12h，则应按90%额定容量使用。如气压、气温、湿度与上述规定不一样，应对康明斯发电机组的额定容量进行修正。

      某住宅小区地上有两栋一类高层住宅建筑，地下室为康明斯车库。根据当地供电部门要求，由市政提供两路10 kV电源供电，并设置康明斯发电机组作为后备电源。当一路电源产生故障时，另一路电源不应同时受到事故。10 kV电源出现损坏时，15 s内自启动应急康明斯发电机组，以保证一、二级负荷的供电要求。康明斯发电机组外观通常如图7所示，实物装配布置如图8所示。

      施工图负荷计算书中消防负荷为430.9 kW，非常消防负载为273.7 kW。因此，按稳定负荷中消防负荷的功率来选定一台512 kW康明斯发电机组，cosφ=0.8，由式（1）得发电机组容量为

      该项目较电网动机功率为90 kW，其起动功率Sm=KPm/cosφ，其中Ka=6.5，cosφ=0.7，计算得Sm=6.5×90/0.7=835 kVA。另K=0.95，Kc=1.4，由式（2）得，发电机组功率为

      根据计算结果，Sc?Sc?，柴油发电机组容量Sci=576 kVA满足尖峰负荷对康明斯发电机组的要求。

      该项目较市发电机功率为90 kW，Ka=6.5，cosφ=0.7，计算出起动功率Sm=6.5×90/0.7=835 kVA。另△U=0.2，Xa=0.2，则由式（3）得，发电机组容量为

      康明斯发电机组容量Sc?=668 kVA时，满足发电机组母线允许压降的要求。该项目所在地区为非高海拔地区，同时康明斯发电机组未要求持续运转12 h，故无需按90%的长久运转容量来修正柴油发电机组的额定功率。

      根据上述计算结果可知，SG3SG1且SG3SG2，故选型668 kVA康明斯发电机组。

      某商业综合体总建筑面积约为30万m2，建筑防火类别为I类高层建筑，采用多路10 kV进线规划，其中当一组电源发生损坏时，另一组电源应不应同时受到故障。为保证一级负荷中特别重要负载的供电可靠性，设置应急柴油发电机组作为后备电源。

      施工图负载计算书中，消防负荷为950 kW，非消防负载为1750 kW。因此，按稳定负荷中非消防负载的容量来选定一台2000 kW柴油发电机组，cosφ=0.8，由式（1）得，发电机组容量为

      该项目较市发电机容量为110 kW，Ka=6.5，cosφ=0.7，计算出启动容量Sm=6.5×110/0.7=1021 kVA。由式（2）得，发电机组容量为

      康明斯发电机组功率Sc?=692 kVA时，满足尖峰负荷对柴油发电机组容量的要求。

      该项目较市发电机功率为110 kW，K，=6.5，cosφ=0.7，计算出启动功率Sm=6.5×110/0.7=1021kVA。由式（3）得发电机组功率为

      柴油发电机组功率Sc?=816 kVA时，满足发电机组母线允许压降的要求。

      该项目所在地区为非高海拔地区，同时康明斯发电机组未要求连续运转12 h，故无需按90%的持久运行功率来修正康明斯发电机组的额定容量。根据上述计算结果可知，ScSc且SciSc?，故选取2250 kVA康明斯发电机组。

      对于布置实例二，是购买一台2000 kW的康明斯发电机组，还是选择两台1000 kW的柴油发电机组，需要对其经济性进行考虑。

      以康明斯发电机组为例，单台2000 kW康明斯发电机组价格约为260万元；单台1000 kW柴油发电机组价格约为100万元。因此，选用单台康明斯发电机组比选取两台康明斯发电机组高出60万元。

      单台2000 kW柴油发电机组机房面积约为40 m2;两台1000kW康明斯发电机组机房面积约为75 m2。两台1000 kW柴油发电机组的机房面积几乎为单台2000 kW柴油发电机组的机房面积的2倍。

      综上所述，两种柴油发电机组布置措施均有利有弊，一种前期投入高，但降低了机房的面积；另一种前期投入相对少，但增加了机房的面积康明斯发电机厂家排名，可能对商业的销售面积以及车位数量有影响。康明斯发电机组规划举措的选取，应根据项目的整体运营及业主的实际使用需求来决定。

       随着大型公共建筑的发展，作为应急电源的康明斯发电机组，更应保证其规划的可靠性和稳定性。在工程设计中，除按稳定负载计算出发电机组功率外，还应复核发电机组母线允许压降和尖峰负载对电源品质的危害，以**作为应急电源的柴发机组的供电可靠性。柴油发电机组的功率还可以根据特定行业或运用的要求进行计算。例如，在建筑工地上使用的康明斯发电机组，其容量需要考虑到工地装置的容量需求以及起动电流；而在医院等特殊场所使用的康明斯发电机组，其容量需要满足重要设备的供电要求，确保正常运转。柴油发电机组容量的计算需要综合考虑负荷的容量需求、电流需求、功率因数以及特定运用的要求。通过合理计算康明斯发电机组的功率，可以确保装置能够提供足够的电力，并保证电力装置的可靠性和稳定性。