施工图阶段发电机容量的计算

根据海口发电机出租公司-融通电力（www.sino-acton.com)讯：
4 施工图阶段发电机容量的计算
施工图设计阶段应对发电机容量进行计算。
4.1 发电机的P-Q运行极限图
柴油发电机组的有功和有功功率，分别由柴油发电机组的调速器和励磁系统的电压调节器调节，受发电机P-Q运行极限图的限制。图1为发电机P-Q运行极限图。
图1 发电机P-Q运行极限图
图中OA为发电机额定电压GNU⋅，GNI⋅为发电机额定电流，Nϕ为发电机额定功率因数角。AC表示GNI⋅在发电机同步电抗dX上的电压降，则OC表示发电机空载
电势。其长度正比于发电机组转子额定电流，也就是代表转子电流标么值。由于电压为额定值，所以AC也代表电流和视在功率的标么值。 ϕcosAC代表有功功率标么值。 ϕsinAC代表无功功率标么值。 当冷却介质温度一定时，发电机定子和转子绕组的容许电流为一定，即图中的AC和OC长度一定。当发电机在两园弧交点运行时，定子和转子电流同时达到允许值。当ϕcos降低时，由于受转子允许电流的限制，发电机只能在CB园弧线上运行；当ϕcos升高时，由于受定子允许电流的限制，发电机只能在CD园弧线上运行；在D点后ϕcos继续升高，由于受原动机额定出力的限制，发电机只能在DE线上运行。在额定运行条件下C、D两点重合，即发电机定子电流、转子电流同时达到允许值，柴油机达到额定出力，发电机发出额定功率。 从发电机P-Q运行极限图可知：当发电机功率因数在额定功率因数以上时，发电机主要受柴油机额定功率的限制，所以主要计算有功功率；当发电机功率因数在额定功率因素以下时，发电机主要受转子允许电流的限制，所以主要计算视在功率。由于在起动单台或成组大电动机时，发电机功率因数肯定低于额定功率因数，所以在按起动电动机计算应急柴油发电机容量时，不仅要计算有功功率，更重要的是要计算视在功率。
4.2 按稳定负荷计算
应急柴油发电机组容量可按下式计算：
1GNP⋅≥21kPkca （2） 1GNS⋅≥GcakPkϕcos21 式中：1GNP⋅——柴油发电机组有功功率kW； 1GNS⋅——柴油发电机组视在功率kVA； Gϕcos——柴油发电机组功率因数，0.8；
1k——可靠系数，一般取1.1； 2k——并联运行的负荷不均匀系数，两台为0.9，单台取1。 caP——按火灾与非火灾情况计算的发电机最大计算负荷，kW。
4.3 按起动单台或成组电动机尖锋负荷计算
4.3.1 起动单台或成组电动机时发电机容量的计算
在起动单台或成组电动机时，应急柴油发电机组容量可按下式计算： 2.GNS≥32max2maxkQP+ （3） 式中：2.GNS——发电机视在功率kVA； 3k——发电机允许短时过载系数，取1.5； maxP——单台或成组电动机起动时，发电机尖锋有功负荷kW； maxQ——单台或成组电动机起动时，发电机尖锋无功负荷kW；
4.3.2 maxP的计算
应急柴油发电机组在起动单台或成组电动机对其尖锋有功负荷可按下式计算： MMSPkPPPP400max+=+=⋅ （4） 如果尖锋负荷出现在起动最后一台（组）电动机时，上式可变为： ()McaMMcaPkPPkPPP144max−+=+−= （5） 式中：caP——火灾情况下发电机组的计算负荷kW； 0P——电动机（组）起动前发电机正常的有功负荷kW； MP——单台或成组电动机的额定有功功率kW； MSP⋅——单台或成组电动机起动时的有功功率kW；
4k——单台或成组电动机起动时有功功率的计算系数。
4.3.3 maxQ的计算
应急柴油发电机组在起动单台或成组电动机时，其尖锋无功负荷可按下式计算：
如果尖锋负荷出现在起动前后一台（组）电动机时，上式可变为： MSMSMcatgPQQQ⋅⋅⋅+−=ϕmax （7） MSMSMMcatgPtgPQ⋅⋅⋅+⋅−=ϕϕ ()MMcaPtgkQϕ−+=5 ()McaPkQ75.05−+= 式中：caQ——发电机计算无功负荷kvar； 0Q——单台或成组电动机起动前发电机已带的无功负荷kvar； MP——单台或成组电动机起动的无功功率。 Mtgϕ、MStg⋅ϕ——单台或成组电动机的正常或起动时的功率因数角正切； 5k——单台或成组电动机起动时无功功率的计算系数。
4.3.4 0P、0Q的计算
起动单台或成组电动机时，发电机已带0P、0Q的计算需分别按以下两种情况计算：
4.3.4.1 在应急柴油发电机组供电过程中，发生火灾0P、0Q的计算
在应急柴油发电机组供电过程中发生火灾，此时应急柴油发电机组由非火灾状态转入火灾状态。在发生火灾前，发电机已带有全部消防电梯、全部应急照明、供电范围内一级负荷中特别重要负荷，以及部分重要商用负荷。接到火灾指令后，切除位于发生火灾防火分区内的一级负荷特别重要负荷可能需要做些后续工作才能切除；同时切除位于发生火灾防火分区外的重要商用负荷，这也可能需要做些后续工作才能切除。如果先起动消防泵，0P应包括：全部消除电梯、全部应急照明、位于发生火灾防火分区外的一级负荷中特别重要负荷，以及可能做些后续工作才能切除的位于发生火灾防火分区内的特别重要负荷与发生火灾防火分区外的重要商用负荷。如果后起动消防泵，0P中还应包括防排烟风机。根据计算0P的范围相应计算
4.3.4.2 在救火过程中发生停电事故时0P、0Q的计算
如果发生火灾，在救火过程中又发生停电事故，经延时应急柴油发电机组起动，切掉发生火灾防火分区外的非重要负荷，电动机回路接触器释放；发电机全压后合上主开关，即向开关仍在合闸位置的应急照明及位于发生火灾防火分区外的一级负荷特别重要负荷供电，然后按顺序起动电动机。如果先起动消防泵，0P应包括：全部消防电梯，全部应急照明，位于发生火灾防火分区外的一级负荷中特别重要负荷。如果后起动消防泵，0P中还应包括防排烟风机，根据0P范围计算0Q。 如果进一步将上述两种情况对比，应该是4.2.4.1的情况，更为不利，区别在于位于发生火灾防火分区内的一级负荷中特别重要负荷和位于发生火灾防火分区外的重要商用负荷，可能做些后续工作才能切除；如果没有这样的负荷或虽有这样的负荷但不需要做后续工作即可切除，此时两种情况下0P、0Q的计算就一致了。
4.3.5 4k单台或成组电动机起动时有功功率计算系数的计算
单台或成组电动机起动时有功功率计算系数4k可按下式计算： ()MMSstukukkϕϕcoscos1224⋅⋅⋅Δ−= （8） 式中：uk——电动机起动方式的电压系数，直接起动为1，星一三角起动为31，自耦变压器起动取抽头电压百分比； uΔ——单台或成组电动机起动时，允许电压下降的标准值有电梯时取0.2，无电梯时取0.25； stk——电动机全压起动时起动电流倍数； Mϕcos——单台或成组电动机额定功率因数； MS⋅ϕcos——单台或成组电动机起动时的功率因数； Mϕcos一般为0.8，MS⋅ϕcos为0.4，stk为6~8，可查有关设计手册。
可从表中查4k。
电动机起动时有功功率计算系数4k表2
uΔ 起动方式
0.1
0.15
0.2
0.25
直接起动
0.41stk
0.36stk
0.32stk
0.28stk
星—三角起动
0.14stk
0.12stk
0.11stk
0.09stk
自耦变压器起动
50%
0.10stk
0.09stk
0.08stk
0.07stk
65%
0.17stk
0.15stk
0.13stk
0.12stk
80%
0.26stk
0.23stk
0.20stk
0.18stk
4.3.6 5k单台或成组电动机起动时无功功率计算系数的计算
单台或成组电动机起动时，无功功率计算系数可按下式计算： 4453.2ktgkkMS=⋅=⋅ϕ （9） 可从表3查5k。 电动机起动时无功功率计算系数5k表3
uΔ 起动方式
0.1
0.15
0.2
0.25
直接起动
1.01stk
0.90stk
0.80stk
0.70stk
星—三角起动
0.34stk
0.30stk
0.27stk
0.23stk
自耦变压器起动
50%
0.25stk
0.23stk
0.20stk
0.18stk
65%
0.43stk
0.38stk
0.37stk
0.29stk
80%
0.66stk
0.58stk
0.51stk
0.45stk
4.4 按起动单台或成组电动机时母线允许电压下降计算
起动单台或成组电动机时，应按允许的母线电压下降计算应急柴油发电机组容量
4.4.1 单台或成组电动机起动时尖锋视在功率MSS⋅的计算
单台或成组电动机起动时，其尖锋视在功率MSS⋅可按下式计算： ()MMstuMMSPkkukPS⋅=⋅Δ−⋅=⋅622cos1ϕ （10） 式中：6k——单台或成组电动机起动时尖锋视在功率的计算系数。
4.4.2 6k单台或成组电动机起动时尖锋视在功率计算系数的计算
单台或成组电动机起动时，尖锋视在功率计算系数可按下式计算： ()42265.2cos1kkukkMstu=⋅Δ−=ϕ （11） 可从表4查6k。 电动机起动时尖锋视在功率计算系数6k表4
uΔ 起动方式
0.1
0.15
0.2
0.25
直接起动
1.01stk
0.90stk
0.80stk
0.70stk
星—三角起动
0.34stk
0.36stk
0.27stk
0.23stk
自耦变压器起动
50%
0.25stk
0.23stk
0.20stk
0.18stk
65%
0.43stk
0.38stk
0.37stk
0.29stk
80%
0.66stk
0.58stk
0.51stk
0.45stk
4.4.3 发电机视在功率的计算
MNdGNSXuuS⋅⋅⋅′⋅ΔΔ−=13 （12） 式中：uΔ——发电机母线电压下降允许标准值，一般有电梯取0.2，无电梯取0.25。 dX′——发电机暂整电抗，可由厂家样本查得，一般取0.2~0.25。 MNS⋅——单台或成组电动机起动时尖锋视在功率kVA。
4.5 发电机容量的确定
在1GNS⋅、2GNS⋅、3GNS⋅中选取最大值确定发电机额定容量GNP⋅、GNS⋅。

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