正确选择发电机组是不浪费发电功率和不损害机组使用寿命的关键。
每个能源项目都面临不同的挑战和不同的要求,电气选型每天都变得越来越复杂。
过去,选型计算是基于功率的算术和,功率因数校正因数取决于安装中的电机数量,消耗类型更简单,更接近纯电阻。 现在,连接到装置的电气设备具有非常多的电子元件,这些电子元件在提高设备使用性能时也使能量的产生更加复杂,谐波、电感和电容等因素导致电力消耗的不确定性更高。
这就是为什么瓦格耐销售代表需要接受 和工程部门的密切支持,才能为客户提供最佳解决方案。
如果购买了一个输出功率过小的发电机组 ,从终端用户的角度来看,在某些时候会出现电力不足的情况。 发电机组负荷的功率超出其功率范围的,这可能会导致设备的绝缘体过热,导致发电功率下降, 同时发动机工作温度的升高会又会导致内部部件磨损更大。
如果购买了超过使用功率的发电机组 终端用户会产生更高的负载燃料消耗。 如果该机组在低负载下连续工作,则会出现机械问题,因为设备从未达到其最佳工作温度影响燃烧,影响进气和防污染系统,导致排气中产生烟雾并排出悬浮和未燃烧的颗粒,从长远来看, 会导致动力损失和发动机进排气系统部件的碳化。
为避免这两种情况,电机应平均在其额定功率的 70% 左右工作,避免长时间低于其容量的 30% 工作。
选择合适的发电机组的关键是什么?
寻找正确的措施
最初也是最基本的步骤是 定义哪些设备将连接到发电机组,并了解项目所需的电力输送。 换句话说,了解需要供电的所有电气设备的功率总和,尽可能应用同时率并始终满足客户的要求和需求。
但是一个简单的数学运算不会给我们足够的信息。 我们还必须考虑其他因素,因为它们会影响计算结果。 这些都与技术方面有关,例如使用环境方面。
有必要对电路中存在的大负载、电动机、放电灯或 LED 照明进行非常彻底的控制,它们是复杂的电力消耗,因为它们具有瞬态,可能导致几分之一秒的峰值消耗,非特质的发电机组无法满足。
调整发电机组大小
为了确定发电机组的功率并决定其配置,工程团队将以电气、机械或土建工程项目为基础。
它需要考虑:
- 必要的功率如现有用电量/或未来的负载类型、瞬时电流、负载阶段等。
- 设备必须包含的功能(手动或自启动、与其他设备或公共电网并行运行、隔音、辅助油箱、加热器等)。
- 要遵守的法律规定(电力、噪音、气体和颗粒物的排放)。
- 安装设备的场所(室内、室外、海拔高度、多尘环境等)。
当瓦格耐工程师团队获得以上信息,他们将即刻准备您的方案以满足您的需求,从而使其不仅适应发电机组的技术要求,而且满足您的使用需求。
应用和使用频率
在确定发电机组功率时,必须考虑要施加的负载类型和使用频率。
- 24 小时/365 天恒定负载: 必须选择符合 ISO8528 标准适用于 COP(连续功率)应用的设备。 这些机组可以以 100% 的标称功率无限工作。 这些机组适用于与电网永久并联的系统,例如热电联产设备或需要长时间连续输送电力的工厂。
- 连续负载最多 500 小时/年: 必须选择适合 LTP(长期功率)应用的组。 这些机组在 100% 的满负载功率下每年最多可以工作 500 小时。 当需要与电网并行覆盖某个功率峰值时,这些单元是适用的。
- 24 小时/365 天可变负载: 对于此类项目,必须选择具有 PRP(主电源)的发电机组。 该小组每年可以无限工作,每工作 12 小时有 1 小时超载 10% 的可能性。 24小时内的平均负荷不会超过集团宣布的PRP功率的70%。 这是几乎任何工业或商业应用中最常见的组类型,因为施加到机组的大多数负载都是可变的,也就是说,它们根据安装的需要连接和断开。
- 可变负载最大 200 小时/年: 必须选择适合 STP(备用电源)应用的组。 这些组可以在可变负载下最多工作 200 小时/年,并且在 24 小时内的平均负载不得超过声明的 STP 功率的 70%。 这种类型的组对于任何工业或商业应用的应急组都很常见。
- 数据中心负载: 必须选择适合 DCC(数据中心连续)电源的机组。 根据 Uptime Institute 的规定,在符合 Tier III 或 Tier IV 的数据中心中,只能安装没有运行限制的发电机组。 根据 ISO8528,这只能通过 COP 机组实现,但对于存在可变负载的数据中心,这意味着需要安装一个超大型机组。 为避免这种情况,根据 DCC 等级设计的机组允许在可变负载(例如数据中心中的负载)下工作无限小时。
瓦格耐发电机组始终在数据表中注明常用和备用的声明功率,因为它们是最常见的两种分类。
海拔高度
这个因素可能令人惊讶,但如果不加以考虑,它可能会毁掉整个工程项目。 发动机需要氧气才能工作,氧气浓度会随着工作海拔的升高而降低,这会导致燃烧室内的混合气中氧气含量降低。如果它们是自然吸气发动机,超过海拔高度1000m就会使功率降低 10%以上,如果此时是涡轮发动机,则没有动力损失。
同样,电子元件也需要散热。 在更高的海拔高度,它们将有更大的耗散问题,因此必须采取措施使发电机组能够在所需的安装海拔高度运行,例如,加大开关尺寸、降低监控电压、机组安装加热配件等……
我们需要确认的负载类型
确定发电机组所需功率的另一个关键步骤是了解它将输送的负载类型。必须考虑到某些设备(泵或带变速器的电机)在启动期间会出现瞬时电流增加。
以下负载值得特别注意:
- 不间断电源系统 (UPS/UPS):交流发电机的额定功率因安装而异。
- 大电机负载:它们可以将启动功率提高 6 倍,具体取决于启动类型。
- 照明负载:尤其是钠蒸气和金属卤化物照明,以及目前的 LED 照明,因为构成它们的电路会产生大量瞬时电流。
- 带有变频驱动器 ( VFD ) 的系统:它们可能导致 40% 到 100% 的过大。
- 对瞬变特别敏感的负载,具有电力电子设备或像计算机一样可能具有许多电子元件的负载。
需要电压和频率变化才能运行的负载。
应对停电所需的浪涌电流
同时连接到发电机组的初始负载会影响其大小。 对发电机尺寸影响最大的将是动态负载的连接,例如直接启动或软启动器中的电机。 作为一项规则:
- 星三角启动电动机: “启动电流”等于额定电流或工作电流的 3 倍。
- 直接启动电机: 我们将需要 6 倍额定电流。
- 带变频器的起动电机: 必须特别注意其数据表,因为斜坡和速度增加通常是可配置的。
必须确定该组的尺寸,以便在该设备单独或同时启动期间,它不会导致电压/频率下降,从而阻止电机启动。
三相系统中单相负载的分布
在三相系统中,可能有单相负载连接在一相和中性线之间。 有必要验证不同相之间的单相负载分布。 如果一相负载比另一相多得多,则转子中会感应出涡流(傅科电流),这会导致过热甚至损坏转子。 为了避免这种情况,发电机具有防止过度负载不平衡的保护。
如果负载不平衡过度,有两种可能的解决方案:
- 扩大团队规模以支持更大的不平衡。
- 如果可能,请使用单相发生器。
- 检查相位之间的负载分布以尽可能均衡它们。
根据替代方案,在计算方面,必须确定三相组的尺寸,以便能够支持预计的每相最大负载。
正如我们所见,确定要购买的发电机组的大小是一个复杂的过程。
出于这个原因,最好的方式是将它交给专家为您服务。在瓦格耐,我们在发电机组领域拥有 20 多年的经验。我们不断创新,以最高效率为客户提供个性化的解决方案为中心。
示例:如何估算发电机组的功率?
我们将以一个一栋12 层公寓楼如何选择发电机组的例子结束,重点介绍如何估算发电机组的功率,用于满足该栋公寓楼的电力需求:
- 1台15千瓦电梯:变频驱动(VF),380V启动。
- 2 个水泵:每个 10 HP,星三角启动 (ET),380V。
- 1 台锅炉泵:5 HP 直接启动 (DOL),380V。
- 1 个加压火力秤:15 HP,直接启动 (ET),380V。
- 公共走廊照明:5.5 kW(55 个光源,每个光源 100 W),220V。
- 门厅照明:1.5 kW(15 个光源,每个光源 100 W),220V。
- 车辆检修门:0.5 kW,直接启动 (DOL),220V。
接下来,我们将制作负荷图表,并定义每个设备的启动电流。 对于这种情况,我们将估算对发电机组需求最大的场景:一个是带有升降机的,另一个是带有加压梯,因为两者不能同时工作。