黑起动柴油发电机组容量选择的探讨

1、 本文通过对电动机起动功率电动机起动功率的分析，提出以柴油机的制动功率柴油机的制动功率必须大于负荷的峰值功率作为条件来校验黑起动柴油发电机组的容量。 随着国内发电设计行业逐步走向国际市场，许多项目（或业主)均要求建设的电站具有黑起动功能，即要求电站设置黑起动柴油发电机组。但是在现行的火电设计规范中，并没有对黑起动柴油发电机组的容量选择作出明确的规定，因此，在工程设计上如何确定黑起动柴油发电机组的容量是摆在广大设计工作者面前急需解决的问题。v在工程设计过程中能否按现有厂用电设计规范中有关保安柴油发电机组选择的规定来确定黑起动柴油发电机的容量呢？v下面以国外某100MW级燃机电站黑起动机组的负荷为

2、例来说明,利用现有厂用电技规确定黑起动柴油发电机组容量的可能性。v下面按保安柴油发电机组选择的计算方法来计算并校验黑起动柴油发电机组的容量。黑起动柴油发电机组起动时各设备的负荷数据见表一。PPKSC8 . 05 .79565 . 1)25. 1 (DMQCePKKSSkVA 利用厂用电设计规范(DL/T 5153-2002)中D1公式进行负荷计算如下：Sc-计算负荷（kVA）；K-换算系数，取0.8；P-黑起动时,需要同时投入运行的负荷(已考虑负荷效率的运行功率)（kW）；经计算，黑起动柴油发电机组SeSc=2702.8kVASeSc=2702.8kVA按厂用电设计规范D4公式，黑起动柴油发电

3、机组带负荷起动一台最大容量的电动机时短时过负荷能力校验:v在上述计算中，按负荷计算选择的发电机容量不大，但在进行过负荷能力校验时，由于单台电动机的容量很大，只有在发电机容量足够大时，才能满足D4公式要求的过负荷能力。v所以按保安柴油发电机组设计规定的要求进行黑起动柴油机容量选择，其柴油机容量必须大于8000kVA。v大容量的柴油发电机组选择相当困难，即使能够选到合适的机组，也会由于造价太高和安装因难，从而使项目不具有竞争力。v因此，利用厂用电设计规范中D4公式来校验黑起动柴油机的容量是否可行有待进一步的分析。 黑起动柴油发电机组的选择不但要满足持续负荷要求和电动机起动时发电机瞬时电压降要求，也

4、要满足柴油机应付冲击峰值功率的要求。 厂用电设计规范中D4公式其实质也是要求柴油发电机组的抗起动冲击的能力，公式D4中，1.25KQPDM为起动电动机起动容量的计算表达式。式中：PF-黑起动柴油发电机额定功率(kW)； PQ-电动机起动时的起动功率(kW); P0-已投入运行的电动机功率(kW); QFPPP01.1公式1 校验柴油发电机组机在负载峰值功率冲击下，应使所拖动的发电机把负载电动机起动起来，即柴油机的制动功率必须大于负荷的峰值功率。柴油机发动机功率与发电机功率之比的不同，决定了相同容量发电机不同类型的柴油发电机组能起动的电动机容量不同。柴油发电机组的柴油机制动功率一般按发电机主功率

5、的1.1倍配置。按此要求，其计算公式如下：v设计中，在进行柴油机负荷的峰值功率计算之前，首先必须认识电动机在起动时的起动转矩的变化。一般异步电动机起动时，起动电流很大（47倍）而起动转矩并不大（起动转矩倍数为1.02.0）,此时起动转矩必须大于负载转矩才可能起动，起动转矩越大，加速越快，起动时间越短。v在起动过程中，定子和转子之间的电磁转矩，只与转子转速有关，而与负载阻力矩无关，其中负载阻力矩的大小，只影响电机升速的快慢，并不影响升速过程中，电动机从电源侧吸收的电磁功率。v在电源电压不变，频率为常数时，电机的参数可以认为是常数，电磁转矩仅与转子转速n有关，并且n=(1-s)n1，随着电动机不断

6、的加速，其电动输出转矩和吸收的电磁功率也不断的变化，当n=(1-sm)n1时，电动机达到最大电磁转矩，依据电磁转矩等于电磁功率除以同步角速度的关系，此时电磁功率也达到最大值。电动机起动过程的特性曲线如图1如示。电动机启动过程曲线w由图可以看出，在起动过程中，只有当n0.7以后，P1；而且最大值Pmax2。设计中为工程计算的方便取最大起动功率P=1.86。因此，公式1可简化为公式2：w式中：PD-起动电动机的额定功率(kW)；w在起动过程中，柴油发电机组的峰值功率由已运行的电机功率和正在起动的电动机的最大起动功率构成（此时应计及发电机的效率），不同电动机起动的组合方案，其起动峰值功率大小是不一样

7、的，为了尽可能缩小柴油发电机组的容量，在满足黑起动准备的前提下，应优先起动大容量的异步电动机，然后再接入其它负荷。 DFPPP86. 11 . 10公式2起动燃机拖动马达时峰值功率(kW)起动给水泵时峰值功率(kW)负荷负荷运行冲击负荷连续负荷负荷运行冲击负荷连续负荷kWkVAkWkVAkWkVAkWkVA电站负荷平衡冷却水泵运行266.3136.4266.3136.4运行266.3136.4266.3136.4黑起动循环水泵运行32.620.332.620.3运行32.620.332.620.3给水泵停止-起动2447.49292.71315.8674.1一台燃机起动（不含起动马达）GE泵类

8、负荷运行298.9185.3298.9185.3运行298.9156.7298.9156.7一台燃机和汽机备用状态GE泵类负荷运行8753.88753.8运行8753.88753.8一台燃机起动马达马达电动机起动2562.910063.31377.9705.9-马达电动机空载全速-运行30.530430.5304合计kw-kvar3247.710459.12062.71101.73162.79963.92031.11345.3合计kva105922733104432012按表中数据计算的最大峰值功率为3247.7kW，因此，选用容量3110kW柴油发电机组，柴油机制动功率按发电机功率3110kW的1.1倍计算，同时考虑发电机组的假定效率为0.95，计算为3249.95kW，黑起动峰值功率为3247.7kW3249.95kW，因此，