黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇的探討

1、 本文通過對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)功率的分析，提出以柴油機(jī)的制動(dòng)功率柴油機(jī)的制動(dòng)功率必須大于負(fù)荷的峰值功率作為條件來校驗(yàn)黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的容量。 隨著國內(nèi)發(fā)電設(shè)計(jì)行業(yè)逐步走向國際市場，許多項(xiàng)目（或業(yè)主)均要求建設(shè)的電站具有黑起動(dòng)功能，即要求電站設(shè)置黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。但是在現(xiàn)行的火電設(shè)計(jì)規(guī)范中，并沒有對(duì)黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的容量選擇作出明確的規(guī)定，因此，在工程設(shè)計(jì)上如何確定黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的容量是擺在廣大設(shè)計(jì)工作者面前急需解決的問題。v在工程設(shè)計(jì)過程中能否按現(xiàn)有廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)保安柴油發(fā)電機(jī)組選擇的規(guī)定來確定黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)的容量呢？v下面以國外某100MW級(jí)燃機(jī)電站黑起動(dòng)機(jī)組的負(fù)荷為

2、例來說明,利用現(xiàn)有廠用電技規(guī)確定黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組容量的可能性。v下面按保安柴油發(fā)電機(jī)組選擇的計(jì)算方法來計(jì)算并校驗(yàn)黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的容量。黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組起動(dòng)時(shí)各設(shè)備的負(fù)荷數(shù)據(jù)見表一。PPKSC8 . 05 .79565 . 1)25. 1 (DMQCePKKSSkVA 利用廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范(DL/T 5153-2002)中D1公式進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算如下：Sc-計(jì)算負(fù)荷（kVA）；K-換算系數(shù)，取0.8；P-黑起動(dòng)時(shí),需要同時(shí)投入運(yùn)行的負(fù)荷(已考慮負(fù)荷效率的運(yùn)行功率)（kW）；經(jīng)計(jì)算，黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組SeSc=2702.8kVASeSc=2702.8kVA按廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范D4公式，黑起動(dòng)柴油發(fā)電

3、機(jī)組帶負(fù)荷起動(dòng)一臺(tái)最大容量的電動(dòng)機(jī)時(shí)短時(shí)過負(fù)荷能力校驗(yàn):v在上述計(jì)算中，按負(fù)荷計(jì)算選擇的發(fā)電機(jī)容量不大，但在進(jìn)行過負(fù)荷能力校驗(yàn)時(shí)，由于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量很大，只有在發(fā)電機(jī)容量足夠大時(shí)，才能滿足D4公式要求的過負(fù)荷能力。v所以按保安柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)定的要求進(jìn)行黑起動(dòng)柴油機(jī)容量選擇，其柴油機(jī)容量必須大于8000kVA。v大容量的柴油發(fā)電機(jī)組選擇相當(dāng)困難，即使能夠選到合適的機(jī)組，也會(huì)由于造價(jià)太高和安裝因難，從而使項(xiàng)目不具有競爭力。v因此，利用廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范中D4公式來校驗(yàn)黑起動(dòng)柴油機(jī)的容量是否可行有待進(jìn)一步的分析。 黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的選擇不但要滿足持續(xù)負(fù)荷要求和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)瞬時(shí)電壓降要求，也

4、要滿足柴油機(jī)應(yīng)付沖擊峰值功率的要求。 廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范中D4公式其實(shí)質(zhì)也是要求柴油發(fā)電機(jī)組的抗起動(dòng)沖擊的能力，公式D4中，1.25KQPDM為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)容量的計(jì)算表達(dá)式。式中：PF-黑起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)額定功率(kW)； PQ-電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)功率(kW); P0-已投入運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)功率(kW); QFPPP01.1公式1 校驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)在負(fù)載峰值功率沖擊下，應(yīng)使所拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)把負(fù)載電動(dòng)機(jī)起動(dòng)起來，即柴油機(jī)的制動(dòng)功率必須大于負(fù)荷的峰值功率。柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率與發(fā)電機(jī)功率之比的不同，決定了相同容量發(fā)電機(jī)不同類型的柴油發(fā)電機(jī)組能起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量不同。柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)制動(dòng)功率一般按發(fā)電機(jī)主功率

5、的1.1倍配置。按此要求，其計(jì)算公式如下：v設(shè)計(jì)中，在進(jìn)行柴油機(jī)負(fù)荷的峰值功率計(jì)算之前，首先必須認(rèn)識(shí)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化。一般異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大（47倍）而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.02.0）,此時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩才可能起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，加速越快，起動(dòng)時(shí)間越短。v在起動(dòng)過程中，定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁轉(zhuǎn)矩，只與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與負(fù)載阻力矩?zé)o關(guān)，其中負(fù)載阻力矩的大小，只影響電機(jī)升速的快慢，并不影響升速過程中，電動(dòng)機(jī)從電源側(cè)吸收的電磁功率。v在電源電壓不變，頻率為常數(shù)時(shí)，電機(jī)的參數(shù)可以認(rèn)為是常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n有關(guān)，并且n=(1-s)n1，隨著電動(dòng)機(jī)不斷

6、的加速，其電動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩和吸收的電磁功率也不斷的變化，當(dāng)n=(1-sm)n1時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到最大電磁轉(zhuǎn)矩，依據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步角速度的關(guān)系，此時(shí)電磁功率也達(dá)到最大值。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的特性曲線如圖1如示。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程曲線w由圖可以看出，在起動(dòng)過程中，只有當(dāng)n0.7以后，P1；而且最大值Pmax2。設(shè)計(jì)中為工程計(jì)算的方便取最大起動(dòng)功率P=1.86。因此，公式1可簡化為公式2：w式中：PD-起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率(kW)；w在起動(dòng)過程中，柴油發(fā)電機(jī)組的峰值功率由已運(yùn)行的電機(jī)功率和正在起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)功率構(gòu)成（此時(shí)應(yīng)計(jì)及發(fā)電機(jī)的效率），不同電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的組合方案，其起動(dòng)峰值功率大小是不一樣

7、的，為了盡可能縮小柴油發(fā)電機(jī)組的容量，在滿足黑起動(dòng)準(zhǔn)備的前提下，應(yīng)優(yōu)先起動(dòng)大容量的異步電動(dòng)機(jī)，然后再接入其它負(fù)荷。 DFPPP86. 11 . 10公式2起動(dòng)燃機(jī)拖動(dòng)馬達(dá)時(shí)峰值功率(kW)起動(dòng)給水泵時(shí)峰值功率(kW)負(fù)荷負(fù)荷運(yùn)行沖擊負(fù)荷連續(xù)負(fù)荷負(fù)荷運(yùn)行沖擊負(fù)荷連續(xù)負(fù)荷kWkVAkWkVAkWkVAkWkVA電站負(fù)荷平衡冷卻水泵運(yùn)行266.3136.4266.3136.4運(yùn)行266.3136.4266.3136.4黑起動(dòng)循環(huán)水泵運(yùn)行32.620.332.620.3運(yùn)行32.620.332.620.3給水泵停止-起動(dòng)2447.49292.71315.8674.1一臺(tái)燃機(jī)起動(dòng)（不含起動(dòng)馬達(dá)）GE泵類

8、負(fù)荷運(yùn)行298.9185.3298.9185.3運(yùn)行298.9156.7298.9156.7一臺(tái)燃機(jī)和汽機(jī)備用狀態(tài)GE泵類負(fù)荷運(yùn)行8753.88753.8運(yùn)行8753.88753.8一臺(tái)燃機(jī)起動(dòng)馬達(dá)馬達(dá)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)2562.910063.31377.9705.9-馬達(dá)電動(dòng)機(jī)空載全速-運(yùn)行30.530430.5304合計(jì)kw-kvar3247.710459.12062.71101.73162.79963.92031.11345.3合計(jì)kva105922733104432012按表中數(shù)據(jù)計(jì)算的最大峰值功率為3247.7kW，因此，選用容量3110kW柴油發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)制動(dòng)功率按發(fā)電機(jī)功率3110kW的1.1倍計(jì)算，同時(shí)考慮發(fā)電機(jī)組的假定效率為0.95，計(jì)算為3249.95kW，黑起動(dòng)峰值功率為3247.7kW3249.95kW，因此，