摘要：柴油发电机组是冶炼厂应急电源的重要选择，文章讨论了柴油发电机组容量选择时应注意的情况、常用的工程计算方法，最后结合工程实际进行了实例阐述。
关键词：应急电源；保安负荷；柴油发电机
一、概述
根据《供配电系统设计规范》中负荷分级及供电要求的条文，一级负荷中的特别重要负荷，除了两个彼此独立的电源之外，还必须增设应急电源。常用的应急电源有：UPS不间断电源、EPS应急电源、蓄电池、柴油发电机组、独立于正常电源的专用馈电线路等。其中柴油发电机组具有以下特点：1、热效率高，燃料储存方便。2、构造简单、体积小、重量轻、辅助设备少。3、起动迅速，带负荷和停机时间短。4、操作维护简单方便。由于具有上述优点，柴油发电机越来越广泛的被用作金属冶炼厂应急电源的首选设备。
柴油发电机作为应急电源，在外电源中断供电时应在规定时间内能自起动供电，满足所有保安负荷的容量要求。若容量选得小，则会在电动机起动时，使电压降过大，用电设备无法正常工作，失去备用电源的作用；容量选得过大则初期投资大，不符合技术经济原则。所以正确计算柴油发电机容量是应用柴油发电机作为应急电源的重要前提。
二、柴油发电机机组容量的选择
在选择柴油发电机组时，首先要注意以下事项：
1、柴油发电机的额定功率指标称条件下（一般为标准大气压，环境温度20摄氏度，相对湿度为50%的情况），能保证发电机连续运行12小时的功率。当气压、温度、湿度等与上述条件不同时，应对柴油发电机的额定功率进行修正。
2、供电负荷的容量。对于电动机负荷要注意电机台数、容量、功率因数、起动电流等参数。
3、负荷投入的顺序。
（1）按负荷的重要性。重要的负荷优先，一般应急照明先投，然后是重要的电动机负荷。
（2）按负荷的大小。同样重要的电动机容量大的优先。即对直接起动的电动机而言，起动时引起电压降大的电机优先，以便防止影响已经工作的电机正常运行。
4、确定允许的电压降。
（1）照明。事故照明经常使用的是白炽灯，所以可按白炽灯的允许电压降考虑，一般可取30%。
（2）电动机。全压起动大容量电机时，一般要求母线电压不低于额定电压的75%或80%。
在确定上述事项后即可选择柴油发电机组，在计算柴油发电机的容量时应该满足：
1、所有一级负荷中特别重要负荷正常工作时供电容量的要求。
2、在大容量电动机起动时，应能符合柴油发电机的过负荷能力。
3、在大容量电动机起动时，母线上的电压降应即能保证已经正常工作的负荷所允许的电压降，又能满足电动机本身的起动转矩要求。
4、与原动机的过负荷能力相匹配。
三、柴油发电机的容量计算
柴油发电机容量的计算和选择要满足上述列出的四个条件，具体的计算方法如下：
1、按全部保安负荷正常工作时的计算容量。一般柴油发电机起动一分钟后，输出功率能够达到额定容量，此时应有发电机功率大于等于全部保安负荷的容量。
2、大容量负荷起动时应符合发电机的过负荷能力。在柴油发电机组起动后，大容量电机投入之前部分保安负荷应该已经投运，要综合考虑大容量电机起动时发电机的过负荷情况。
3、按大容量负荷起动时允许电压降计算的发电机容量。大容量电机起动时，在起动电流的突然冲击下，会造成输出端电压下降，因此发电机容量必须满足电动机的起动要求。
4、按原动机过负荷能力的发电机计算容量。
按上述四种要求计算出柴油发电机容量后，选择其中最大者做为确定发电机机组容量的依据。
四、工程实例
云南锡业公司铅冶炼工程是一座设计规模为10万吨/年的铅冶炼厂，采用奥斯麦特熔炼法炼铅。
1、运行环境
根据云锡公司提供的现场基本条件，铅冶炼厂海拔高度为1360m，年平均大气压87.2kPa，年平均温度18.6℃，年平均相对湿度72%。当地海拔较高，气压较低，湿度较大，故选择柴油发电机容量时，应对计算值保有一定裕量。
2、供电负荷的容量
汇总其他专业要求，云锡铅冶炼厂内需要提供应急电源的保安如表1所示：
表1 云锡铅冶炼厂保安负荷
其中化学水除盐水泵由于距离柴油发电机房距离较远，采用380V低压供电难以满足压降要求，故考虑另配EPS电源为其供电，不计算在柴油发电站的供电范围之内。
3、负荷投入的顺序
根据工艺专业提供的保安负荷性质及容量大小，确定投入顺序为：a.奥斯麦特炉应急电源；b.余热锅炉循环水泵；c.余热锅炉给水泵；d.熔炼循环水泵。其中余热锅炉给水泵和熔炼循环水泵可采用软启动器方式起动。
4、确定允许的电压降
由于柴油发电站所带保安负荷中不包括事故照明，故按照全压起动大容量电机标准，要求母线电压不应低于额定电压的75%。
5、柴油发电机容量计算
（1）当起动余热锅炉循环水泵（直接起动）时
对大功率电机取起动电流倍数
，则
发电机过载倍数取经验值
3）取电动机起动时允许压降
，根据经验数据，发电机电抗
一般可取0.15-0.3，这里取
则有：
4）取经验数值，
，
则有：
综合上述计算结果，可以确定柴油发电机组容量至少为1518kVA。作为比较，再计算当熔炼循环水泵最后投入时需要的发电机容量，过程如下。
（2）当起动熔炼循环水泵（采用软起动器）时
1）
2）已投运负荷，
大功率电机采用软启动器后，起动电流倍数一般可取1.5-3倍，这里取3，则有
，其他参数取值同（1），则：
由此可见，大功率电机采用软启动，可以有效减小应急柴油发电机组容量，在技术条件允许时，应尽量采用降压起动方式。
6、结论
由于目前柴油发电机自起动及自动并机技术已经成熟，从技术经济角度出发，根据以上计算结果并同时考虑现场气象条件及海拔，该工程最后采用了两台常备功率为814kVA的柴油发电机并机发电，为全厂保安负荷提供电源。
参考文献:
1. 弋东方，《电力工程电气设计手册电气一次部分》，水利电力出版社，1989
2. 任元会等，《工业与民用配电设计手册第四版》，中国电力出版社，2016
3. 胡浩，《柴油发电机组的选择与使用注意事项》，热电技术，2010（04）
4. 陈延镖，《钢铁企业电力设计手册》，冶金工业出版社，1996
论文作者:周振宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
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