如何估算机组容量并防止电压波形畸变对敏感性负载的影响？

发电机组容量的估算是十分重要也是比较复杂的问题，容量过小，无法带全部负载或者在启动大功率负载时导致突然停机；容量过大，投资及维护成本高，造成经济浪费。而且根据柴油机的特性，如果在小负载下长期工作，将造成活塞环、喷油嘴积炭严重，气缸磨损加剧等损坏机组的不良后果。所以在容量估算时需要考虑多方面的因素，包括：使用环境、负载的类型和预留裕量等内容。

（1）使用环境

不同的工作环境会影响机组的输出功率。工作环境主要包括环境温度、海拔和相对湿度。当环境温度、海拔过高时，空气密度降低，机组运行时燃烧所需氧气供应量减少，机组的输出功率应做相应的下调。换而言之，选用的机组功率要比负载的功率绝对值高。柴油发电机组的额定功率是在标准状态环境下满负载运行时测得，即：进气温度为27℃，海拔为152.4m，相对湿度为60%。当超过该标准时，标定功率就要有所折扣了，具体的折扣计算方法见本章内容。

值得注意的是，电控柴油机采用了电子喷油控制技术，通过对安装在发电机上的电子控制单元对进气歧管的进气压力、燃油温度的精确测量，控制每个喷油器的喷油正时和喷油量，使得机组在非标准环境下有较小的功率下降。

（2）负载的类型

不同类型的负载对发电机组容量要求相差是很大的，负载类型一般分为电阻性、电感性等线性负载与内含整流电路的非线性负载（又称整流性负载）。阻性负载如灯泡、电炉子、烤箱等，感性负载如空调、机床、水泵等，非线性负载如UPS、电子计算机、程控交换机、PLC设备等。带电阻性负载时，发电机组的容量只需要略大于负载功率。但是在带电感性负载和非线性负载时，容量就需重新计算。

1）电感性负载对容量的影响

电感性负载（如三相笼型异步电动机）的特性是当启动时有很大的电流，而且功率因数大大低于正常运转值。如果直接启动，启动电流值为正常运转时的5～7倍，这就要求机组容量足够大满足其启动要求。但是随之而来的问题是机组的功率选大了，而正常运行时功率又远小于机组额定值，这显然是不经济的。

例如：机组带一台额定功率P=55kW，满载稳定运行时电压U=380V、功率因数p_f=0.89、效率η=92%、启动电流值为额定时5倍的三相异步电动机时额定电流值为

若根据电流值选择机组时，可确定额定电压为380V时，最大输出电流值为126A，功率为70kW的三相柴油发电机组。

由于启动电流I_启=5·I=510A，为了满足启动要求，不得不选择最大输出电流值为532A，功率为300kW的机组。显然，机组功率变大了，而正常运行时功率又远小于额定功率，非常不经济。为了减小电动机启动时的影响，往往采用降压启动的方法，就是在启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机转速接近稳定时，再把电压恢复到正常值。一般有以下几种降压方法：

①星形-三角形（Y-△）换接启动；

②自耦降压启动；(www.xing528.com)

③电抗降压启动；

④软启动；

⑤变频启动。

其中Y-△法的启动电流为直接启动电流的1/3；自藕降压启动法的设备具有抽头根据启动转矩的要求得到不同电压；电抗降压启动电流按其端电压的比例降低；延边三角形启动电流一般为直接启动时的1/2。具体的操作方法可在电工手册上查得。

2）非线性负载对容量的影响

非线性负载（如电子计算机等）设备都有启动冲击电流、谐波反馈、电流突变等干扰，而且往往对机组电压降值有很高的要求。由于柴油发电机组所送出的电源本身不但电压畸变度大，而且随着机组的额定输出功率容量的减小，其内阻增大的矛盾会显得更加突出。当带电阻性负载时，这种影响比较小。然而，在带计算机和通信设备这种整流滤波型负载或UPS时，会影响负载的正常运行乃至使用寿命。虽然上海科泰电源股份有限公司的机组有着优良的电气性能，但出于安全考虑仍应把容量选得大一些。

在电压降的要求上，大容量机组带较小的负载产生电压降较小，PMG比SHUNT小得多，当SHUNT无刷自励式机组带无输入滤波器的UPS时，往往要求容量为UPS容量的2～2.5倍。选择带高效输入滤波器的UPS或带PMG永磁式机组则容量匹配可以非常接近。

总之，计算发电机组容量时应明确各个负载的性能，以做出正确的选择，几种负载的参考特性参数见表1-7。

表1-7 不同负载时的启动电流和运行电流

（3）其他考虑因素

根据现有负载进行计算机组容量后，还要加入其他考虑因素，如：是否有些负载可能发生过载的现象，今后是否有扩充负载的需要，建议根据自己的实际需要适量加大机组的容量。

另外，在经济条件许可的情况下，建议采用2台或多台发电机组，其中一些发电机组用于敏感的负载（如电子计算机系统和其他电子设备），另一些发电机组则用于不敏感的负载（如电阻性负载和电动机）。防止由于电动机启动时造成机组电压波形畸变对敏感性负载的影响。