柴油发电机电压降参数与计算公式

在民用建筑工程布置中，大量采用230/400V的柴油发电机作为备用或应急电源。当供电距离较大时，合理配置柴油柴发机组和确定供电电压具有重要的经济、技术意义。其中，较大一台发电机起动时，低压配电柜的母线、发电机端压降与较远处发电机起动时的端压降是决定性的。康明斯公司在本文简易介绍与电压降计算有关的一些数据和概念；浅述应用阻抗法、功率法计算柴油发电机在发电机启动时的压降；列出参数计算的实用公式和步骤并进行了案例计算。

      通常布置资料引荐，当供电标称电压为220/380V时，供电半径为200m；当负荷较小时，可扩大到250m。这是基于压降和电能损耗考虑，对主供线路提出的概括性要求，对于备载线路当压降满足要求时是可以追赶的。作为后备线路，运转时间很短，电能损耗不是主要条件，如GB 50038-2005《人民防空地下室设计规范》第7.2.13条文解释“低压供电半径范围：220/380 V的半径通常取500m左右”。未经计算，笼统地以200～250 m供电半径配置柴油发电机组，可能造成浪费及维保作业量的增加。供电装置示意图如图1所示。

      当负载沿干线分散时，供电半径不应理解为线路的较远点，而是负载矩的等效半径，如图2所示。

      其中，I1……IN、L1……LN分别为负荷电流、与供电电源的距离。

      电压、电流、功率、频率、功率因数。发电机资料一般给出持续、备用功率。持续功率值较小，计算压降时，宜选择连续功率值，其计算结果较为安全。发电机并机时，其总容量应乘以并机不均匀系数(通常取0.9)修正。

      发电机一般配电压自动调整器，稳定度为0.5%～1%。对于已接入的稳定负载，在额定范围内，电压稳定在精度以内，近似为恒压源。

      发电机的瞬间电抗XG=0.18～0.24。当无资料时，一般取0.2。发电机内电阻较小，其阻抗近似为XG。绝对值XG=XG?UrG2/SrG，UrG、SrG分别为发电机额定视在容量和线）超瞬态电抗相对值X”G

G=1+XG（Qfh/SrG），式中XG（Qfh/SrG）即为内阻压降；当Qfh=0时e’G可取1.05，其中SrG为发电机额定视在容量，Qfh为已接负载的无功容量。3、线路电抗、电阻

（1）电抗：架空线）电缆、架空线的电抗值受截面影响很小。理论上，导体单位长度的电感L=μ/4π与导线导磁率成正比，而与截面无关。《工业与民用配电设计手册》(第3版)上的参数为：全塑4芯电缆线mΩ/m；架空线）铜导体电阻温度系数为3.93×10-3

m?cosφ，Zm=Rm+jXm。其中Srm、cosφ分别为发电机额定视在容量、容量因数。5、负荷数据      负荷Zfh=U2r，Xfh

fhcosφfh，Zfh=Rfh+jXfh。其中：Ur、Sfh和cosφfh分别为负载额定电压、额定视在功率和容量因数。6、对其它负荷的危害      发电机起动时电压相对值ust=Ust/Un×100%；当发电机不频繁启动时母线电压相对值ust

       降压启动时发电机端子电压应能保证传动机械要求的起动转矩，即电机端电压相对值ustM≥

rm，一般电机为1.8～2，起重用电机为2.5，电梯制造标准规定电梯电机MSTM≥2.2。      如水泵Mj=0.3，MSTM=2，则uSTM=√1.1×0.3/2=0.41。电机Y/△起动，假设发电机端电压ust=85%，则ustM=85%×（1/√3）=0.49，0.41，可启动。9、电梯启动

      电梯可能为供电线路较远点，是压降校验的关注点。在设计手册上列出皮带运输机静力矩为1.4~1.5，但未列出电梯值，无法直接计算出电梯的允许值ustM。电梯有配重，减小了静阻力矩，其值比皮带机应小些。假设ustM=80%，而制造标准要求电梯额定力矩MSTM≥2.2，可计算出起动力矩大于等于1.4，接近1.4～1.5，康明斯发电机公司认为是安全的。

       按计算式参量的物理意义不一样，康明斯发电机公司将计算方式分为阻抗法、容量法。

G。康明斯发电机公司认为，现代发电机均配带电压自动调整器，eG应按参考文献取值，考虑已接负载危害，eG=1+XG（Qfh/Srg）。 图3  发电机交流阻抗曲线  发电机电压降阻抗计算法 

（2）计算电路之二，如图6所示，对应于1表6-17的接线。SstG≈（Qfh+SstM）/｛1+（Qfh

M.................（公式6）式中：SstG——发电机起动时发电机母线上的起动负载，MVA；Skm——发电机母线上的瞬变短路容量，MVA，其值为SrG/XG

1——线路电抗，Ω，对于额定电压小于等于10kV的聚乙烯电缆计入电阻要素时，X1=｛0.08+（6.1/S）｝L，其中S(mm2)、L(km)分别为电缆截面、长度，用于10kV交联电缆时，0.08改为0.09。

（3）功率法是由阻抗法演变以功率为参量的计算法，仅进行容量的标量计算较简便，是现在设计手册采用的方法，但计算精度不如原型的阻抗法高。（4）通过对容量法的分析、推算得到简化法，计算更为简化。对照30种状况的计算结果，与功率法对比，简化法的结果偏差更小，在0～1%之间，能够满足工程计算的要求。（5）用容量法计算时，发电机空载电势康明斯发电机公司仍按e’G=1+XG

（7）三种程序计算结果表明发电机启动时，电压降详细在发电机内部，即使200m电缆压降仍相对较小。（8）各种计算程序都作了简化，且发电机瞬动电抗也是取0.2，故压降计算很难做到很正确；工程布置宜根据计算结果和经验判定采取适用的方案，应留有一定的安全度。 总结：

组稳定运转的危害要素之一，电压波动过大可能影响柴油发电机发电机组的使用寿命，甚至直接故障机器。电力装置符合的变动是正常的，因此，为了柴油发电机组安全稳定运转，应该保证电压的变动处于允许的范围内。柴发机组正常运行时，电压的变动范围是在额定电压±5%以内，此时发电机的额定功率可保持不变。即当电压降低5%时，定子电流可升高5%；而当电压升高5%时，定子电流应减轻5%。