咨詢電話:

青海11选5前三直遗漏 www.koguw.com 0451-87236508


新聞動態

 

聯系我們 / contact us

聯系人:管先生

聯系電話:0451-87236508

手機:13303605238   13703650220  13605253448

地址:哈爾濱香坊區南直路善上居小區

新聞動態 

當前位置: 首頁 > 新聞動態

發電廠備用柴油發電機組負荷分析及容量計算

發布時間:2019-11-05

 

柴油發電機組容量計算是交流電源系統設計和柴油機組設備選型的基礎。首先對某電廠備用電源系統作了簡要描述;然后從負荷的選取原則、負荷數據的分析與負荷計算的方法等多個方面介紹了負荷統計的優化方法;并結合標準規范要求以SP系統為例,闡述了備用柴油發電機組容量計算方法及選型校驗的詳細過程,從而充分驗證了容量計算結果的準確性。



   國內某發電廠每個機組的備用電源系統由兩套完全相同的柴油發電機組組成,每套柴油發電機組均應能夠獨立起動并具備向其設計負載供電的能力,其額定功率可滿足汽輪機脫扣、主發電機跳閘廠外主電源和廠外輔助電源喪失時,向發電廠******廠用負載供電,且不需要執行任何安全功能。這些由柴油發電機組提供后備電源的******廠用設備,具有非安全相關“縱深防御”功能,可以降低非能動安全系統起動的風險和保證主設備安全。

電源系統構成、負荷數據分析和系統運行工況等都應根據備用柴油發電機組的供電特性來確定。交流系統負荷容量計算結果可為系統構成和電源設備選型提供直接有力的證據,計算過程包括穩態運行負荷計算、起動運行負荷計算和各帶載工步容量計算等,準確的計算結果是確定柴油發電機組加載程序的必要條件。

在對負荷數據進行準確的歸納分析后,即可進行柴油發電機組容量選型。

根據柴油發電機組選型參數分別校驗發電機容量和柴油機功率,并考慮環境因素對機組出 力的影響,進而核實機組選型參數是否滿足運行要求,以期滿足交流電源系統對柴油發電機組各項穩態參數和暫態參數的考量要求。

備用柴油發電機組設備組成及技術要求1. 柴油發電機組設備組成柴油發電機組是單柴油機型,即發電機由一臺柴油機來驅動。每臺柴油發電機組安裝在互相分隔的廠房里;整個機組裝置應設有完全獨立的燃油系統、潤滑油系統、冷卻水系統、空氣起動系統、進排氣系統和電氣系統。發電機為水平放置開啟式,可采用自帶風扇的風冷方式,其轉子和定子絕緣等級為F級,中性點采用不接地形式。

2. 柴油發電機組技術要求柴油發電機組必須具有起動和運行的高度可靠性,故設備設計應考慮下列技術要求:1)發電機應有防冷凝設施,其勵磁裝置應有起動初充磁環節。

2)單一控制電源失效不影響機組起動和運行。

3)電壓調整器具有手動和自動調整功能。

4)機組具有手動和自動兩種起動方式。

從接到起動信號起15 s內柴油發電機組應達到額定轉速和額定電壓,并按加載程序自動帶載負載,******廠用母線電

壓恢復供電時間為20 s,且加載期間要求頻率不得降低到額定值的95%以下,電壓不得降低到額定值的75%以下。

柴油發電機加載程序負荷容量計算1. 柴油發電機加載程序負荷分析柴油發電機組的額定功率是基于失電事故工況,柴油發電機加載程序則用于估算失電工況下的******廠用設備容量,確定自動及手動加載各時序工步的功率值,包括各工步負荷運行功率和起動功率,進而確認由負荷加載程序決定的柴油發電機組額定功率,其主要負荷分類如下。

1)降低非能動安全系統起動風險負荷。

2)與主汽輪機設備安全相關負荷。

3)備有柴油發電機組輔機負荷。

4)直流及UPS電源系統負荷。

5)人員可達性類負荷及消防相關負荷。

加載程序中各工步時間間隔為10 s,加載設備應合理分配在各工步上,盡量避免某一工步上加載負荷過大而引起備用柴油發電機容量的額外增加,其負荷接受原則如下。

1)中/低壓電動機功率因數和效率參照中/低壓電動機技術條件的相關能源行業標準。

2)非電動機類負荷參數以工藝輸入資料為準。

3)照明負荷按占整個照明系統負荷的30%考慮。

4)需考慮6 kV/400 V變壓器電能損耗。

5)需考慮******廠用母線帶載設備負荷率。

6)不需單獨考慮電動閥門和電梯負荷。

2. 加載程序各工步負荷計算下列公式用于各加載負荷容量的計算,其中分析柴油機組運行的失電事故工況下所帶載的負荷種類,主要包括電動機類負荷和非電動機類靜態負荷,從兩種不同性質負荷的固有特性出發,分別計算其穩態功率和起動功率,其相關計算參數的選取在考慮了負荷接受原則的前提下均以實際負荷為準,減少了國內行業設計手冊中采用估值帶來的偏差,優化了計算過程。

公式組1(適用于非電動機類負荷統計,式中,Rat為設備額定功率,kW),即(1) PJ = Rat PJQ = PJ SJ = PJ / cos! SJQ = SJ QJ = SJ2 ! PJ2 QJQ = SJQ2 ! PJQ2公式組2(適用于電動機類負荷統計,式中,Rat為電動機軸功率,kW),即(2) PD = Rat/! PDQ = SDQ cos! Q SD = PD cos! SDQ = KQ Rat/ (!J cos") QD = SD2 !QD2 QDQ = SDQ2 ! PDQ2公式組3(按穩定運行負荷計算發電機容量,kW/kV·A),即(3) PG1 = PJk k=1n! + PDk k=1n! QG1 = QJk k=1n! + QDk k=1n! SGJ = PG12 +QG12公式組4(按起動運行負荷計算發電機容量,kW/kV·A),即(4) PG 2 = PJQk k=1n! + PDQk k=1n! QG 2 = QJQk k=1n! + QDQk k=1n! SGD = PG 22 +QG 22式中,PJ、QJ和SJ為非電動機類負荷穩態運行時的有功功率、無功功率和視在功率;PJQ、QJQ和SJQ為非電動機類負荷起動時的有功功率、無功功率和視在功率;PD、QD和SD為電動機類負荷穩態運行時的有功功率、無功功率和視在功率;PDQ、QDQ和SDQ為電動機類負荷起動時的有功功率、無功功率和視在功率;PG1、PG2為各負荷穩態運行時的有功功率之和、各負荷起動時的有功功率之和;QG1、QG2為各負荷穩態運行時的無功功率之和、各負荷起動時的無功功率之和;SGJ、SGD為各負荷穩態運行時的視在功率之和、各負荷起動時的視在功率之和;cos φ、cos φQ為負荷功率因數、起動功率因數;KQ為電動機起動電流倍數;η為負荷效率。

在綜合考慮負荷的起動功率因數、起動電流倍數及負荷效率的前提下,根據上述公式及柴油機加載負荷資料,計算系統加載程序負荷容量,詳細數據如表1所示(表1括號中數據為手動加載負荷中******容量單個電動機負荷參數)。

根據加載程序統計表,得到自動加載各工步穩定運行有功功率曲線圖和起動運行視在功率曲


工步加載的負荷容量以及總有功功率之和的變化情況,此數據作為計算發電機容量以及校驗發電機短時過載能力的基礎數據源。

由圖2可知,柴油發電機組在各帶載工步的負荷功率突加值以及穩定運行時的視在功率累積情況,作為檢驗柴油發電機在負荷峰值電流沖擊下的電壓降水平,以及在負荷峰值功率沖擊下柴油發電機出力水平的重要依據。

柴油發電機組選型1. 發電機選型及校核(1)發電機額定容量選擇發電機連續輸出容量應大于******穩定運行負荷容量[1],根據加載負荷統計表可得Se = SGj = 5 270 kV!A (5) (2)發電機短時過載能力校驗發電機短時過載能力主要是考驗發電機帶負荷起動******容量電動機時短時的過負荷能力。

根據負荷數據表,在不考慮手動負荷同時加載的情況下,除手動加載工步中******容量負荷未加載外,其他負荷均在相應工步加載并達到穩定運行狀態,此時接入******容量手動加載負荷后的總加載容量,即為考量發電機過載能力時所依據的***大加載容量,即(6) Se ? S1 = SM KGF= (5 270 ! 434 +3 034) 1.5kV!A = 7 8701.5kV!A = 5 247 kV!A Pe ? S1 cos! Q = 5 247 kV!A! 0.8 = 4 198 kW (7)式中,Pe為發電機額定功率,kW;Se為發電機額定容量,kV·A;SM為成組起動負荷的******容量,kV·A;KGF為發電機短時過負荷系數,取1.5。

根據負荷穩態運行容量和分步加載計算容量較大者(5 270 kV·A)確定的發電機推薦選型參數,如表2所示。

(3)發電機電壓降校驗電動機起動瞬間,母線電壓會因發電機暫態電抗產生的損失而降低。為了減少對母線上運行設備的影響,以保持母線電壓不能低于額定電壓

2. 柴油機選型及校核(1)柴油機額定容量選擇柴油機選型及額定功率的確定,除應滿足所有負荷穩定運行的功率要求外,還應滿足起動******負荷時的柴油機負載接受能力,在不考慮手動負荷同時加載的情況下,除手動加載工步中******功率負荷未加載外,其他負荷均在相應工步加載并達到穩定運行狀態,此時接入******功率手動加載負荷后的總負荷功率即為考慮柴油機額定功率時所依據的******加載功率,即

根據IEEE-387規范要求[3],為保證柴油發電機組承受***嚴重階躍負荷的能力,應進行裕度試驗,即考量***嚴酷單步負載的110%帶載能力??悸羌釉爻絳蛑?**后一步的加載情況,柴油機的有功輸出不應低于實際負載消耗功率的1.1倍,即Pce>1.1×PG1/ηg=1.1×4 656 kW/0.972=5 268 kW(10)故柴油機推薦選型參數如表3所示。

表3 柴油機推薦選型參數柴油機型號 16PA6B 平均有效壓力/ bar 21.85額定功率/ kW 5 920 額定扭矩/ kN·m 65額定轉速/ r/min 1 000 單缸容量/ kW 370(2)柴油機負載能力校驗柴油發電機組投運時,為了減少突加負荷的機械、電流沖擊,在滿足供電要求的情況下,加載負荷******按一定的時間間隔分級增加。鑒于不可能量化發電機組響應動態負載的所有影響因素,為了確定因負載變化引起的發電機組的頻率和電壓特性變化,應以允許的電壓降和頻率降為基礎確定突變負荷的接入時間、功率分配等狀態參數,同時考慮柴油機在標定功率下其平均有效壓力與機組突加負荷功率的關系。

柴油機平均有效壓力是單位氣缸工作容積每循環一次所發出的有效功。平均有效壓力是衡量柴油機動力性能的重要參數,其值越高說明柴油機氣缸工作容積的利用率越高。根據GB/T2820-7關于負荷接受的規定[4],標定功率下的平均有效壓力與發電機組分級突加負荷值有關。但是針對一臺型號確定的機組,應以供貨商給定的平均有效壓力為準,以免超過柴油機的突加能力而導致機組?;?。本工程按照推薦數據中的平均有效壓力(2 185 kPa)確認各工步突加功率值,如圖3所示。

在機組分步加載時,前三步中每一步的******突加負荷分別為標定功率值的37%、62%和84%。

而根據曲線的發展趨勢,后續加載工步的負荷帶載率已接近100%額定功率,對比表2中后續加載工步的負荷變化情況,故不需重復校驗機組加載突加負荷能力。根據表2的負荷起動有功功率,前三步的******起動有功分別為2 009 kW、2 196 kW和2 804 kW;根據圖3給出的加載指導值,給合所選柴油機的平均有效壓力得出,按標定功率時


16PA6B型柴油機各工步可允許加載功率指導值,即******帶載功率值應分別滿足(需同時考慮發電機效率):第一工步:Pcn p>PG21/ηg→5 920 kW×0.37=2 190.4 kW>2 009 kW/0.972=2 067 kW (11)第二工步:Pcn p>PG22/ηg→5 920 kW×0.62=3 670.4 kW>2 196 kW/0.972=2 260 kW (12)第三工步:Pcn p>PG23/ηg→5 920 kW×0.84=4 972.8 kW>2 804 kW/0.972=2 885 kW (13)式中,Pcn為柴油機額定功率,kW;P G21、P G22和PG23為前三工步各步負荷起動有功功率之和,kW;ηg為發電機效率,取0.972。故由上述可知,所選柴油機的出力水平覆蓋了***嚴酷運行工況下所帶載負荷功率的需求。

(3)柴油發電機組環境條件的功率修正柴油發電機組的標定功率是指在標準大氣狀況下能以額定方式連續運行12 h的功率。國標GB/T 21404—2008中規定:標準大氣狀況指外界大氣壓為100 kPa,環境溫度為25 ℃,空氣相對濕度為30%。依據本工程廠址設計參數,應對柴油機的額定功率進行修正,以期驗證其現場運行輸出能力。

16PA6B型柴油機標況下******功率輸出為5 920 kW,室外極端******溫度為環境溫度(39.6 ℃),其溫度環境修正系數為! =1! 0.38" 0.01"(T1 !35) ! 0.33" 0.01(TW ! 40) ! 0.74" 0.01(100 ! P0 ) =1! 0.38" 0.01"(39.6 !35) ! 0.33" 0.01(45.6 ! 4=1! 0.38" 0.01"(39.6 !35) ! 0.33" 0.01(45.6 ! 40) ! 0.74" 0.01(100 !100) = 96.404%式中,T1為現場室外極端******環境溫度,℃;TW為現場柴油機低溫水進機溫度,℃;P0為現場大氣壓力值,kPa(如果P0>100 kPa,則取P0=100 kPa)。

上述按1.1倍裕量考慮的柴油發電機組所帶載負荷需求為5 268 kW,根據環境修正系數考量現場柴油機的實際出力。

P = Pcn! = 5 920 kW! 0.964 04 = 5 707 kW ? 5 268 kW(15)綜上所述,柴油發電機組容量選型的計算結果滿足設計要求,充分驗證了其作為發電廠后備電源的可靠性。

結束語結合國內某發電廠實際工況,闡述了柴油發電機組交流電源系統負荷分析及容量選擇計算的實用方法。其中,在負荷統計方面采用了有別于相關手冊的優化分析方法,并結合柴油機設備輸出能力及突加功率指導值的要求進行了多步負載校驗計算,增強了在短時過載能力、首次帶載能力和穩態運行能力等方面設備容量校驗的可靠性,對于提高設計計算的效率、提高系統可靠性及準確性有很大幫助,可作為廠用柴油發電機組容量計算的依據。

 
 
 

版權所有:黑龍江英格發電設備有限公司   技術支持:龍采科技

備案號:黑ICP備15008704號-1