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1、低噪声车载电站选型与设计1 低噪声车载电站概述低噪声车载电站（下称电站）以其使用移动快捷和噪声低等特点而被逐步广泛应用于停电会产生严重影响的通信、广电、电力、军事、和抢险等场所的机动应急备用电源。本文力求系统的论述电站选型必须考虑的各种因素和每项技术、功能、结构、操作、外观和扩展的设计程序、方法和依据等。通过图片、表格、图表、图示和公式等较为直观和完整的表达。旨在使低噪声车载电站最大限度地满足不同用户的个性化使用要求，特别是一些高科技（电脑智能监控、数字化并机、黑匣子等）和环保（低噪声等）技术的最佳运用，不断提高低噪声车载电站的应用水平。1.1 电站的外观、结构和系统简介电站主要由柴油发电机组
2、及其控制和配套系统、电源输出电缆系统、汽车、专用电站车厢、支腿及其辅助配套和降噪装置等组成。标准车载电站图 飞机运载车载电站图 成批车载电站图 标准车载电站系统图1、进风气弹簧窗 2、直流照明灯 3、 柴油发电机组 4、 工业型消音器 5、 排风气弹簧窗6、 排气防雨帽 7、 汽车 8、 机械或液压支腿 9、 机组底座油箱 10、 厢体侧门11、 门下可收起式梯 12、 机组减震 13、 接线箱 14、控制屏透视窗 15、 防音厢体16、 手动/电动电缆滚筒 17、 防爆交流照明灯 18、住宅型消音器 19、灭火器 20、 应急灯21、 空气开关 22、 机组控制屏1.2 柴油发电机组主要的组
3、成柴油发电机组（下简称机组）主要由柴油机、发电机、联轴器、冷却、排气、燃油、避震输出开关和控制系统等组成。柴油发电机组外形图 柴油发电机组系统图（改用带有标注的系统图） 1.3 电站的选型原则 电站的选型原则是：最大限度地满足带载使用要求的前提下，快速可靠移动、便捷接连电缆，同时充分利用电站的有限空间和载重资源，降低噪声对工作和生活环境的影响，达到最佳的性能价格比的综合解决方案。2 电站功率的确定功率的确定是电站选型的核心内容，其原则是在满足使用要求的前提下,选用最佳功率容量配置，力求最少投资。首先应明确理解各种功率的定义、分析机组的工况性质、确定功率条件，然后根据机组的现场条件和负载的特性，
4、计算和修正并确定所需的电站输出功率。2.1 电站功率的定义涉及电站功率的定义很多，有备用功率、长行功率和额定功率等，国内外（或各品牌）的标准定义表述也不尽相同，常用的电站功率的定义见电站功率的定义表。通常备用功率和长行功率及连续功率三者功率之比为1: 0.9: 0.8左右，不同品牌和规格略有差异，确切的技术数据需以生产厂家说明书为准。 电站功率一般按备用功率选定。功率定义表功率名称功率定义适应范围等同ISO备用功率（Standby Power）在规定的维修周期之间和规定的环境条件下能够连续运行300h,每年最多500h工作小时的最大功率适用于通信、楼宇等负载变化较多的偶然应急工况限时功率（LT
5、P）长行功率（Prime power）在规定的维修周期之间和规定的环境条件下，每年可能运行的时数不受限制的某一可变功率序列内存在的最大功率适用于厂矿、军队等负载变化较小的经常运行工况基本功率（PRP）连续功率（Consecution power）在规定的维修周期之间和规定的环境条件下，每年可能运行的时数不受限制的某一恒定功率序列内存在的最大功率适用于作为电站或与市电并网使用等负载变化极小的连续运行工况持续功率（COP）标定(额定)功率在标准环境条件下的输出功率：大气压力：89.9kPa(海拔高度1000m)环境温度：40相对湿度：60%铭牌标称注：标准环境条件也有规定为：大气压力：100kPa
6、、环境温度：25、相对湿度：30%。2.2 电站功率的修正在非额定现场条件或特殊负载的情况下，电站的额定功率需要修正。2.2.1 环境温度的功率修正 当环境温度过高时，空气密度降低，柴油机燃烧时氧气量减少，燃烧效率减低，因而会减低柴油机的机械输出功率；同时发电机工作时需要冷空气对绕组进行冷却，在环境温度过高时，冷却效果降低，发电机绕组内部温度升高，为保证发电机的绕组温度在允许范围内也必须降低发电机的输出功率。各品牌柴油机和发电机的输出功率受环境温度影响的功率修正，由于设计的不同，其修正的参数也不一致；同一品牌，不同型号、不同调速模式，其修正的参数也有区别。一般要以原生产厂家的修正参数为准。通常
7、可按照环境温度超过40时每升高5,输出功率下降 3-4%来进行功率损失的计算，但要注意的是有些厂家的电站标称功率是基于环境温度25时的输出功率。2.2.2 海拔高度的功率修正当海拔高度升高时空气密度也会降低，同样影响柴油机和发电机的输出功率。不同品牌的柴油发电机组要参考厂家的功率修正曲线来计算降容后的实际功率，通常可按照海拔高度超过1000m 时每升高500m输出功率下降4-5%来进行功率损失的计算，但要注意的是有些厂家的机组标称功率是基于海拔高度300m时的输出功率。 电子喷油柴油机采用了电子喷油控制技术,通过对安装在柴油机上一系列的传感器检测到的柴油机各种数据来精确地控制每个喷油器的喷油正
8、时和喷油量。由于电子控制单元通过对进气岐管的进气压力、燃油温度的精密测量,并以此来控制喷油正时和喷油量,使得电子喷油柴油机在高海拔地区和高温度环境下有更低的功率下降。所以在高海拔地区和高温度环境下选用电子喷油的机组能获得更大的输出功率和经济性。2.2.3 非线性负载的功率修正含有感性、容性元等器件的负载均为非线性负载，如机房空调、不间断电源UPS、灯具调光系统和整流滤波器设备等。非线性负载会向电站反射大量的高次谐波，其中以5次和7次谐波危害最严重，尤其是非线性负载较大而发电机组容量又较小时这种危害就更明显，其后果将使电站出现的谐振、稳定时间延长或负载设备误动作，严重时会损坏AVR和负载设备。这
9、一问题在机组的选型过程中经常未引起足够的重视（由于在用市电供电时影响不大），最终导致投入使用时才发现无法正常工作，造成无法挽回的损失。一般电站功率的选用原则上在2至3.5倍UPS容量以上，这样将大幅度增加投资，而通过采取一些特殊的措施，则可以改善机组的运行性能，同时获得更好的经济效益。A. 选用永磁他励式（PMG）发电机因PMG系列发电机的电子自动调压系统AVR独立于发电机的机械系统，其功率源从副励磁机电枢绕组取得，在发电机负载和转速突变时，该系统不受发电机机械过渡过程的影响而将输出电压自动调整到额定值。因此，PMG系列发电机的的动态电压调整率远小于其他励磁发电机，并有较好的动态稳定性，可提高
10、发电机带非线性负载能力。由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源，因而能提供较高的电动机起动承受能力，并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性。 B. 在不增加柴油机功率的条件下配置一台稍大容量的发电机通常柴油机和发电机的功率匹配关系是柴油机净输出机械功率略大于发电机功率，机组的输出有功功率大小取决于柴油机的出力，而视在功率则主要取决于发电机的容量，电站在带UPS负载时，只要加大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而输出的有功功率其实并未增加，因而采用这种所谓“小马拉大车”的方式来解决非线性负载的问题，即柴油机的功率按照常规要求选配，而发电机
11、功率则稍加大容量的方法来配置。仅加大发电机容量远低于全面增大机组的成本，该方案可以在满足使用要求的前提下，大幅度减少投资，同时也避免柴油机产生长时间低负载运行的机率，提高其使用可靠性。该方案同时适用解决低功率因数（远低于额定0.8）负载等问题。2.2.4 突加负载的功率修正突加负载通常指一次性加载大于额定负载25%以上的工况，对电站输出电源的质量有一定程度的影响，主要体现在瞬态频率和电压的波动，对于电源性能要求较高的用电设备，为确保其可靠运行，必须进行功率修正。一般电站，突加负载可以承受到额定负载的50%，但此时的瞬态频率和电压均较低。当突加负载大于额定负载的50%时，需要修正加大功率才能使电
12、站正常运行，同时可以采取调压等措施改善其启动性能。另外，非增压比带增压器柴油机的突加负载能力较好。综上所述，电站功率的确定，除直观可计算的负载容量外，还必须充分考虑和分析现场条件和负载特性等因素，才能取得性价比较佳的方案，在非额定现场条件或特殊负载的情况下选用个性化的配套产品，更能获得最佳的解决方案。电站功率修正和个性化选型表影响因素修正原因修正依据修正办法备注现场条件环境温度空气密度和冷却效果降低调速模式和温升条件超过40时每升高5,输出功率下降 3-4%来进行功率损失的计算尽量选用电喷柴油机，发电机和柴油机功率均需分别修正海拔高度空气密度和冷却效果降低调速模式和温升条件超过1000m 时每
13、升高500m输出功率下降4-5%来进行功率损失的计算尽量选用电喷柴油机，发电机和柴油机功率均需分别修正环境湿度降低绝缘性能湿度和发电机绝缘等级降低发电机的环境湿度加装发电机绕组防冷凝加热器负载特性非线性负载谐振、稳定时间延长和负载设备误动作，电流过载高次谐波分量，极低功率因数2至3.5倍UPS容量以上，发电机额定电流选用永磁他励式（PMG）发电机或（和）仅加大发电机容量突加负载瞬态频率和电压降低突加负载份量和瞬态频率、电压降低幅度加大电站功率尽量选用非（低）增压柴油机说明各品牌、型号和规格修正系数略有差异，以厂家说明书为准3 电缆输出系统的选型电站与用电设施通常有一定距离，由于其距离、分路数、
14、负载情况和应急程度等现场条件的不确定性，一般是在电站配备必要的电缆，以便随时适用不同条件并快捷能投入使用。电缆通常绕在电缆绞盘上并置于电站内，由于其重量较重和体积大，会占用较多的电站空间及载重资源，所以电缆输出系统的选型原则是：在基本满足使用要求的前提下，尽量采用较小截面和较短的电缆。一般截面较大的电缆选用的长度在30米以内，必要时可以用中间接线箱等方式延长。采用快速接插件能更方便操作和提高应急速度，对于功率较小（250A以内）的电站建议配置。对于需要多路电源输出的，可以在电站内设置分路接插箱，必要时加装空气开关分路保护。各分路电缆的规格由其负载的大小选定。通常在电站内还需设置小功率的多功能插座，便于本身检修和临时应急电源的取用。同时也设置电池浮充接插装置，便于平时使用市电对启动电池进行充电。电缆输出系统的选型，是电站选型的重要组成部分，良好的方案，能使电站在满足使用要求的前提下，既操作便捷又使有限的资源得以充分利用。电缆输出系统的选型表选型内容选型依据选型方案重量及尺寸备注电缆电缆型号携带、缠绕和拉接便捷径程度YC橡皮电缆见附表GB5013-1997电缆截面满足负载载流量大于最大电流所需截面最大负载电流
