1.1 內燃發電機組的組成與分類

1.1.1 內燃發電機組的組成

內燃發電機組主要由內燃機（柴油機或汽油機）、交流同步發電機、控制箱（屏）、聯軸器和公共底座等部分組成，圖1-1和圖1-2所示分別為柴油發電機組和汽油發電機組組成示意圖。生產的成套機組，在一般情況下都是由一公共底座將內燃機、交流同步發電機和控制箱（屏）等主要部件安裝在一起，成為一個整體，即一體化內燃發電機組。而大功率機組除內燃機和發電機裝置在型鋼焊接而成的公共底座上外，控制屏、燃油箱和水箱等設備均需單獨設計，以便移動和安裝。

內燃機的飛輪殼與發電機前端蓋軸向采用凸肩定位直接連接構成一體，并采用圓柱形的彈性聯軸器由飛輪直接驅動發電機旋轉。這種連接方式由螺釘固定在一起，使兩者連接成一體，保證了內燃機的曲軸與發電機轉子的同心度在規定范圍內。

為了減小噪聲，機組一般需安裝專用消聲器，特殊情況下需要對機組進行全屏蔽。為了減小機組的振動，在內燃機、發電機、控制箱和水箱等主要組件與公共底座的連接處，通常裝有減振器或橡膠減振墊。有的控制箱還采用二級減振措施。

1.1.2 內燃發電機組的分類

內燃發電機組的分類方法很多，根據發動機額定轉速的高低可將其分為高、中、低速機組；根據機組輸出額定功率的大小可將其分為大、中、小型機組；根據發電機組的輸出電壓頻率可將其分為交流發電機組（中頻400Hz、工頻50Hz）和直流發電機組，當電壓頻率為50Hz時，中小型發電機的標定電壓一般為400V（三相）或230V（單相），大型發電機的標定電壓一般為6.3～10.5kV。但更常用的分類方法是根據內燃發電機組使用的燃油種類、控制方式、用途及其外觀構造進行分類。

（1）按照燃油種類分類

①汽油發電機組　汽油發電機組的額定輸出功率一般都比較小，通常在0.5～12kW之間；其發動機大多采用單缸、風冷汽油機；輸出電壓大多為單相220V，頻率50Hz；少數特殊場所，也有采用多缸、水冷發動機，中頻（400Hz）和三相（380V）輸出的；汽油發電機組具有體積小、重量輕、噪聲相對較小、價格便宜、移動方便等一系列優點，主要應用于負載功率較小、要求臨時應急供電的一般性場合（如臨街獨立門面、小型建筑工地臨時停電的應急照明以及缺乏市電用戶的夜間照明等），當用戶的負載功率大于6kW時，建議優先選擇相應型號的柴油發電機組，以增加供電系統的可靠性。

②柴油發電機組　柴油發電機組的生產成本要高于同功率等級的汽油發電機組，但其工作穩定性要優于汽油發電機組，所以柴油發電機組的應用領域比汽油發電機組要廣泛得多。柴油發電機組的輸出功率從1kW到上千千瓦不等，輸出電壓大多為單相220V/50Hz或三相380V/50Hz，也有少數大功率、高電壓、能夠并網輸出的柴油發電機組。柴油發電機組廣泛應用于工業、農業和國防等各個領域，并得到用戶廣泛認可。

（2）按控制方式分類

①手動機組　這類機組最為常見，機組具有電壓和轉速自動調節功能，操作人員在機房現場對機組進行啟動、合閘、分閘和停機等操作。此類機組通常作為主電源或備用電源。

②自啟動機組　自啟動機組是在手動機組的基礎上，增加了自動控制系統。當市電突然停電時，機組具有自動啟動、自動調壓、自動調頻、自動進行開關切換和自動停機等功能；當機組機油壓力過低、機油溫度和冷卻水溫過高時，能自動發出聲光報警信號；當機組超速時，能自動緊急停機保護機組。自啟動機組的優點是大大減少了對操作人員的依賴性，縮短了市電中斷至由機組供電之間的間隔時間。此類機組通常作為備用電源。

③微機控制自動化機組　機組由性能完善的內燃機、同步發電機、燃油（機油、冷卻水）自動補償裝置和自動控制屏等組成。自動控制屏采用可編程自動控制器（PLC）或單片機控制，除了具備自啟動機組的各項功能外，還可按負荷大小自動增減機組、故障自動處理、自動記錄打印機組運行報表和故障情況，對機組實行全面自動控制。由串行通信接口（RS232、RS422或RS485）實現中心站對分散于各處的機組進行實時的遙控、遙信和遙測（俗稱“三遙”），從而達到無人值守。機組的自動化程度可按實際需要配置。此類機組特別適合用作應急電源。

（3）按用途分類

①常用機組　這類發電機組常年運行，一般設在遠離電力網（或稱市電）的地區或工礦企業附近，以滿足這些地方的施工、生產和生活用電。目前在經濟發展比較快的地區，由于電力網的建設跟不上用戶的需求而設立建設周期短的常用內燃發電機組來滿足用戶的需要。這類發電機組一般容量較大，對非恒定負載提供連續的電力供應，對連續運行的時間沒有限制，并允許每12h內有1h過負載供電時間，過負荷能力為額定輸出功率的10%。這類機組因其運行時間較長、負載較重，相對于本機極限功率的許用功率被調至較低點。

②備用機組　在通常情況下用戶所需電力由市電供給，備用機組是當市電限電拉閘或其他原因中斷供電時，為保證用戶的基本生產和生活而設置的發電機組。這類發電機組常設在電信部門、醫院、市電供應緊張的工礦企業、機場和電視臺等重要用電單位。這類機組隨時保持備用狀態，能對非恒定負載提供連續的電力供應，對連續運行的時間沒有限制。

③應急機組　對市電突然中斷將造成較大損失或人身事故的用電設備，常設置應急發電機組對這些設備緊急供電，如高層建筑的消防系統、疏散照明、電梯、自動化生產線的控制系統、重要的通信系統以及正在給病人做重要手術的醫療設備等。這類機組應能在市電突然中斷時，能迅速啟動運行，并在最短時間內（盡量縮短UPS——交流不停電電源的供電時間）向負載提供穩定的交流電源，以保證及時地向負載供電，這種機組自動化程度要求較高。

（4）按外觀構造分類

①基本型機組　基本型機組的外觀如圖1-3所示。基本型機組是平時見得最多的內燃發電機組，它可能是手動機組、也可能是自啟動機組或微機控制自動化機組。

②靜音型機組　靜音型機組的外觀如圖1-4所示。靜音型機組與基本型機組的本質區別是機組外部安裝了隔聲罩，消聲器內置，降低了機組的噪聲。這種機組適用于要求噪聲低的特殊場合，如學校、醫院和高級電梯公寓等。

③車載機組　車載機組的外觀如圖1-5所示。車載機組是將整臺內燃發電機組安裝在汽車車廂內，通常其廂體要作靜音降噪處理，是專門為應急供電而設計制造的機組。

④拖車機組（電站） 拖車機組（電站）的外觀如圖1-6所示。通常拖車機組是在靜音型機組的基礎上加裝了拖卡，實現了機組的便捷式移動，適用于城市范圍內的短距離應急供電。

⑤方艙（集裝箱）式機組　方艙式機組的外觀如圖1-7所示。方艙式機組是將整臺發電機組安裝在方艙內，是專門為野外工程建設供電而設計制造的機組，機組功率一般在500kW以上。

1.1.3 內燃發電機組的性能等級

國家標準GB/T2820.1—2009《往復式內燃機驅動的交流發電機組》第1部分：用途、定額和性能中的第7條對內燃發電機組規定了四級性能。

①G1級性能：要求適用于只需規定其基本的電壓和頻率參數的連接負載。主要作為一般用途，如照明和其他簡單的電氣負載。

②G2級性能：要求適用于對電壓特性與公用電力系統有相同要求的負載。當其負載變化時，可有暫時的然而是允許的電壓和頻率偏差，如照明系統、風機和水泵等。

③G3級性能：要求適用于對頻率、電壓和波形特性有嚴格要求的連接設備，如電信負載和晶閘管控制的負載。

④G4級性能：要求適用于對頻率、電壓和波形特性有特別嚴格要求的負載，如數據處理設備或計算機系統。

1.1.4 內燃發電機組的型號含義

目前，國內汽油發電機組沒有統一的命名方式，大部分國產柴油發電機組的型號排列如圖1-8所示。其中數字代表的型號含義如下。

1——機組輸出的額定功率（kW），用數字表示。

2——機組輸出電流的種類：G—交流工頻；P—交流中頻；S—交流雙頻；Z—直流。

3——機組的類型：F—陸用；FC—船用；Q—汽車電站；T—掛（拖）車。

4——機組的控制特征：缺位為手動（普通型）；Z—自動化；S—低噪聲；SZ—低噪聲自動化。

5——設計序號，用數字表示。

6——變型代號，用數字表示。

7——環境特征：缺位為普通型；TH—濕熱帶型。

舉例：

①150GF8-2——額定功率為150kW、交流工頻、陸用、設計序號為8、第2次變型的普通型柴油發電機組；

②500GFZ——額定功率為500kW、交流工頻、陸用、自動化柴油發電機組；

③120GFS5——額定功率為120kW、交流工頻、陸用、低噪聲、設計序號為5的柴油發電機組；

④200GFSZ1——額定功率為200kW、交流工頻、陸用、低噪聲、設計序號為1的自動化柴油發電機組；

⑤300GFC1——表示額定功率為300kW、交流工頻、船用、設計序號為1的柴油發電機組；

⑥75PT1——表示額定功率為75kW、中頻400Hz、掛（拖）車式、設計序號為1的柴油發電機組（電站）；

⑦200GT1——額定功率為200kW、交流工頻、掛（拖）車式、設計序號為1的柴油發電機組（電站）；

⑧150GQ1——額定功率為150kW、交流工頻、汽車式（車載）、設計序號為1的柴油發電機組（電站）；

⑨24ZQ1——額定功率為24kW、直流輸出、汽車式（車載）、設計序號為1的柴油發電機組（電站）。

注意：有的柴油發電機組型號含義與上述型號含義有所不同，尤其是進口或合資企業生產的機組是由機組生產企業自行確定的。例如威爾信柴油發電機組：機組型號前面都帶有字母“P”，是Perkins（伯瓊斯）的縮寫；機組型號后面有帶“E”和不帶“E”之分，帶“E”的機組為備用功率，不帶“E”的機組為常用功率；機組型號中的數字代表機組的容量（kV·A）。如P900E型威爾信柴油發電機組的基本含義為：發動機采用伯瓊斯柴油機，機組備用功率為900kV·A（720kW）。若機組裝配手動控制屏，則機組只能在手動狀態下工作。若機組裝配任意一種自動控制屏，則機組可選擇在手動或自動狀態下工作。