кВт и кВА: в чём разница и как пересчитать мощность ДГУ

Чем кВт отличается от кВА в карточке ДГУ

Киловатты в паспорте - активная мощность, которую установка отдаёт в нагрузку. Киловольт-амперы - полная мощность на выводах: произведение линейного напряжения, тока и корня из трёх. Расхождение между двумя числами создаёт реактивная составляющая нагрузки, а мерой служит коэффициент мощности.

База прописана в ГОСТ Р 53987-2010 (ИСО 8528-1:2005), п. 13.2: «Номинальную мощность электроагрегатов указывают в киловаттах (кВт) при номинальной частоте и коэффициенте мощности (cos φ), равном 0,8, если не обусловлено иное».

Номер стандарта стоит сверить до того, как ссылка уйдёт в переписку с поставщиком. Привычный ГОСТ Р ИСО 8528-1-2005 в реестре Росстандарта помечен «Заменен». Часть 1 действует под другим номером - ГОСТ Р 53987-2010: приказ Росстандарта от 29 ноября 2010 г. N 560-ст, введение с 1 июня 2012 г., прямо взамен 8528-1-2005. Межгосударственной части 1 с индексом ГОСТ ISO в реестре нет, хотя части 3, 4, 5, 6, 8 и 12 там есть.

То же значение закреплено в ГОСТ 33115-2014, п. 5.2: «Номинальный коэффициент мощности электрогенераторных установок переменного тока при индуктивной нагрузке - 0,8». Графа мощности в таблице 2 этого стандарта подписана «Мощность, кВт». Оба документа в реестре Росстандарта числятся действующими. Мощностные ряды в каталоге ДГУ выстроены по той же логике.

Почему производители ставят именно 0,8?

0,8 описывает режим, в котором изготовитель объявляет мощность. Там же, в п. 13.2 ГОСТ Р 53987-2010, сказано: «Электроагрегаты должны быть использованы в соответствии с классификацией мощностей, установленной изготовителем».

Заводы генераторов строят ряды на той же базе. В STAMFORD Ratings Book Industrial все таблицы мощностей трёхфазных генераторов подписаны «0.8 Power Factor»; отдельные таблицы «1.0 Power Factor» даны только для однофазных исполнений 220-240 В.

Оговорка «если не обусловлено иное» работает буквально. В каталоге Mitsudiesel трёхфазная МД АД-16С-Т400-1РМ29 подписана как 16 кВт / 20 кВА, а МД АД-16С-230-1РМ29 - как 16 кВт / 16 кВА. В карточке этой модели стоят одна фаза, 230 В и коэффициент мощности 1, так что делить на 0,8 там нечего.

Формулы пересчёта и порядок проверки карточки

Весь пересчёт закрывают два выражения: S = P / cos φ для полной мощности и P = S x cos φ для активной. Ток считают по полной мощности: I = S x 1000 / (U x 1,732), где U - линейное напряжение в вольтах. Эти же формулы приведены в разделе «Useful Formulas» каталога STAMFORD: kW = kVA x PF и Amps = kVA x 1000 / (Volts x корень из трёх).

Порядок работы с карточкой модели:

1. Выпишите номинальную мощность в кВт, в кВА и номинальный ток - в российских карточках есть все три числа.
2. Проверьте, какой cos φ указан рядом; у трёхфазных исполнений это 0,8.
3. Разделите паспортные кВА на паспортные кВт: должно получиться 1,25.
4. Посчитайте полную мощность своей нагрузки по её фактическому коэффициенту мощности.
5. Сравните полученные кВА с паспортными кВА, а расчётный ток - с паспортным током.

Сверка на модели: 100 / 0,8 = 125 кВА, затем 125 x 1000 / (400 x 1,732) = 180 А. Карточка ТСС АД-100С-Т400-1РМ26 даёт те же 100 кВт / 125 кВА и 180 А. Подбор номинала под перечень потребителей и пусковые токи разобран отдельно: расчёт мощности ДГУ.

Таблица соответствия кВт и кВА для типоразмеров каталога

Ряд посчитан при cos φ 0,8 и линейном напряжении 400 В. Последняя графа - сверка с карточками моделей ГК ТСС и Mitsudiesel.

Округление в карточках идёт в разные стороны: 20 кВА дают 28,9 А и подписаны как 29 А, 250 кВА дают 360,8 А и подписаны как 360 А. Типоразмеры из таблицы открываются страницами каталога: 16 кВт, 100 кВт, 500 кВт, 1000 кВт. Большую часть ряда выпускает ГК ТСС.

Как мощность подписана в паспортах и спецификациях

Российские карточки дают пару величин. В каталоге Mitsudiesel это две графы: «Мощность номинальная, кВт» и «Мощность номинальная, кВА». У ТСС в карточке стоят обе величины плюс номинальный ток. Систему условных обозначений ГОСТ 33115-2014 (п. 5.5) выносит в ГОСТ 23162. В карточках ТСС число в обозначениях АД-16С, АД-200С и АД-2000С совпадает с номиналом в киловаттах.

Импортные рейтинг-карты устроены иначе: имя модели, как правило, собрано из киловольт-ампер. В рейтинг-картах Cummins на серию коммерческих ДГУ 50 Гц столбцы подписаны «Standby rating kVA kWe» и «Prime rating kVA kWe». Выборка из той же таблицы:

C275D5 закрывает 220 кВт, поэтому в один ряд с российским типоразмером на 250 кВт он не встаёт. Кроме единиц измерения карточка содержит и режим работы (prime, standby); режимы разбирают отдельно, а при сравнении берут одну и ту же строку.

Что меняется, если фактический cos φ ниже 0,8?

Растёт ток при той же активной мощности. Нагрузка 100 кВт с коэффициентом мощности 0,7 даёт полную мощность 100 / 0,7 = 142,9 кВА и ток 142,9 x 1000 / (400 x 1,732) = 206 А. Активная мощность осталась прежней, 100 кВт, но ток вырос на 14 % против паспортных 180 А.

Расплата за это - нагрев обмоток. ГОСТ Р 53987-2010 (п. 14.4): «Превышение температуры обмоток генератора электроагрегата может быть существенным фактором, ограничивающим долговременную надежную работу электроагрегата». ГОСТ 33115-2014 и перегрузку нормирует через ток: установки в роли основного источника «должны допускать перегрузку по мощности на 10% сверх номинальной (по току при номинальном коэффициенте мощности) в течение 1 ч» (п. 6.3.2). Там же примечание: аварийные и резервные установки работу с 10 % перегрузкой не допускают.

Вывод для подбора простой: при нагрузке с низким коэффициентом мощности типоразмер выбирают по кВА. Под 143 кВА подходит ДГУ 120 кВт с полной мощностью 150 кВА. Паспортный ток заодно задаёт кабельную линию: сечение кабеля от ДГУ до щита считают от тока установки.

Почему при cos φ выше 0,8 кВА не превращаются в киловатты?

Активную мощность ограничивает вал. У ТСС АД-100С-Т400-1РМ26 стоит двигатель Yuchai YC4A180L-D20: в карточке у него 120 кВт номинальной и 132 кВт максимальной мощности. Паспортные 100 кВт электрических сняты с этих 120 кВт механических, и 125 кВт оттуда не получить.

У самого генератора при единичном коэффициенте мощности полная мощность падает. Даташит AvK DSG 74 L1/8 показывает это двумя строками: «Rated power: 800 kVA 640 kWe 685 kWm» при «Power factor: 0.80» и ниже «Power at pf 1,0 656 kVA 656 kWe 685 kWm». Вольт-амперы уменьшились с 800 до 656, мощность на валу осталась те же 685 кВт, а КПД вырос с 93,37 % до 95,73 %.

Паспортные кВА задают предел по току и нагреву обмоток. Запасом активной мощности у ДГУ они не становятся: активный предел ставит двигатель.

Частые ошибки при сравнении кВт и кВА

1. Сравнивают «275» импортной карточки с «250» российской. Первое число означает кВА (220 кВт), второе - кВт (250 кВА).
2. Умножают киловатты на 0,8 вместо деления. Для 100 кВт выходит 80 кВА против правильных 125 кВА.
3. Считают ток от киловаттов: 16 x 1000 / (400 x 1,732) = 23 А при паспортных 29 А у ТСС АД-16С-Т400. Автомат и кабель по такому расчёту уходят на размер вниз.
4. Читают кВА как резерв активной мощности. Запись 100 кВт / 125 кВА не обещает 125 кВт на хорошей нагрузке.
5. Применяют 0,8 к однофазному исполнению, хотя в карточке МД АД-16С-230-1РМ29 стоят 16 кВт / 16 кВА и коэффициент мощности 1.
6. Сверяют максимальную строку одной модели с номинальной другой. Записи 110 кВт / 138 кВА и 100 кВт / 125 кВА относятся к одной установке.

Сверка единиц мощности перед заказом ДГУ

1. В ТЗ и в предложении поставщика стоят одни и те же единицы, рядом подписан cos φ.
2. Отношение паспортных кВА к паспортным кВт равно 1,25; другое отношение - повод задать вопрос производителю.
3. Фактический коэффициент мощности нагрузки объекта посчитан, а не принят по умолчанию.
4. Полная мощность нагрузки укладывается в паспортные кВА выбранного номинала.
5. Расчётный ток нагрузки ниже номинального тока установки.
6. Для однофазных и специальных исполнений коэффициент мощности взят из карточки модели.
7. Сравниваемые модели сопоставлены по одной и той же строке мощности.