新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急或主用供電設(shè)備，應(yīng)該向用電負(fù)載提供符合要求的電氣性能。柴油發(fā)電機(jī)組的電氣性能指標(biāo)不僅是衡量發(fā)電機(jī)組供電質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，也是正確維護(hù)和修理發(fā)電機(jī)組的主要數(shù)據(jù)依據(jù)。因此，對于柴油發(fā)電機(jī)購買用戶和維修人員來說，必須熟悉發(fā)電機(jī)組的主要電氣性能指標(biāo)。其定義是發(fā)電機(jī)組在一定負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電氣性能指標(biāo)稱作穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。

 

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組吊裝側(cè)面圖

康明斯柴油發(fā)電機(jī)組吊裝后視圖

 

 

1、額定值

對發(fā)電機(jī)組而言，額定值就是指發(fā)電機(jī)組銘牌上所標(biāo)示的數(shù)據(jù)。

① 相數(shù)（Phase）：發(fā)電機(jī)組的輸出電壓有單相和三相兩種。

② 額定頻率（Rated Frequency）：柴油發(fā)電機(jī)組以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的電壓頻率，叫額定頻率。在我國，一般用電設(shè)備要求的額定頻率為50Hz（工頻），特殊用電設(shè)備要求的額定頻率為400Hz或800Hz（中頻）。普通發(fā)電機(jī)組只能發(fā)出一種頻率的交流電；特殊發(fā)電機(jī)組可同時(shí)產(chǎn)生兩種不同頻率的交流電。

③ 額定轉(zhuǎn)速（Rated Speed）：目前，中小型柴油發(fā)電機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速一般為1500r/min。隨著柴油機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和制造工藝水平的提高，發(fā)電機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速會(huì)逐步提高。

④ 額定電壓（Rated Voltage）：柴油發(fā)電機(jī)組以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的空載電壓稱為其額定電壓。通常，單相柴油發(fā)電機(jī)組的額定電壓為230V（220V），三相柴油發(fā)電機(jī)組的額定電壓為400V（380V）。

⑤ 額定電流（Rated Current）：發(fā)電機(jī)組輸出額定電壓和額定功率（或額定容量）時(shí)的輸出電流稱為額定電流，單位為安培（A）。

⑥ 額定容量/額定功率（Rated Capacity/Rated Output）：柴油發(fā)電機(jī)組的額定電壓和額定電流之積稱為發(fā)電機(jī)組的額定容量，單位為伏安（V·A）或千伏安（kV·A）。發(fā)電機(jī)組銘牌上通常標(biāo)出的是額定功率，額定功率等于額定容量與額定功率因數(shù)之積，或者等于額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)三者之積，單位是瓦（W）或千瓦（kW）。

⑦ 最大輸出容量/最大輸出功率（Max Capacity/Max Output）：允許發(fā)電機(jī)組短時(shí)間超載運(yùn)行時(shí)的輸出容量（輸出功率），一般為額定輸出容量（輸出功率）的110％。

⑧ 額定功率因數(shù)（Rated Factor）：發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率（有功功率）與額定容量（視在功率）之比稱為發(fā)電機(jī)組的額定功率因數(shù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組容量一定時(shí)，其功率因數(shù)越高，則其輸出的有功功率就越多，發(fā)電機(jī)組的利用率也越高。一般情況下，發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)不允許低于0.8。

2、電壓整定范圍U2

發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其空載電壓應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)整，這是由于發(fā)電機(jī)組與用電設(shè)備之間有一定的電纜電壓降，發(fā)電機(jī)組應(yīng)保證在一定的負(fù)載下，輸出電纜末端仍具有正常的工作電壓。一般情況下，空載電壓整定范圍應(yīng)不小于額定電壓的95％～105％。

3、電壓熱偏移

當(dāng)環(huán)境溫度和發(fā)電機(jī)組本身的溫度升高時(shí)，發(fā)電機(jī)鐵芯的磁導(dǎo)率下降，繞組的直流電阻增加，電路元件參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，從而引起發(fā)電機(jī)組輸出電壓的變化，這種現(xiàn)象叫作電壓熱偏移。通常，用溫度升高所引起的發(fā)電機(jī)組電壓變化量占額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示發(fā)電機(jī)組的電壓熱偏移，一般不允許超過2％。

4、電壓波形畸變率

發(fā)電機(jī)組輸出電壓的理想波形應(yīng)為正弦波，但其實(shí)際波形不是真正的正弦波，它既含有基波，又含有三次及三次以上的高次諧波，三次諧波勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)組尤為嚴(yán)重。各次諧波有效值的均方根值與基波有效值的百分比叫作電壓波形畸變率。一般情況下，發(fā)電機(jī)組空載額定電壓波形畸變率應(yīng)小于10％。電壓波形畸變率過大，會(huì)使發(fā)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，溫度升高而損壞發(fā)電機(jī)的絕緣，影響發(fā)電機(jī)組的正常工作性能。

5、穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率δu

穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率是指發(fā)電機(jī)組在負(fù)載變化前后，發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定電壓相對發(fā)電機(jī)組在空載時(shí)額定電壓的偏差程度，用百分比來表示。即：發(fā)電機(jī)組輸出電壓與額定電壓之差與額定電壓之比的百分?jǐn)?shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

 

式中，U₁為發(fā)電機(jī)組在負(fù)載漸變和突變后的穩(wěn)定電壓，取各讀數(shù)中（相對于U差值大）的最大值或最小值，V；U為發(fā)電機(jī)組的（空載）額定電壓，V。

穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率是衡量發(fā)電機(jī)組端電壓穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率越小，說明負(fù)載的變化對發(fā)電機(jī)組端電壓的影響越小，發(fā)電機(jī)組端電壓的穩(wěn)定性越高。

穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率在不同負(fù)載情況下各不相同。在感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載變化后的穩(wěn)定電壓低于空載額定電壓；在容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載變化后的穩(wěn)定電壓高于空載額定電壓。而這種相對于空載額定電壓的偏差大小取決于勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)能力愈強(qiáng)則其偏差值愈小，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率也越小，發(fā)電機(jī)組的端電壓越穩(wěn)定。

6、穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率δ_f 

穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率是指負(fù)載變化前后，發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定頻率相對發(fā)電機(jī)組在空載時(shí)額定頻率的偏差程度，用百分比來表示。即：發(fā)電機(jī)組輸出頻率與額定頻率之差與額定頻率之比的百分?jǐn)?shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

 

式中，f₁為負(fù)載漸變和突變后的穩(wěn)定頻率，取各讀數(shù)中（相對于f差值大）的最大值或最小值，Hz；f為額定頻率，Hz。

穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率越小，說明負(fù)載變化時(shí)頻率越穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能有關(guān)，調(diào)速器的調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，則負(fù)載變化時(shí)頻率越穩(wěn)定。

7、電壓波動(dòng)率δ_uBz

在負(fù)載不變時(shí)，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不穩(wěn)定和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，發(fā)電機(jī)組的輸出電壓也要產(chǎn)生波動(dòng)。因此，相應(yīng)地提高發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器的調(diào)節(jié)性能，可以減小發(fā)電機(jī)組電壓的波動(dòng)。電壓波動(dòng)率計(jì)算公式：

 

式中，u_Bzmax和u _Bzmin分別為同一次觀測時(shí)間內(nèi)（一次觀測時(shí)間為1min）電壓的最大值和最小值，V。

8、頻率波動(dòng)率δ_uB

在負(fù)載不變時(shí)，由于發(fā)電機(jī)組內(nèi)部原因，發(fā)電機(jī)組的頻率也要產(chǎn)生波動(dòng)。發(fā)電機(jī)組頻率的波動(dòng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器的不穩(wěn)定和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的不均勻旋轉(zhuǎn)造成的。因此，相應(yīng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能及其調(diào)速器的調(diào)節(jié)性能，可以減小發(fā)電機(jī)組頻率的波動(dòng)。頻率波動(dòng)率計(jì)算公式：

 

式中，f_Bmax和f_Bmin分別為同一次觀測時(shí)間內(nèi)（一次觀測時(shí)間為1min）頻率的最大值和最小值，Hz。

9、三相負(fù)載不平衡度δ_uL

三相不對稱負(fù)載在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中有可能會(huì)出現(xiàn)，特別是負(fù)載中有較多的單相負(fù)載時(shí)，由于接線不合理，也會(huì)造成三相負(fù)載不對稱。不對稱負(fù)載將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)三相繞組所供給的電流不平衡，使發(fā)電機(jī)線電壓間產(chǎn)生偏差，同時(shí)使發(fā)電機(jī)發(fā)熱和振動(dòng)，對用電設(shè)備也是不利的，例如對三相異步電動(dòng)機(jī)，將產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子起制動(dòng)作用的反向旋轉(zhuǎn)磁場。因此規(guī)定發(fā)電機(jī)組在一定的三相對稱負(fù)載下，在其中任一相上再加25％標(biāo)定相功率的電阻性負(fù)載，但該相的總負(fù)載電流不超過額定值時(shí)，應(yīng)能正常工作。線電壓不平衡度計(jì)算公式：

 

式中 u_L-在不對稱負(fù)載下，線電壓中的最大值或最小值，V；

u _Lave-在不對稱負(fù)載下，三個(gè)線電壓的平均值，V。

10、冷熱態(tài)電壓變化

機(jī)組在額定工況下從冷態(tài)到熱態(tài)的電壓變化應(yīng)不超過±2%額定電壓。

11、電話諧波因數(shù)（THF）

容量小于62.5kVA的機(jī)組，其線電壓的電話諧波因數(shù)（THF）應(yīng)不大于8%。 容量不小于62.5kVA的機(jī)組，其線電壓的電話諧波因數(shù)（THF）應(yīng)不大于5%。

12、 并聯(lián)運(yùn)行

有要求時(shí)，兩臺(tái)型號規(guī)格相同的三相機(jī)組在20%～100%總額定功率范圍內(nèi)應(yīng)能穩(wěn)定地并聯(lián)運(yùn)行，且可平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移負(fù)載的有動(dòng)功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度應(yīng)不大于10%。

注：當(dāng)使用該容差時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的有功標(biāo)定負(fù)載或無功標(biāo)定負(fù)載的總額按容差值減小。

13、溫升

機(jī)組各部件溫度(或溫升)應(yīng)符合廠家產(chǎn)品規(guī)范的規(guī)定。

14、噪聲

對于功率不大于250kW的機(jī)組噪聲聲壓級平均值應(yīng)不大于102dB（A），對功率大于250kW的機(jī)組和使用增壓柴油機(jī)的機(jī)組，其噪聲聲壓級由廠家產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定。

17、機(jī)組的燃油消耗率小于表中值

機(jī)組額定功率 P kW	P≤10	10＜P≤24	24＜P≤40	40＜P≤75	75＜P≤120
燃油消耗率 g/kW·h	320	310	300	290	280
機(jī)組額定功率 P kW	120＜P≤250	250＜P≤600	600＜P≤1250	1250＜P≤2000
燃油消耗率 g/kW·h	270	260	250	240

18、 機(jī)組的機(jī)油消耗率小于表中值

 

機(jī)組額定功率P kW	P≤10	10＜P≤40	40＜P≤1250	P＞1250
機(jī)油消耗率g/kW·h	4.0	3.5	3.0	2.8

 

 

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