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柴油發電機組的四級性能定義和電氣指標 |
摘要：柴油發電機的技術性能指標，是衡量發電機組供電質量和經濟指標的主要依據。其主要技術性能通常指發電機組的功率因數從0.8～1.0，三相對稱負載在0～100%或100%～0額定值的范圍內漸變或突變時，應達到的性能。柴油發電機組的主要電氣指標包括穩態指標和動態指標兩類，康明斯公司在本文中根據國家標準和規范中摘取部分內容分享給正在選擇柴油發電機組的用戶，以供在這個過程中達到了解和參考的目的。
一、柴油發電機組的性能
根據國家標準《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》GB/T 2820.1—2009的規定、柴油發電機組可定義為四級性能：
（1）G1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力負載。
（2）G2級性能：要求適用于對電壓特性與公用電力系統有相同黃求的負載。當其負載變化時，可有暫時且允許的電壓和頻率偏差。如照明系統、風機和水泵等。
（3）G3級性能：要求適用于對頻率、電壓和波形特性有嚴格要求的負載。如電信負載和晶閘管控制的負載。
（4）G4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。
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康明斯柴油發電機組模型外觀圖（KTA38-G5） |
二、柴油發電機組的電氣指標
柴油發電機組的主要電氣指標包括穩態指標和動態指標兩類，它不僅是衡量發電機組供電質量的標準，也是正確使用和維修發電機組的主要依據。
1、穩態指標
發電機組在一定負載下穩定運行時的電氣性能指標稱為穩態指標。常用的穩態指標包括額定值、空載電壓調整范圍、電壓熱偏移、電壓波形畸變率、穩態電壓調整率、穩態頻率調整率、電壓波形率、頻率波動率和三相負載不平衡度等。
（1）空載電壓調整范圍氣uz
由于發電機組與用電設備之間有一定的電纜電壓降，發電機組應保證在一定的負載下，輸出電纜末端仍具有正常的工作電壓。因此，發電機組穩定運行時，其空載電壓應能在一定范圍內調整。通常情況下，空載電壓調整范圍為額定電壓的95%～l05%。
（2）電壓熱偏移
當環境溫度和發電機組本身的溫度升高時，發電機鐵芯的磁導率下降，繞組的直流電阻增加，電路元件參數會發生變化，從而引起發電機組輸出電壓的變化，這種現象稱為電壓熱偏移。通常情況下，用溫度升高所引起的發電機組電壓變化量占額定電壓的百分比來表示發電機組的電壓熱偏移，一般不超過2%。
（3）電壓波形畸變率
發電機組輸出電壓的理想波形應為正弦波，但其實際波形不是真正的正弦波，既含有基波，又含有三次及三次以上的高次諧波。各次諧波有效值的均方根值與基波有效值的百分比稱為電壓波形畸變率。一般情況下，發電機組空載額定電壓波形畸變率應小于10%。若過大，會使發電機發熱嚴重，溫度升高而損壞發電機的絕緣，影響發電機組的正常工作性能。
（4）穩態電壓調整率
穩態電壓調整率是發電機組在負載變化后的穩定電壓相對發電機組在空載時額定電壓的偏差程度，是衡量發電機組端電壓穩定性的重要指標，穩態電壓調整率越小，說明負載的變化對發電機組端電壓的影響越小，發電機組端電壓的穩定性越高。
（5）穩態頻率調整率
穩態頻率調整率是負載變化后，發電機組穩定頻率的差值與額定率之比的百分數。穩態頻率調整率越小，表明負載變化時頻率越穩定。穩態頻率調整率與發動機的調速性能有關，調速器的調節能力越強，負載變化時頻率越穩定。
（6）電壓波動率
負載不變時，由于發電機勵磁系統不穩定和發動機轉速的波動，使發電機組的輸出電壓產生波動。
（7）頻率波動率
負載不變時，由于發電機組內部原因，發電機組的頻率也產生波動，這主要是由發動機凋速器的不穩定和發動機曲軸的不均與旋轉造成的。
（8）三相負載不平衡度
三相不對稱負載將導致發電機三相繞組所供給的電流不平衡，使發電機線電壓間產生偏差，同時使發電機發熱和振動，對用電設備也是不利的。
2、動態指標
（1）電壓和頻率穩定時間
發電機組負載突變時，其電壓和頻率會產生突然下降或升高的現象，從負載突變時起至電壓或頻率開始穩定所需要的時間為電壓或頻率穩定時間，以秒為單位計算。電壓和頻率穩定時間通常用示波器測量。電壓的穩定時間與自動調壓系統的性能有關。頻率的穩定時間與發動機的調速器的調速性能有關。一般情況下，電壓穩定時間應小于35，頻率穩定時間應小于7s。
（2）瞬態電壓調整率和瞬態頻率調整率
發電機組在負載突變時，發動機端電壓和頻率都會出現瞬間變化。當突加或突減負載時，由于受柴油機輸入功率的突增（減）及發電機電樞反應等因素的影響，發動機端電壓和頻率會產生突然下降或升高的現象。電壓（頻率）的瞬態變化值與負載突變前的數值之差與額定值的百分比，稱為發電機組的瞬態電壓（顏率）調整率。
（3）直接啟動空載異步電動機的能力
發電機組直接啟動異步電動機時，由于啟動電流很大以及異步電動機低功率因數的影響，使發電機組輸出電壓顯著下降，這時發電機的勵磁系統必須進行強勵磁，才能補償發電機組輸出電壓的下降。異步電動機容量愈大，強勵程度就愈高。同時，因為啟動電流很大，有可能損傷繞組的絕緣。柴油發電機組因其特性上的差別，啟動空載異步電動機的容量不得超過其額定容量的70%，而啟動有載異步電動機時，異步電動機的容量不得超過其額定容量的35%，當異步電動機啟動后，由發電機組輸出的剩余功率還可供
（4）發電機組的并車性能
型號規格相同和容量比不大于3：1的發電機組在20%~100%額定其他電氣設備使用。功率范圖內應能穩定地并聯運行，且可平穩轉移負載的有功功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度應不大于表1-1的規定；容量比大于3：1的發電機組并聯，各發電機組承擔的有功功率和無功功率分配差度按產品技術條件的規定。
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