新聞主題	發電機電壓變化調整的冷熱態試驗

 

摘要：發電機的穩態電壓調整性能試驗通常是指電壓調整范圍檢查試驗，穩態電壓調整率的測定試驗以及冷、熱態電壓變化率測定試驗等。通過調節勵磁使在額定負載電流及額定功率因數時發電機的端電壓為額定值，測定此時的勵磁電流即為額定勵磁電流及通過發電機的外特性求出電壓調整率的兩項測定方法。其作用是測試柴油發電機調節系統性能表現的試驗，目的是保證柴油發電機穩定性、電壓穩定性、功率穩定性各項指標均符合標準要求。穩態調節性能試驗是柴油發電機組調試后的最后一項工作，它的結果對柴油發電機的穩定性和可靠性是非常重要的。

 

一、發電機調整率計算方法

 

      發電機電壓調整率也稱為電壓穩定度，是指發電機在額定電流和額定功率下，從無負載到滿負載，電壓的變化范圍與額定電壓之間的比值，通常用百分數來表示。具體來說，電壓調整率是電壓升高值與滿載時電壓的百分比。本文以斯坦福發電機為例，外形如圖1所示。

1、發電機調整率公式

（1）穩態電壓調整率

      發電機穩態電壓調整率曲線如圖2所示。柴油發電機組的輸出電壓與柴油發電機組中的轉速及勵磁電流有關，而轉速又決定了輸出交流電的頻率，只有在決定了頻率的情況下，再測量其輸出電壓的額定值，即先進行滿載時調整交流電頻率為額定值（50Hz），然后去掉負載（為空載）測量其輸出電壓為整定（400V）。逐級加載，25％、50％、75％、100％（或逐級減載）待穩定后，測得輸出電壓，經計算得穩態電壓調整率U_d應符合要求。

ΔU_d% =（U_d-U_n）/U×100%...............（公式1）

U——空載時輸出的整定電壓；

U_n ——負載漸變后的穩定輸出電壓，取最大值和最小值，若三相電取平均值。

（2）穩態頻率調整率

      可用柴油發電機控制屏上的頻率表或F41B表測試頻率，測得交流電頻率經計算得穩態頻率調整率df應符合要求。

δ_f =｛（f?-f?）/f｝×100%...............（公式2）

其中： f —滿載時的額定頻率；

f₁—負載漸變后的穩定頻率，取各讀數中的最大值和最小值；

f₂—額定負載的頻率。

      當檢測中所加負載為滿載時，f₁用空載時頻率值代替，f=f₂為滿載時頻率值代替。

2、測量基本步驟

（1）發電機加滿載調整輸出交流電頻率為整定值（50Hz）。

（2）發電機去載（為空載）調整輸出交流電壓為整定值（400V）。

（3）待逐級加載25％、50％、75％、100％，待穩定后測得各次的頻率和三相平均電壓，計算穩態調整率，穩態電壓調整率應符合要求≤-1％，穩態頻率調整率應符合要求≤-0.5％。

（4）待逐級減載75％、50％、25％至空載，待穩定后測得各次的頻率和三相平均電壓，計算穩態調整率，穩態電壓調整率應符合要求≤±1％，穩態頻率調整率應符合要求≤0.5％。

 

圖1  斯坦福無刷同步發電機整體示意圖

圖2  柴油發電機組穩態電壓調整率曲線圖

 

二、試驗前準備和注意事項

 

1、試驗前準備工作

（1）根據試驗負荷，確定柴油發電機組的工作狀態，確保整個試驗過程中負載穩定，不會對電網造成影響。

（2）準備好所需的測量設備，如柴油發電機組負載計、調速器測量儀表等。

（3）檢查柴油發電機組的調速系統，確保調速機構部件正常，各傳動件無松動、卡滯等現象。

（4）行負載計，驗證其測量準確性，尤其注意校正計量單元和采樣設備。

2、試驗過程中應注意的問題

（1）調整穩態負載后，待柴油發電機組恢復穩定狀態后，開始測量調速率。調速率為機組負載從最小到最大變化時，機組頻率變化所需的時間。

（2）負載變化時，不允許過快或過慢，應控制在合理范圍，以確保試驗結果的準確性。

（3）在試驗過程中，應特別注意測量儀器的準確性，嚴格按照操作規程操作。

（4）記錄試驗數據，包括柴油發電機組頻率、負載、調節器輸出信號和瞬時調速率等數據。

      試驗結果應與指定的技術規范相比較。根據試驗數據和試驗結果，可以評估柴油發電機組調節性能，并進行跟蹤調整，以確保柴油發電機組的穩定運行。

 

三、試驗方法

 

1、電壓調整范圍檢查試驗

      本試驗在發電機冷態和熱態兩種狀態下，空載和滿載時，分別進行一次，即總共進行4次。取4次中較小范圍為試驗結果。對一般發電機，最小電壓值應不大于額定電壓的95%；最大電壓值應不小于額定電壓的105％。有時寫成95％~105％。本試驗一般在進行熱試驗時或12h連續試驗時附帶進行。

① 檢查空載時的電壓調整范圍

      被試發電機空載運行，其轉速為該類電機標準規定值。調整電壓調節裝置，記錄輸出電壓所達到的最大值和最小值。兩者之間的范圍即為其空載時的電壓調整范圍。

② 檢查滿載時的電壓調整范圍

      被試發電機滿載運行，其轉速為該類電機標準規定值。調整電壓調節裝置，記錄輸出電壓所達到的最大值和最小值。兩者之間的范圍即為其滿載時的電壓調整范圍。

2、穩態電壓調整率的測定試驗

① 試驗方法

      本試驗應在電機冷態和熱態兩種狀態分別進行一次，試驗示意圖如圖3所示，空載特性參數設置如圖4所示。

      試驗前，被試發電機在額定轉速下空載運行。調節電壓調節裝置將電壓整定在電壓調整率范圍之內。對不可控相復勵發電機允許在測定前將負載和功率因數調至額定值，而后將負載逐漸減小到零，再將電壓調整在電壓調整率范圍之內。

      在試驗過程中，不允許再調整電壓整定裝置。試驗時，保持功率因數不變，將三相對稱負載功率從零逐漸增加到額定值，再從額定值逐漸減小到零。負載增加或減小的梯度一般為額定功率值的25％，即按0一25％一50％一75％一100％一75一50％一25％一0調節，并記錄各試驗點的三相電壓、三相電流和三相功率。

      本試驗一般在進行熱試驗時附帶進行。在出廠檢查試驗時可適當減少測點。

② 計算穩態電壓調整率

      根據發電機勵磁系統的不同類型，以及不同的運行方式，采用如下兩個不同的穩態電壓調整率計算式（見被試電機的技術條件中規定）。

3、冷、熱態電壓變化率

      冷、熱態電壓變化率是指發電機的熱態電壓與冷態電壓差值占冷態電壓（一般為額定電壓）的百分數。在有些電機標準中，直接用兩者的差值來表示，稱為“冷、熱態電壓變化差值”，即將該試驗稱為“冷、熱態電壓變化差值測定試驗"。實際試驗時，為了節省試驗時間，都將此項試驗和熱試驗合并在一起進行。試驗方法：

      試驗時，先將被試發電機調整到額定工作狀態，之后，電壓調整裝置固定不動，并記錄開始試驗時的電壓，該電壓即為冷態電壓（一般為額定電壓）。保持額定功率、額定頻率及額定功率因數運行到溫升穩定，記錄溫升穩定時的電壓，該電壓即為熱態電壓。試驗時應使環境溫度的變化不超過10℃。

 

圖3  柴油發電機穩態調速率試驗示意圖

圖4  發電機空載特性試驗參數設置

 

總結：

      柴油發電機組穩態調速率試驗是評估設備調節系統性能的重要手段，對于提高發電機組穩定性和安全性具有重要意義。在試驗過程中，需要注意正確操作，保證試驗結果的準確性和可靠性。除了該實驗外，針對柴油發電機所需要進行的試驗有很多，包括性能試驗、負荷試驗、絕緣試驗等。這些試驗對于發電機長期穩定運行是十分重要的，可大大提高發電機的可靠性和使用壽命，保證柴油發電機組在長時間的使用中發揮穩定的性能。

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