新聞主題	柴油發電機組電能質量穩態指標

 

摘要：柴油發電機組作為應急或主用供電設備，應該向用電負載提供符合要求的電氣性能。柴油發電機組的電氣性能指標不僅是衡量發電機組供電質量的標準，也是正確維護和修理發電機組的主要數據依據。因此，對于柴油發電機購買用戶和維修人員來說，必須熟悉發電機組的主要電氣性能指標。其定義是發電機組在一定負載下穩定運行時的電氣性能指標稱作穩態指標。

 

康明斯柴油發電機組吊裝側面圖

康明斯柴油發電機組吊裝后視圖

 

 

1、額定值

對發電機組而言，額定值就是指發電機組銘牌上所標示的數據。

① 相數（Phase）：發電機組的輸出電壓有單相和三相兩種。

② 額定頻率（Rated Frequency）：柴油發電機組以額定轉速運行時的電壓頻率，叫額定頻率。在我國，一般用電設備要求的額定頻率為50Hz（工頻），特殊用電設備要求的額定頻率為400Hz或800Hz（中頻）。普通發電機組只能發出一種頻率的交流電；特殊發電機組可同時產生兩種不同頻率的交流電。

③ 額定轉速（Rated Speed）：目前，中小型柴油發電機組的額定轉速一般為1500r/min。隨著柴油機結構的改進和制造工藝水平的提高，發電機組的額定轉速會逐步提高。

④ 額定電壓（Rated Voltage）：柴油發電機組以額定轉速運行時的空載電壓稱為其額定電壓。通常，單相柴油發電機組的額定電壓為230V（220V），三相柴油發電機組的額定電壓為400V（380V）。

⑤ 額定電流（Rated Current）：發電機組輸出額定電壓和額定功率（或額定容量）時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）：柴油發電機組的額定電壓和額定電流之積稱為發電機組的額定容量，單位為伏安（V·A）或千伏安（kV·A）。發電機組銘牌上通常標出的是額定功率，額定功率等于額定容量與額定功率因數之積，或者等于額定電壓、額定電流和額定功率因數三者之積，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）：允許發電機組短時間超載運行時的輸出容量（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（Rated Factor）：發電機組的額定輸出功率（有功功率）與額定容量（視在功率）之比稱為發電機組的額定功率因數。當發電機組容量一定時，其功率因數越高，則其輸出的有功功率就越多，發電機組的利用率也越高。一般情況下，發電機組的功率因數不允許低于0.8。

2、電壓整定范圍U2

發電機組穩定運行時，其空載電壓應能在一定范圍內調整，這是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。一般情況下，空載電壓整定范圍應不小于額定電壓的95％～105％。

3、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，這種現象叫作電壓熱偏移。通常，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數來表示發電機組的電壓熱偏移，一般不允許超過2％。

4、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，它既含有基波，又含有三次及三次以上的高次諧波，三次諧波勵磁的發電機組尤為嚴重。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，發電機組空載額定電壓波形畸變率應小于10％。電壓波形畸變率過大，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。

5、穩態電壓調整率δu

穩態電壓調整率是指發電機組在負載變化前后，發電機組的穩定電壓相對發電機組在空載時額定電壓的偏差程度，用百分比來表示。即：發電機組輸出電壓與額定電壓之差與額定電壓之比的百分數。其數學表達式如下：

 

式中，U₁為發電機組在負載漸變和突變后的穩定電壓，取各讀數中（相對于U差值大）的最大值或最小值，V；U為發電機組的（空載）額定電壓，V。

穩態電壓調整率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。

穩態電壓調整率在不同負載情況下各不相同。在感性負載時，負載變化后的穩定電壓低于空載額定電壓；在容性負載時，負載變化后的穩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磁調節器的調節能力，調節能力愈強則其偏差值愈小，穩態電壓調整率也越小，發電機組的端電壓越穩定。

6、穩態頻率調整率δ_f 

穩態頻率調整率是指負載變化前后，發電機組的穩定頻率相對發電機組在空載時額定頻率的偏差程度，用百分比來表示。即：發電機組輸出頻率與額定頻率之差與額定頻率之比的百分數。其數學表達式如下：

 

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

穩態頻率調整率越小，說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，則負載變化時頻率越穩定。

7、電壓波動率δ_uBz

在負載不變時，由于發電機勵磁系統不穩定和發動機轉速的波動，發電機組的輸出電壓也要產生波動。因此，相應地提高發電機勵磁調節器和發動機調速器的調節性能，可以減小發電機組電壓的波動。電壓波動率計算公式：

 

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

8、頻率波動率δ_uB

在負載不變時，由于發電機組內部原因，發電機組的頻率也要產生波動。發電機組頻率的波動主要是由發動機調速器的不穩定和發動機曲軸的不均勻旋轉造成的。因此，相應提高發動機的性能及其調速器的調節性能，可以減小發電機組頻率的波動。頻率波動率計算公式：

 

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

9、三相負載不平衡度δ_uL

三相不對稱負載在發電機組運行中有可能會出現，特別是負載中有較多的單相負載時，由于接線不合理，也會造成三相負載不對稱。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，例如對三相異步電動機，將產生對轉子起制動作用的反向旋轉磁場。因此規定發電機組在一定的三相對稱負載下，在其中任一相上再加25％標定相功率的電阻性負載，但該相的總負載電流不超過額定值時，應能正常工作。線電壓不平衡度計算公式：

 

式中 u_L-在不對稱負載下，線電壓中的最大值或最小值，V；

u _Lave-在不對稱負載下，三個線電壓的平均值，V。

10、冷熱態電壓變化

機組在額定工況下從冷態到熱態的電壓變化應不超過±2%額定電壓。

11、電話諧波因數（THF）

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

12、 并聯運行

有要求時，兩臺型號規格相同的三相機組在20%～100%總額定功率范圍內應能穩定地并聯運行，且可平穩地轉移負載的有動功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度應不大于10%。

注：當使用該容差時，并聯運行發電機組的有功標定負載或無功標定負載的總額按容差值減小。

13、溫升

機組各部件溫度(或溫升)應符合廠家產品規范的規定。

14、噪聲

對于功率不大于250kW的機組噪聲聲壓級平均值應不大于102dB（A），對功率大于250kW的機組和使用增壓柴油機的機組，其噪聲聲壓級由廠家產品規范規定。

17、機組的燃油消耗率小于表中值

機組額定功率 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、 機組的機油消耗率小于表中值

 

機組額定功率P kW	P≤10	10＜P≤40	40＜P≤1250	P＞1250
機油消耗率g/kW·h	4.0	3.5	3.0	2.8

 

 

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