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新聞主題 |
柴油發(fā)電機組的標定功率定義 |
摘要：柴油發(fā)電機組標定功率主要分為持續(xù)功率、基本功率、限時運動功率、應(yīng)急備用功率等四種。康明斯公司在本文中簡要描述國家標準GB/T2820對柴油發(fā)電機組用途、定額的規(guī)定，同時跟蹤等同采用的IS08528標準對這一部分技術(shù)指標的升級更新，并且解讀這些要求在柴油發(fā)電機組產(chǎn)品的應(yīng)用。
一、概述
1、 GB/T 2820標準族
GB/T 2820標準族是柴油發(fā)電機組的產(chǎn)品標準，全稱是“往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組”。這個標準族目前有12個部分，分別是：
第1部分：用途、定額和性能；
第2部分：發(fā)動機；
第3部分：發(fā)電機組用交流發(fā)電機；
第4部分：控制設(shè)備和開關(guān)設(shè)備；
第5部分：發(fā)電機組；
第6部分：試驗方法；
第7部分：用于技術(shù)條件和設(shè)計的技術(shù)說明；
第8部分：小功率發(fā)電機組的要求和試驗；
第9部分：機械振動的測量和評價；
第10部分：噪聲的測量（包面法）
第11部分：旋轉(zhuǎn)不間斷電源性能要求和試驗方法
第12部分：對安全裝置的應(yīng)急供電
第13部分：安全性（ISO8528-13.還未轉(zhuǎn)化為國標）
2、國標其它主要相關(guān)標準
國標其它主要相關(guān)標準還有：
GB/T2819-1995移動電站通用技術(shù)條件；
GB/T 31038-2014高電壓柴油發(fā)電機組通用技術(shù)條件；GB/T 12786-2006自動化內(nèi)燃機電站通用技術(shù)條件；
GB/T 20136-2006內(nèi)燃機電站通用試驗方法；GB/T 13032-2010船用柴油發(fā)電機組通用技術(shù)條件；
GB 20891-2014非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）。
二、GB/T 2820標準族的核心標準
GB/T 2820.1《往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組用途、定額和性能》和GB/T2820.5《往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組發(fā)電機組》是本族標準的核心標準。
GB/T 2820.1規(guī)定了機組正常工作的標準基準條件；4個功率等級的功率標定；以及4個性能等級的用途。
GB/T 2820.5著重分析影響發(fā)電機組性能的因素（突加突卸性能）和性能等級及運行限值。
1、機組正常工作的標準基準條件
（1）第一種環(huán)境條件
① 絕對大氣壓力Pr：100 kPa；
② 環(huán)境溫度Tr：298 K（25℃）；
③ 空氣相對濕度，φr：30%。
（2）第二種環(huán)境條件
① 絕對大氣壓力，Pr：89.9 kPa；
② 環(huán)境溫度，Tr：313 K（40℃）；
③ 空氣相對濕度，φr：60%。
（3）機組在下列條件下應(yīng)能輸出規(guī)定功率（允許修正）并可靠地工作
① 海拔高度：不超過4000 m；
② 環(huán)境溫度：下限值分別為5，-15，-25，-40℃；上限值分別為40，45，50℃；
③ 相對濕度、凝露和霉菌；
2、四個功率等級的標定和應(yīng)用
（1）持續(xù)功率COP（Continuous power)
持續(xù)功率定義為：在規(guī)定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，發(fā)電機組每年運行時間不受限制地為恒定負載持續(xù)供電的最大功率如圖1所示。
（2）基本功率PRP（Prime power)
基本功率定義為：在規(guī)定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，發(fā)電機組能每年運行時間不受限制地為可變負載持續(xù)供電的最大功率如圖2所示。
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圖1 柴油發(fā)電機組持續(xù)功率(PRP) 圖解 |
圖2 柴油發(fā)電機組基本功率(PRP) 圖解 |
（3）限時運行功率LTP（Limeitet-time running power)
限時運行功率定義為：在規(guī)定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，發(fā)電機組每年供電達500h的最大功率如圖3所示。注：按100%限時運行功率（LTP）每年運行時間最多不超過500 h。
（4）應(yīng)急備用功率ESP（Emergeucy spare power)
應(yīng)急備用功率定義為：在規(guī)定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，當公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障或在試驗條件下，發(fā)電機組每年運行達200 h的某一可變功率系列中的最大功率如圖4所示。
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圖3 柴油發(fā)電機組限時運行功率(LTP) 圖解 |
圖4 柴油發(fā)電機組應(yīng)急備用功率(ESP) 圖解 |
（5）4個功率等級的應(yīng)用
發(fā)電機組的運行模式可能影響某些重要性能（例如運行的經(jīng)濟性和可靠性、維修間隔時間），以下為應(yīng)用實例：
恒定負荷持續(xù)運行（COP）：為熱電聯(lián)供電站提供基本負荷。
可變負荷持續(xù)運行（PRP）：為無市電或市電不可靠的地區(qū)供電
恒定負荷限時運行（LTP）：在用電高峰期間發(fā)電機組與市電并網(wǎng)運行，向某一恒定負載供電。即負荷調(diào)峰管理。
可變負荷限時運行（ESP）：一旦常用的市電出現(xiàn)故障，對建筑物提供基本供電保障。
3、四個性能等級的定義及應(yīng)用
為了覆蓋各供電系統(tǒng)的不同要求，定義了如下4種性能等級：
（1）G1級
這一級適用的發(fā)電機組用途是：只需規(guī)定其基本的電壓和頻率參數(shù)的連接負載。
實例：一般用途（照明和其他簡單的電氣負載）。
（2）G2級
這一級適用的發(fā)電機組用途是：其電壓特性與公用電力系統(tǒng)的非常類似。當負載發(fā)生變化時，可有暫時的然而是允許的電壓和頻率的偏差。
實例：照明系統(tǒng)；泵、風機和卷揚機。
（3）G3級
這一級適用的發(fā)電機組用途是：連接的設(shè)備對發(fā)電機組的頻率、電壓和波形特性有嚴格的要求。
實例：電信和晶閘管控制的負載。應(yīng)認識到，整流器和晶閘管控制的負載對發(fā)電機電壓波形的影響需要特殊考慮。
（4）G4級
這一級適用的發(fā)電機組用途是：對發(fā)電機組的頻率、電壓和波形特性有特別嚴格要求的負載。實例：數(shù)據(jù)處理設(shè)備或計算機系統(tǒng)。
4、 影響發(fā)電機組性能的因素
（1）功率
① 用途；
② 連接負載的功率要求；
③ 負載功率因數(shù)；
④ 連接的任何電動機的啟動特性；
⑤ 連接負載的多樣性；
⑥ 間斷負載；
⑦ 非線性負載的影響。
（2）頻率和電壓
① 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機的渦輪增壓系統(tǒng)；
② 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機在標定功率時的平均有效壓力Pme;
③ 調(diào)速器特性；
④ 交流發(fā)電機類型；
⑤ 交流發(fā)電機勵磁系統(tǒng)特性；
⑥ 電壓調(diào)節(jié)器特性；
⑦ 整套發(fā)電機組的轉(zhuǎn)動慣量。
（3）負載接受
① 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機的排量；
② 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機的平均有效壓力；
③ 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機的渦輪增壓系統(tǒng)；
④ 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機調(diào)速器的種類；
⑤ 電壓調(diào)節(jié)器的特性；
⑥ 整臺發(fā)電機組的轉(zhuǎn)動慣量。必要時，這些時間間隔應(yīng)由發(fā)電機組制造商同用戶商定。確定所需最小轉(zhuǎn)動慣量的準則有：
⑦ 允許的頻率降；
⑧ 循環(huán)不均勻度；
⑨ 適用時，并聯(lián)運行的特性。
（4）基于發(fā)動機氣缸平均有效壓力增加分級突加負載指導(dǎo)值
1997版的GB/T2820.1首次對4沖程發(fā)動機作為標定功率下平均有效壓力P_函數(shù)的最大可能突加功率的指導(dǎo)值給出圖解（見圖5）。
該圖在2009年標準修訂時沒有更新。
自然進氣柴油機的氣缸平均有效壓力Pme在800 kPa左右，可以一次100%加載。就當時的技術(shù)水平，柴油機經(jīng)渦輪增壓，氣缸平均有效壓力Pme達到1800 kPa已經(jīng)是一個很極限的數(shù)值，所以標準按這個Pme極限數(shù)值建議標定功率突加負載分3級突加，按照這個建議值突加負載，可以保證突加負載時機組瞬態(tài)電壓、頻率滿足性能指標要求，機組運行壽命不受影響。
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圖5 柴油發(fā)電機組標定最大可能突加功率指導(dǎo)值 |
（5）性能等級的運行極值
為了確定如GB/T 2820.1.給出的發(fā)電機組電壓和頻率的主要特性，列入表中的運行限值應(yīng)予以滿足。
應(yīng)選擇同一性能類的數(shù)值，以使其與其各個部件的兼容性相匹配。當該性能類的所有限值都已滿足時，才能選擇該性能等級。
建議客戶選擇滿足其要求的最低性能類。
表 1 性能等級的運行極值
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參數(shù)
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符號
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單位
|
運行限值
|
||||
|
性能等級
|
|||||||
|
G1
|
G2
|
G3
|
G4
|
||||
|
頻率降
|
δfst
|
％
|
≤8
|
≤5
|
≤3
|
AMC
|
|
|
穩(wěn)態(tài)頻率
|
βf
|
％
|
≤2.5
|
≤1.5
|
≤0.5
|
AMC
|
|
|
相對的頻率整定下降范圍
|
Δfs,do
|
％
|
 >（2.5＋δfst） |
AMC
|
|||
|
相對的頻率整定上升范圍
|
Δfs,up
|
％
|
>2.5
|
AMC
|
|||
|
頻率整定變化速率
|
vf
|
％/s
|
0.2~1
|
AMC
|
|||
|
（對初始頻率）瞬態(tài)頻率偏差
|
100％突減功率
|
δfd
|
％
|
≤＋18
|
≤＋12
|
≤＋10
|
AMC
|
|
突加功率
|
≤－（15＋δfst）
|
≤－（10＋δfstt）
|
≤－（7＋δfst）
|
||||
|
（對額定頻率）瞬態(tài)頻率偏差
|
100％突減功率
|
δfdyn
|
％
|
≤＋18
|
≤＋12
|
≤＋10
|
AMC
|
|
突加功率
|
≤－15
|
≤－10
|
≤－7
|
||||
|
≤－25
|
≤－20
|
≤－15
|
|||||
|
頻率恢復(fù)時間
|
 tf in |
s
|
≤10
|
≤5
|
≤3
|
AMC
|
|
|
tf de
|
≤10
|
≤5
|
≤3
|
||||
|
相對的頻率容差帶
|
αf
|
％
|
3.5
|
2
|
2
|
AMC
|
|
|
穩(wěn)態(tài)電壓偏差
|
δUst
|
％
|
≤±5
|
≤±2.5
|
≤±1
|
AMC
|
|
|
≤±10
|
≤±1
|
||||||
|
電壓不平衡度
|
δU2,0
|
％
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
|
相對的電壓整定范圍
|
δUs
|
％
|
≤±5
|
AMC
|
|||
|
電壓整定變化速率
|
vu
|
％/s
|
0.2~1
|
AMC
|
|||
|
瞬態(tài)電壓偏差
|
100％突減功率
|
δUdyn+
|
％
|
≤＋35
|
≤＋25
|
≤＋20
|
AMC
|
|
突加功率
|
δUdyn-
|
≤－25
|
≤－20
|
≤－15
|
|||
|
電壓恢復(fù)時間
|
100％突減功率
|
δUdyn+
|
s
|
≤10
|
≤6
|
≤4
|
AMC
|
|
突加功率
|
δUdyn-
|
≤10
|
≤6
|
≤4
|
|||
|
電壓調(diào)制
|
Umod,s
|
％
|
AMC
|
0.3
|
0.3
|
AMC
|
|
|
有功功率分配
|
80％和100％標定定額之間
|
ΔP
|
％
|
——
|
≤＋5
|
≤＋5
|
AMC
|
|
20％和80％標定定額之間
|
≤＋10
|
≤＋10
|
|||||
|
無功功率分配
|
20％和100％標定定額之間
|
ΔQ
|
％
|
——
|
≤＋10
|
≤＋10
|
AMC
|
（6）小功率發(fā)電機組的特殊要求
GB/T2820.8《小功率發(fā)電機組的要求和試驗》規(guī)定：除了在GB/T 2820.1～2820.6中適用的定義和要求之外，本部分還對試驗及安全性設(shè)計的具體要求做了規(guī)定，此外，為了不對用戶構(gòu)成傷害，本部分還規(guī)定了有關(guān)安全性要求[]。
由于小功率發(fā)電機組用戶通常是非專業(yè)人員操作，整套發(fā)電機組通常是可運輸或可移動的，除特低電壓外，電氣輸出采用插頭、插座和螺紋端子連接，發(fā)電機組獨立成套，無需用戶進行任何額外安裝工作。故特別對安全性提出特殊要求。
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