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柴油發(fā)電機(jī)組的四級性能定義和電氣指標(biāo) |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)，是衡量發(fā)電機(jī)組供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要依據(jù)。其主要技術(shù)性能通常指發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)從0.8～1.0，三相對稱負(fù)載在0～100%或100%～0額定值的范圍內(nèi)漸變或突變時(shí)，應(yīng)達(dá)到的性能。柴油發(fā)電機(jī)組的主要電氣指標(biāo)包括穩(wěn)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)兩類，康明斯公司在本文中根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中摘取部分內(nèi)容分享給正在選擇柴油發(fā)電機(jī)組的用戶，以供在這個(gè)過程中達(dá)到了解和參考的目的。
一、柴油發(fā)電機(jī)組的性能
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組第1部分：用途、定額和性能》GB/T 2820.1—2009的規(guī)定、柴油發(fā)電機(jī)組可定義為四級性能：
（1）G1級性能：要求適用于只需規(guī)定其基本的電壓和頻率參數(shù)的連接負(fù)載。主要作為一般用途，如照明和其他簡單的電力負(fù)載。
（2）G2級性能：要求適用于對電壓特性與公用電力系統(tǒng)有相同黃求的負(fù)載。當(dāng)其負(fù)載變化時(shí)，可有暫時(shí)且允許的電壓和頻率偏差。如照明系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)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(yán)格要求的負(fù)載。如電信負(fù)載和晶閘管控制的負(fù)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(yán)格要求的負(fù)載。如數(shù)據(jù)處理設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
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康明斯柴油發(fā)電機(jī)組模型外觀圖（KTA38-G5） |
二、柴油發(fā)電機(jī)組的電氣指標(biāo)
柴油發(fā)電機(jī)組的主要電氣指標(biāo)包括穩(wěn)態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)兩類，它不僅是衡量發(fā)電機(jī)組供電質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，也是正確使用和維修發(fā)電機(jī)組的主要依據(jù)。
1、穩(wěn)態(tài)指標(biāo)
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)稱為穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。常用的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)包括額定值、空載電壓調(diào)整范圍、電壓熱偏移、電壓波形畸變率、穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率、穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率、電壓波形率、頻率波動(dòng)率和三相負(fù)載不平衡度等。
（1）空載電壓調(diào)整范圍氣uz
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。因此，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。通常情況下，空載電壓調(diào)整范圍為額定電壓的95%～l05%。
（2）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)象稱為電壓熱偏移。通常情況下，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比來表示發(fā)電機(jī)組的電壓熱偏移，一般不超過2%。
（3）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，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(fā)電機(jī)組空載額定電壓波形畸變率應(yīng)小于10%。若過大，會使發(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。
（4）穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率
穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率是發(fā)電機(jī)組在負(fù)載變化后的穩(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，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。
（5）穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率
穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率是負(fù)載變化后，發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定頻率的差值與額定率之比的百分?jǐn)?shù)。穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率越小，表明負(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)，負(fù)載變化時(shí)頻率越穩(wěn)定。
（6）電壓波動(dòng)率
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)，使發(fā)電機(jī)組的輸出電壓產(chǎn)生波動(dòng)。
（7）頻率波動(dòng)率
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)組的頻率也產(chǎn)生波動(dòng)，這主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)凋速器的不穩(wěn)定和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的不均與旋轉(zhuǎn)造成的。
（8）三相負(fù)載不平衡度
三相不對稱負(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。
2、動(dòng)態(tài)指標(biāo)
（1）電壓和頻率穩(wěn)定時(shí)間
發(fā)電機(jī)組負(fù)載突變時(shí)，其電壓和頻率會產(chǎn)生突然下降或升高的現(xiàn)象，從負(fù)載突變時(shí)起至電壓或頻率開始穩(wěn)定所需要的時(shí)間為電壓或頻率穩(wěn)定時(shí)間，以秒為單位計(jì)算。電壓和頻率穩(wěn)定時(shí)間通常用示波器測量。電壓的穩(wěn)定時(shí)間與自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)的性能有關(guān)。頻率的穩(wěn)定時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速器的調(diào)速性能有關(guān)。一般情況下，電壓穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)小于35，頻率穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)小于7s。
（2）瞬態(tài)電壓調(diào)整率和瞬態(tài)頻率調(diào)整率
發(fā)電機(jī)組在負(fù)載突變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)端電壓和頻率都會出現(xiàn)瞬間變化。當(dāng)突加或突減負(fù)載時(shí)，由于受柴油機(jī)輸入功率的突增（減）及發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)等因素的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)端電壓和頻率會產(chǎn)生突然下降或升高的現(xiàn)象。電壓（頻率）的瞬態(tài)變化值與負(fù)載突變前的數(shù)值之差與額定值的百分比，稱為發(fā)電機(jī)組的瞬態(tài)電壓（顏率）調(diào)整率。
（3）直接啟動(dòng)空載異步電動(dòng)機(jī)的能力
發(fā)電機(jī)組直接啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于啟動(dòng)電流很大以及異步電動(dòng)機(jī)低功率因數(shù)的影響，使發(fā)電機(jī)組輸出電壓顯著下降，這時(shí)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)必須進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)磁，才能補(bǔ)償發(fā)電機(jī)組輸出電壓的下降。異步電動(dòng)機(jī)容量愈大，強(qiáng)勵(lì)程度就愈高。同時(shí)，因?yàn)閱?dòng)電流很大，有可能損傷繞組的絕緣。柴油發(fā)電機(jī)組因其特性上的差別，啟動(dòng)空載異步電動(dòng)機(jī)的容量不得超過其額定容量的70%，而啟動(dòng)有載異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的容量不得超過其額定容量的35%，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，由發(fā)電機(jī)組輸出的剩余功率還可供
（4）發(fā)電機(jī)組的并車性能
型號規(guī)格相同和容量比不大于3：1的發(fā)電機(jī)組在20%~100%額定其他電氣設(shè)備使用。功率范圖內(nèi)應(yīng)能穩(wěn)定地并聯(lián)運(yùn)行，且可平穩(wěn)轉(zhuǎn)移負(fù)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(yīng)不大于表1-1的規(guī)定；容量比大于3：1的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)，各發(fā)電機(jī)組承擔(dān)的有功功率和無功功率分配差度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
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