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柴油發(fā)電機組的四級性能定義和電氣指標 |
摘要：柴油發(fā)電機的技術(shù)性能指標，是衡量發(fā)電機組供電質(zhì)量和經(jīng)濟指標的主要依據。其主要技術(shù)性能通常指發(fā)電機組的功率因數從0.8～1.0，三相對稱(chēng)負載在0～100%或100%～0額定值的范圍內漸變或突變時(shí)，應達到的性能。柴油發(fā)電機組的主要電氣指標包括穩態(tài)指標和動(dòng)態(tài)指標兩類(lèi)，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(fā)電機組的用戶(hù)，以供在這個(gè)過(guò)程中達到了解和參考的目的。
一、柴油發(fā)電機組的性能
根據國家標準《往復式內燃機驅動(dòng)的交流發(fā)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(fā)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(jiǎn)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(shí)，可有暫時(shí)且允許的電壓和頻率偏差。如照明系統、風(fēng)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(fā)電機組模型外觀(guān)圖（KTA38-G5） |
二、柴油發(fā)電機組的電氣指標
柴油發(fā)電機組的主要電氣指標包括穩態(tài)指標和動(dòng)態(tài)指標兩類(lèi)，它不僅是衡量發(fā)電機組供電質(zhì)量的標準，也是正確使用和維修發(fā)電機組的主要依據。
1、穩態(tài)指標
發(fā)電機組在一定負載下穩定運行時(shí)的電氣性能指標稱(chēng)為穩態(tài)指標。常用的穩態(tài)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(tài)電壓調整率、穩態(tài)頻率調整率、電壓波形率、頻率波動(dòng)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(fā)電機組與用電設備之間有一定的電纜電壓降，發(fā)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(fā)電機組穩定運行時(shí)，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(huán)境溫度和發(fā)電機組本身的溫度升高時(shí)，發(fā)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(huì )發(fā)生變化，從而引起發(fā)電機組輸出電壓的變化，這種現象稱(chēng)為電壓熱偏移。通常情況下，用溫度升高所引起的發(fā)電機組電壓變化量占額定電壓的百分比來(lái)表示發(fā)電機組的電壓熱偏移，一般不超過(guò)2%。
（3）電壓波形畸變率
發(fā)電機組輸出電壓的理想波形應為正弦波，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(chēng)為電壓波形畸變率。一般情況下，發(fā)電機組空載額定電壓波形畸變率應小于10%。若過(guò)大，會(huì )使發(fā)電機發(fā)熱嚴重，溫度升高而損壞發(fā)電機的絕緣，影響發(fā)電機組的正常工作性能。
（4）穩態(tài)電壓調整率
穩態(tài)電壓調整率是發(fā)電機組在負載變化后的穩定電壓相對發(fā)電機組在空載時(shí)額定電壓的偏差程度，是衡量發(fā)電機組端電壓穩定性的重要指標，穩態(tài)電壓調整率越小，說(shuō)明負載的變化對發(fā)電機組端電壓的影響越小，發(fā)電機組端電壓的穩定性越高。
（5）穩態(tài)頻率調整率
穩態(tài)頻率調整率是負載變化后，發(fā)電機組穩定頻率的差值與額定率之比的百分數。穩態(tài)頻率調整率越小，表明負載變化時(shí)頻率越穩定。穩態(tài)頻率調整率與發(fā)動(dòng)機的調速性能有關(guān)，調速器的調節能力越強，負載變化時(shí)頻率越穩定。
（6）電壓波動(dòng)率
負載不變時(shí)，由于發(fā)電機勵磁系統不穩定和發(fā)動(dòng)機轉速的波動(dòng)，使發(fā)電機組的輸出電壓產(chǎn)生波動(dòng)。
（7）頻率波動(dòng)率
負載不變時(shí)，由于發(fā)電機組內部原因，發(fā)電機組的頻率也產(chǎn)生波動(dòng)，這主要是由發(fā)動(dòng)機凋速器的不穩定和發(fā)動(dòng)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(chēng)負載將導致發(fā)電機三相繞組所供給的電流不平衡，使發(fā)電機線(xiàn)電壓間產(chǎn)生偏差，同時(shí)使發(fā)電機發(fā)熱和振動(dòng)，對用電設備也是不利的。
2、動(dòng)態(tài)指標
（1）電壓和頻率穩定時(shí)間
發(fā)電機組負載突變時(shí)，其電壓和頻率會(huì )產(chǎn)生突然下降或升高的現象，從負載突變時(shí)起至電壓或頻率開(kāi)始穩定所需要的時(shí)間為電壓或頻率穩定時(shí)間，以秒為單位計算。電壓和頻率穩定時(shí)間通常用示波器測量。電壓的穩定時(shí)間與自動(dòng)調壓系統的性能有關(guān)。頻率的穩定時(shí)間與發(fā)動(dòng)機的調速器的調速性能有關(guān)。一般情況下，電壓穩定時(shí)間應小于35，頻率穩定時(shí)間應小于7s。
（2）瞬態(tài)電壓調整率和瞬態(tài)頻率調整率
發(fā)電機組在負載突變時(shí)，發(fā)動(dòng)機端電壓和頻率都會(huì )出現瞬間變化。當突加或突減負載時(shí)，由于受柴油機輸入功率的突增（減）及發(fā)電機電樞反應等因素的影響，發(fā)動(dòng)機端電壓和頻率會(huì )產(chǎn)生突然下降或升高的現象。電壓（頻率）的瞬態(tài)變化值與負載突變前的數值之差與額定值的百分比，稱(chēng)為發(fā)電機組的瞬態(tài)電壓（顏率）調整率。
（3）直接啟動(dòng)空載異步電動(dòng)機的能力
發(fā)電機組直接啟動(dòng)異步電動(dòng)機時(shí)，由于啟動(dòng)電流很大以及異步電動(dòng)機低功率因數的影響，使發(fā)電機組輸出電壓顯著(zhù)下降，這時(shí)發(fā)電機的勵磁系統必須進(jìn)行強勵磁，才能補償發(fā)電機組輸出電壓的下降。異步電動(dòng)機容量愈大，強勵程度就愈高。同時(shí)，因為啟動(dòng)電流很大，有可能損傷繞組的絕緣。柴油發(fā)電機組因其特性上的差別，啟動(dòng)空載異步電動(dòng)機的容量不得超過(guò)其額定容量的70%，而啟動(dòng)有載異步電動(dòng)機時(shí)，異步電動(dòng)機的容量不得超過(guò)其額定容量的35%，當異步電動(dòng)機啟動(dòng)后，由發(fā)電機組輸出的剩余功率還可供
（4）發(fā)電機組的并車(chē)性能
型號規格相同和容量比不大于3：1的發(fā)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(lián)運行，且可平穩轉移負載的有功功率和無(wú)功功率，其有功功率和無(wú)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(fā)電機組并聯(lián)，各發(fā)電機組承擔的有功功率和無(wú)功功率分配差度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規定。
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