康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机组电能质量稳态指标

 

摘要：柴油发电机组作为应急或主用供电设备，应该向用电负载提供符合要求的电气性能。柴油发电机组的电气性能指标不仅是衡量发电机组供电质量的标准，也是正确维护和修理发电机组的主要数据依据。因此，对于柴油发电机购买用户和维修人员来说，必须熟悉发电机组的主要电气性能指标。其定义是发电机组在一定负载下稳定运行时的电气性能指标称作稳态指标。

 

康明斯柴油发电机组吊装侧面图

康明斯柴油发电机组吊装后视图

 

 

1、额定值

对发电机组而言，额定值就是指发电机组铭牌上所标示的数据。

① 相数（Phase）：发电机组的输出电压有单相和三相两种。

② 额定频率（Rated Frequency）：柴油发电机组以额定转速运行时的电压频率，叫额定频率。在我国，一般用电设备要求的额定频率为50Hz（工频），特殊用电设备要求的额定频率为400Hz或800Hz（中频）。普通发电机组只能发出一种频率的交流电；特殊发电机组可同时产生两种不同频率的交流电。

③ 额定转速（Rated Speed）：目前，中小型柴油发电机组的额定转速一般为1500r/min。随着柴油机结构的改进和制造工艺水平的提高，发电机组的额定转速会逐步提高。

④ 额定电压（Rated Voltage）：柴油发电机组以额定转速运行时的空载电压称为其额定电压。通常，单相柴油发电机组的额定电压为230V（220V），三相柴油发电机组的额定电压为400V（380V）。

⑤ 额定电流（Rated Current）：发电机组输出额定电压和额定功率（或额定容量）时的输出电流称为额定电流，单位为安培（A）。

⑥ 额定容量/额定功率（Rated Capacity/Rated Output）：柴油发电机组的额定电压和额定电流之积称为发电机组的额定容量，单位为伏安（V·A）或千伏安（kV·A）。发电机组铭牌上通常标出的是额定功率，额定功率等于额定容量与额定功率因数之积，或者等于额定电压、额定电流和额定功率因数三者之积，单位是瓦（W）或千瓦（kW）。

⑦ 最大输出容量/最大输出功率（Max Capacity/Max Output）：允许发电机组短时间超载运行时的输出容量（输出功率），一般为额定输出容量（输出功率）的110％。

⑧ 额定功率因数（Rated Factor）：发电机组的额定输出功率（有功功率）与额定容量（视在功率）之比称为发电机组的额定功率因数。当发电机组容量一定时，其功率因数越高，则其输出的有功功率就越多，发电机组的利用率也越高。一般情况下，发电机组的功率因数不允许低于0.8。

2、电压整定范围U2

发电机组稳定运行时，其空载电压应能在一定范围内调整，这是由于发电机组与用电设备之间有一定的电缆电压降，发电机组应保证在一定的负载下，输出电缆末端仍具有正常的工作电压。一般情况下，空载电压整定范围应不小于额定电压的95％～105％。

3、电压热偏移

当环境温度和发电机组本身的温度升高时，发电机铁芯的磁导率下降，绕组的直流电阻增加，电路元件参数会发生变化，从而引起发电机组输出电压的变化，这种现象叫作电压热偏移。通常，用温度升高所引起的发电机组电压变化量占额定电压的百分数来表示发电机组的电压热偏移，一般不允许超过2％。

4、电压波形畸变率

发电机组输出电压的理想波形应为正弦波，但其实际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谐波，三次谐波励磁的发电机组尤为严重。各次谐波有效值的均方根值与基波有效值的百分比叫作电压波形畸变率。一般情况下，发电机组空载额定电压波形畸变率应小于10％。电压波形畸变率过大，会使发电机发热严重，温度升高而损坏发电机的绝缘，影响发电机组的正常工作性能。

5、稳态电压调整率δu

稳态电压调整率是指发电机组在负载变化前后，发电机组的稳定电压相对发电机组在空载时额定电压的偏差程度，用百分比来表示。即：发电机组输出电压与额定电压之差与额定电压之比的百分数。其数学表达式如下：

 

式中，U₁为发电机组在负载渐变和突变后的稳定电压，取各读数中（相对于U差值大）的最大值或最小值，V；U为发电机组的（空载）额定电压，V。

稳态电压调整率是衡量发电机组端电压稳定性的重要指标，稳态电压调整率越小，说明负载的变化对发电机组端电压的影响越小，发电机组端电压的稳定性越高。

稳态电压调整率在不同负载情况下各不相同。在感性负载时，负载变化后的稳定电压低于空载额定电压；在容性负载时，负载变化后的稳定电压高于空载额定电压。而这种相对于空载额定电压的偏差大小取决于励磁调节器的调节能力，调节能力愈强则其偏差值愈小，稳态电压调整率也越小，发电机组的端电压越稳定。

6、稳态频率调整率δ_f 

稳态频率调整率是指负载变化前后，发电机组的稳定频率相对发电机组在空载时额定频率的偏差程度，用百分比来表示。即：发电机组输出频率与额定频率之差与额定频率之比的百分数。其数学表达式如下：

 

式中，f₁为负载渐变和突变后的稳定频率，取各读数中（相对于f差值大）的最大值或最小值，Hz；f为额定频率，Hz。

稳态频率调整率越小，说明负载变化时频率越稳定。稳态频率调整率与发动机的调速性能有关，调速器的调节能力越强，则负载变化时频率越稳定。

7、电压波动率δ_uBz

在负载不变时，由于发电机励磁系统不稳定和发动机转速的波动，发电机组的输出电压也要产生波动。因此，相应地提高发电机励磁调节器和发动机调速器的调节性能，可以减小发电机组电压的波动。电压波动率计算公式：

 

式中，u_Bzmax和u _Bzmin分别为同一次观测时间内（一次观测时间为1min）电压的最大值和最小值，V。

8、频率波动率δ_uB

在负载不变时，由于发电机组内部原因，发电机组的频率也要产生波动。发电机组频率的波动主要是由发动机调速器的不稳定和发动机曲轴的不均匀旋转造成的。因此，相应提高发动机的性能及其调速器的调节性能，可以减小发电机组频率的波动。频率波动率计算公式：

 

式中，f_Bmax和f_Bmin分别为同一次观测时间内（一次观测时间为1min）频率的最大值和最小值，Hz。

9、三相负载不平衡度δ_uL

三相不对称负载在发电机组运行中有可能会出现，特别是负载中有较多的单相负载时，由于接线不合理，也会造成三相负载不对称。不对称负载将导致发电机三相绕组所供给的电流不平衡，使发电机线电压间产生偏差，同时使发电机发热和振动，对用电设备也是不利的，例如对三相异步电动机，将产生对转子起制动作用的反向旋转磁场。因此规定发电机组在一定的三相对称负载下，在其中任一相上再加25％标定相功率的电阻性负载，但该相的总负载电流不超过额定值时，应能正常工作。线电压不平衡度计算公式：

 

式中 u_L-在不对称负载下，线电压中的最大值或最小值，V；

u _Lave-在不对称负载下，三个线电压的平均值，V。

10、冷热态电压变化

机组在额定工况下从冷态到热态的电压变化应不超过±2%额定电压。

11、电话谐波因数（THF）

容量小于62.5kVA的机组，其线电压的电话谐波因数（THF）应不大于8%。 容量不小于62.5kVA的机组，其线电压的电话谐波因数（THF）应不大于5%。

12、 并联运行

有要求时，两台型号规格相同的三相机组在20%～100%总额定功率范围内应能稳定地并联运行，且可平稳地转移负载的有动功率和无功功率，其有功功率和无功功率的分配差度应不大于10%。

注：当使用该容差时，并联运行发电机组的有功标定负载或无功标定负载的总额按容差值减小。

13、温升

机组各部件温度(或温升)应符合厂家产品规范的规定。

14、噪声

对于功率不大于250kW的机组噪声声压级平均值应不大于102dB（A），对功率大于250kW的机组和使用增压柴油机的机组，其噪声声压级由厂家产品规范规定。

17、机组的燃油消耗率小于表中值

机组额定功率 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
机组额定功率 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、 机组的机油消耗率小于表中值

 

机组额定功率P kW	P≤10	10＜P≤40	40＜P≤1250	P＞1250
机油消耗率g/kW·h	4.0	3.5	3.0	2.8

 

 

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