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柴油发电机组的主要电气性能指标

文章出处:柴油发电机组实用技术技能  责任编辑:  发表时间:2019-06-28 13:29:48
【摘要】柴油发电机组的电气性能指标不仅是衡量机组供电质量的标准,也是正确使用和维修机组的主要依据。柴油发电机组的主要电气性能指标包括稳态指

柴油发电机组的电气性能指标不仅是衡量机组供电质量的标准,也是正确使用和维修机组的主要依据。柴油发电机组的主要电气性能指标包括稳态指标和动态指标两类。


柴油发电机组


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。

 

(1)额定值对发电机组而言,额定值就是指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(RatedFrequency):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,-般用电设备要求的额定频率为50Hz,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(RatedSpeed):目前,中小型柴油发电机组的额定转速--般为1500r/min。随着柴油机结构的改进和制造I艺水平的提高,机组的额定转速会逐步提高。

 

④额定电压(RatedVoltage):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(RatedCapacity/RatedOutput):柴油发电机组的额定电压和额定电流之积称为机组的额定容量。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),-般为额定输出容量(输出功率)的110%。

 

⑧额定功率因数(Rated Factor):机组的额定输出功率(有功功率)与额定容量(视在功率)之比称为机组的额定功率因数。当机组容量--定时,其功率因数越高,则其输出的有功功率就越多,机组的利用率也越高。一般情况下,机组的功率因数不允许低于0. 8。

 

(2)空载电压调整范围uz机组稳定 运行时,其空载电压应能在一定范围内调整,这是由于机组与用电设备之间有一定的电缆电压降,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,空载电压调整范围为额定电压的95%~105%。例如:一台机组的额定电压为400V时,其空载电压调整范围为380~420V。空载电压调整范围的计算公式为:

 

umx (umin) ,

 

uz=  X 100%

 

u式中  u--- 额定电压,V;

 

Uumaxcumi)-电 压整定装置确定的最高(最低) 电压,V。

 

(3)电压热偏移当环境 温度和柴油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机组电压变化量占额定电压的百分数来表示机组的电压热偏移,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δm稳态电压调整率是指机组在负载变化后的稳定电压相对机组在空载时额定电压的偏差程度,用百分比来表示。即: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:

 

8-""X100%

 

U

 

式中u1-  .发电机组在负载渐变后,稳定电压的最大值(最小值),V;

 

u---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,说明负载的变化对机组端电压的影响越小,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,机组的端电压越稳定。

 

 

(6)稳态频率调整率δj稳态频率调整率是指负载变化前后,机组稳定频率的差值与额定频率之比的百分数,其数学表达式如下:

δj=f-fz;X100%

f

式中f1一负载渐变后稳定频率的最大值(最小值),Hz;

f2-负 载为额定值时的稳态频率,Hz;f-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δuB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,使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,可以减小机组电压的波动。电压波动率计算公式:

δrg ="Bmax- "BminX 100%

"Bmax t "Bmin

 

(8)频率波动率8%在负载不变时, 由于机组内部原因,机组的频率也要产生波动。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。因此,相应提高发动机的性能及其调速器的调节性能,可以减小机组频率的波动。频率波动率计算公式:

 

fBmax一fBminX 100%81a= Tamax+Ffem

 

式中,fBmx和fBmin为同一次观测时间内,频率的最大值和最小值,Hz。

 

(9)三相负载不平衡度δu三相不对称负 载在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。因此规定机组在--定的三相对称负载下,在其中任--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;线电压的最大(或最小)值与三相线电压平均值之差应不超过三相线电压平均值的5%。线电压不平衡度计算公式:

 

δu_ =" - "Ianx 100%

 

"UlLave

 

MAB+uBc+ucAuLawe=  3

 

式中  u--在不对称负载下,线电压中的最大值或最小值,V;

 

uLave.---在不对称负载下,三个线电压的平均值,V。

 

 

1.2.1.2动态 指标

 

(1)电压和频率稳定时间  机组负载突变时,其电压和频率会产生突然下降或升高的现象,从负载突变时起至电压或频率开始稳定所需要的时间为电压或频率稳定时间,以秒(s)为单位计算。电压和频率稳定时间通常用示波器测量。

 

电压的稳定时间与自动调压系统的性能有关。频率的稳定时间与发动机的调速器的调速性能有关。-般情况下,电压稳定时间应小于3s,频率稳定时间应小于7s。

 

(2)瞬态电压调整率δu,和瞬态频率调整率8,

 

机组在负载突变时,发动机端电压和频率都会出现瞬间变化。当突加或突减负载时,由于受柴油机输人功率的突增(减)及发电机电枢反应等因素的影响,发动机端电压和频率会产生突然下降或升高的现象。电压(频率)的瞬态变化值与负载突变前的数值之差与额定值的百分比,称为机组的瞬态电压(频率)调整率。瞬态电压调整率计算公式:

 

δu, =us 4X100%

 

u

 

式中  Us"  -负载突变时瞬时电压的最大值或最小值,V;

 

us--负载突变前的稳定电压,V;u  额定电压,V。瞬态频率调整率计算公式:

 

81.-5.二fx100%

 

式中f。--负载突变时的瞬时频率的最大值或最小值,Hz;

 

f3-负 载突变前的稳定频率,Hz;f一额定频率, Hz。

 

(3)直接启动空载异步电动机的能力机组直接启动异步电动机时,由于启动电流很大以及异步电动机低功率因数的影响,使机组输出电压显著下降,这时发电机的励磁系统必须进行强励磁,才能补偿机组输出电压的下降。异步电动机容量愈大,强励程度就愈高。同时,因为启动电流很大,有可能损伤绕组的绝缘。柴油发电机组因其特性上的差别,启动空载异步电动机的容量不得超过其额定容量的70%;而启动有载异步电动机时,异步电动机的容量不得超过其额定容量的35%,当异步电动机启动后,由机组输出的剩余功率还可供.其他电气设备使用。

 

(4)机组的并车性能 型号规格相同和容量比不大于3: 1的机组在20% ~ 100%额定功率范围内应能稳定地并联运行,且可平稳转移负载的有功功率和无功功率,其有功功率和无功功率的分配差度应不大于表1-1的规定;容量比大于3: 1的机组并联,各机组承担的有功功率和无功功率分配差度按产品技术条件的规定。


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