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摘要： 柴油发电机组标定功率主要分为持续功率（COP）、基本功率（PRP）、限时运行功率（LTP）和应急备用功率（ESP）四种。本文介绍GB/T 2820标准族的构成及主要相关标准，详细解读四种功率等级的定义、应用场景及对应图例，说明G1～G4四个性能等级的用途划分，并分析影响发电机组性能的因素及运行限值要求。

 

一、概述

 

1. GB/T 2820标准族

GB/T 2820标准族是柴油发电机组的产品标准，全称是“往复式内燃机驱动的交流发电机组”。该标准族目前由12个已发布部分及1个待转化部分构成，各部分之间相互配套，共同形成完整的发电机组技术规范体系。

（1）第1部分：用途、定额和性能。该部分为GB/T 2820标准族的核心基础标准之一，规定了发电机组的用途分类、功率定额定义及性能等级划分，是选型和设计的主要依据。

（2）第2部分：发动机。规定了配套往复式内燃发动机的技术要求，包括功率输出、调速特性、燃油消耗率、排放限值及发动机冷却、润滑、进排气系统的相关要求。

（3）第3部分：发电机组用交流发电机。规定了配套交流发电机的技术要求，涵盖电压调整率、频率调整率、短路承受能力、温升限值、绝缘等级及波形畸变率等电气参数。

（4）第4部分：控制设备和开关设备。规定了控制与开关装置的要求，包括起动/停机控制、保护功能（过载、短路、欠压、过频、超速、低油压、高水温等）、仪表显示及远程通信接口。

（5）第5部分：发电机组。该部分为GB/T 2820标准族的另一核心标准，着重分析影响发电机组性能的因素（突加突卸性能）、性能等级及运行限值，规定了整机的装配完整性、接口尺寸、标识标牌及防护等级等要求。

（6）第6部分：试验方法。规定了各类试验的方法和程序，包括稳态/瞬态性能试验、温升试验、短路试验、振动测量及噪声测量等。

（7）第7部分：用于技术条件和设计的技术说明。规定了技术规格书的编制内容和格式，指导用户与制造商之间的技术沟通。

（8）第8部分：小功率发电机组的要求和试验。适用于小功率机组的简化要求和试验程序，特别强调了由于用户多为非专业人员而带来的安全性设计要求。

（9）第9部分：机械振动的测量和评价。规定了机组振动的测量方法和评价准则。

（10）第10部分：噪声的测量（包面法）。规定了采用包面法测量机组噪声的试验方法和数据处理。

（11）第11部分：旋转不间断电源性能要求和试验方法。适用于带有旋转不间断电源功能机组的特殊要求。

（12）第12部分：对安全装置的应急供电。规定了用于安全设施应急供电的机组附加要求。

（13）第13部分：安全性。该部分目前尚未转化为国标，规定了发电机组在设计、安装、使用和维护过程中的安全要求，包括防护罩、紧急停机、电气安全间距及防触电保护。

2. 国标其它主要相关标准

除GB/T 2820标准族外，柴油发电机组还涉及以下主要国家标准。

（1）GB/T 2819-1995 移动电站通用技术条件。适用于可移动式电站（含拖车电站、汽车电站等），规定了移动性能、防护性能及环境适应性的技术要求。

（2）GB/T 31038-2014 高电压柴油发电机组通用技术条件。适用于输出电压在1kV以上的高压柴油发电机组，规定了高压绝缘、接地保护、并联运行等特殊要求。

（3）GB/T 12786-2006 自动化内燃机电站通用技术条件。适用于具备自动起动、自动切换、自动并机和自动停机功能的自动化电站。

（4）GB/T 20136-2006 内燃机电站通用试验方法。规定了电站各类性能试验和环境试验的通用方法。

（5）GB/T 13032-2010 船用柴油发电机组通用技术条件。适用于船舶及海上平台使用的发电机组，规定了倾斜摇摆、盐雾腐蚀、振动冲击及船用电气设备的特殊要求。

（6）GB 20891-2014 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）。规定了非道路用柴油机的CO、HC、NOx和PM排放限值，第三阶段主要依靠机内净化，第四阶段需加装DPF和SCR等后处理装置。

（7）GJB 235A 军用内燃机电站通用技术规范。规定了军用电站的可靠性、环境适应性、电磁兼容性等严格军用要求。

（8）YD/T 502-2007 通信用柴油发电机组。适用于通信基站、数据中心用发电机组，重点规定了噪声限值、电压稳定度及远程监控接口要求。

二、GB/T 2820标准族的核心标准

 

GB/T 2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组 用途、定额和性能》和GB/T 2820.5《往复式内燃机驱动的交流发电机组 发电机组》是本族标准的核心标准。

GB/T 2820.1规定了机组正常工作的标准基准条件、4个功率等级的功率标定以及4个性能等级的用途。GB/T 2820.5着重分析影响发电机组性能的因素（突加突卸性能）和性能等级及运行限值。

1. 机组正常工作的标准基准条件

（1）第一种环境条件

① 绝对大气压力Pr：100 kPa；

② 环境温度Tr：298 K（25℃）；

③ 空气相对湿度φr：30%。

（2）第二种环境条件

① 绝对大气压力Pr：89.9 kPa；

② 环境温度Tr：313 K（40℃）；

③ 空气相对湿度φr：60%。

（3）第三种环境条件（宽泛使用条件）

① 海拔高度：不超过4000 m；

② 环境温度：下限值分别为5、-15、-25、-40℃；上限值分别为40、45、50℃；

③ 相对湿度、凝露和霉菌。

2. 四个功率等级的标定和应用

（1）持续功率COP。持续功率定义为：在规定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，发电机组每年运行时间不受限制地为恒定负载持续供电的最大功率，如图1所示。该功率适用于为恒定负载提供不间断供电的场景，如热电联供电站的基本负荷。

（2）基本功率PRP。基本功率定义为：在规定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，发电机组能每年运行时间不受限制地为可变负载持续供电的最大功率，如图2所示。该功率适用于无市电或市电不可靠地区的供电场景，负载可在一定范围内变化。

 

 

图1 柴油发电机组持续功率(PRP) 图解

图2 柴油发电机组基本功率(PRP) 图解

 

（3）限时运行功率LTP。限时运行功率定义为：在规定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，发电机组每年供电达500h的最大功率，如图3所示。注：按100%限时运行功率（LTP）每年运行时间最多不超过500h。该功率适用于用电高峰期间与市电并网运行、向恒定负载供电的调峰管理场景。

（4）应急备用功率ESP。应急备用功率定义为：在规定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，当公共电网出现故障或在试验条件下，发电机组每年运行达200h的某一可变功率系列中的最大功率，如图4所示。该功率适用于市电故障时对建筑物提供基本供电保障的应急场景。

 

 

图3 柴油发电机组限时运行功率(LTP) 图解

图4 柴油发电机组应急备用功率(ESP) 图解

 

（5）四个功率等级的应用实例

① 恒定负荷持续运行（COP）：为热电联供电站提供基本负荷。

② 可变负荷持续运行（PRP）：为无市电或市电不可靠的地区供电。

③ 恒定负荷限时运行（LTP）：在用电高峰期间发电机组与市电并网运行，向某一恒定负载供电，即负荷调峰管理。

④ 可变负荷限时运行（ESP）：一旦常用的市电出现故障，对建筑物提供基本供电保障。

3. 四个性能等级的定义及应用

为了覆盖各供电系统的不同要求，定义了如下4种性能等级。

（1）G1级。这一级适用的发电机组用途是只需规定其基本的电压和频率参数的连接负载。实例：一般用途（照明和其他简单的电气负载）。

（2）G2级。这一级适用的发电机组用途是其电压特性与公用电力系统的非常类似，当负载发生变化时，可有暂时的然而是允许的电压和频率的偏差。实例：照明系统；泵、风机和卷扬机。

（3）G3级。这一级适用的发电机组用途是连接的设备对发电机组的频率、电压和波形特性有严格的要求。实例：电信和晶闸管控制的负载。应认识到，整流器和晶闸管控制的负载对发电机电压波形的影响需要特殊考虑。

（4）G4级。这一级适用的发电机组用途是对发电机组的频率、电压和波形特性有特别严格要求的负载。实例：数据处理设备或计算机系统。

4. 影响发电机组性能的因素

（1）功率相关因素。包括用途、连接负载的功率要求、负载功率因数、连接的任何电动机的启动特性、连接负载的多样性、间断负载及非线性负载的影响。

（2）频率和电压相关因素。包括往复式内燃机的涡轮增压系统、平均有效压力Pme、调速器特性、交流发电机类型、交流发电机励磁系统特性、电压调节器特性及整套发电机组的转动惯量。

（3）负载接受相关因素。包括往复式内燃机的排量、平均有效压力、涡轮增压系统、调速器种类、电压调节器特性、整台发电机组的转动惯量。必要时，这些时间间隔应由发电机组制造商同用户商定。确定所需最小转动惯量的准则有：允许的频率降、循环不均匀度及并联运行的特性（适用时）。

5. 基于发动机气缸平均有效压力增加分级突加负载指导值

1997版的GB/T 2820.1首次对4冲程发动机作为标定功率下平均有效压力Pme函数的最大可能突加功率的指导值给出图解（见图5）。该图在2009年标准修订时没有更新。

自然进气柴油机的气缸平均有效压力Pme在800 kPa左右，可以一次100%加载。就当时的技术水平，柴油机经涡轮增压，气缸平均有效压力Pme达到1800 kPa已经是一个很极限的数值，所以标准按这个Pme极限数值建议标定功率突加负载分3级突加，按照这个建议值突加负载，可以保证突加负载时机组瞬态电压、频率满足性能指标要求，机组运行寿命不受影响。

图5 柴油发电机组标定最大可能突加功率指导值

6. 性能等级的运行极值

为了确定如GB/T 2820.1给出的发电机组电压和频率的主要特性，表1中的运行限值应予以满足。应选择同一性能类的数值，以使其与其各个部件的兼容性相匹配。当该性能类的所有限值都已满足时，才能选择该性能等级。建议客户选择满足其要求的最低性能类。

表1 性能等级的运行极值

注：AMC表示由制造商与用户商定。

7. 小功率发电机组的特殊要求

GB/T 2820.8《小功率发电机组的要求和试验》规定：除了在GB/T 2820.1～2820.6中适用的定义和要求之外，本部分还对试验及安全性设计的具体要求做了规定，此外，为了不对用户构成伤害，本部分还规定了有关安全性要求。由于小功率发电机组用户通常是非专业人员操作，整套发电机组通常是可运输或可移动的，除特低电压外，电气输出采用插头、插座和螺纹端子连接，发电机组独立成套，无需用户进行任何额外安装工作，故特别对安全性提出特殊要求。

 

三、非标准环境条件的功率修正方法

 

1. 功率修正的必要性

（1）环境条件偏离的影响。发电机组制造商按标准基准条件标定额定功率，但实际安装地点的海拔、温度、湿度往往与标准条件不同。

（2）修正的强制性原则。偏离标准条件时，必须进行功率修正，否则发电机组在实际运行中可能达不到额定输出，甚至出现过热、冒黑烟等故障。

2. 海拔修正

（1）海拔每升高1000m，大气压力下降约12%，空气密度约下降10%。对于自然吸气发动机，功率降额约为每千米8%～10%；对于增压发动机，因增压器可补偿部分进气密度损失，降额约为每千米5%～7%。

（2）海拔修正的计算参考值。当海拔超过1000m时，建议按制造商提供的功率降额曲线进行修正，一般每升高1000m降额8%～12%（自然吸气）或5%～7%（增压）。

3. 温度修正

（1）温度对进气密度的影响。环境温度升高，空气密度降低，充气量减少。温度从25℃升至40℃，空气密度约下降5%，功率约下降3%～5%。

（2）高温地区的选型建议。环境温度超过40℃时，应按降额曲线进行修正，或选用加大散热器、增加通风量等高温配置方案。

4. 综合修正的应用举例

（1）一台标定功率1000kW的发电机组，安装在海拔2000m、环境温度45℃的场所。海拔2000m处大气压约为80kPa，温度45℃时空气密度下降约7%。

（2）综合降额计算。假设该机为增压中冷机型，海拔降额约6%×2=12%，温度降额约5%，综合降额约17%，实际可用功率约为830kW。选型时应以修正后的功率为准，确保满足负载需求。

 

 

总结： GB/T 2820标准族规定了四种功率等级（COP、PRP、LTP、ESP）和四个性能等级（G1～G4），分别对应不同的运行时长、负载特性和电能质量要求。选型时应根据实际负载性质、运行时间和供电可靠性要求，选择满足需求的最低性能等级，以实现经济性与可靠性的平衡。机组功率标定需在标准基准条件下进行，非标准环境需按修正系数降额使用。对于小功率发电机组，由于其用户多为非专业人员，标准特别强调了安全性设计要求。

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