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柴油发电机组的四级性能定义和电气指标 |
摘要：柴油发电机的技术性能指标，是衡量发电机组供电质量和经济指标的主要依据。其主要技术性能通常指发电机组的功率因数从0.8～1.0，三相对称负载在0～100%或100%～0额定值的范围内渐变或突变时，应达到的性能。柴油发电机组的主要电气指标包括稳态指标和动态指标两类，康明斯公司在本文中根据国家标准和规范中摘取部分内容分享给正在选择柴油发电机组的用户，以供在这个过程中达到了解和参考的目的。
一、柴油发电机组的性能
根据国家标准《往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分：用途、定额和性能》GB/T 2820.1—2009的规定、柴油发电机组可定义为四级性能：
（1）G1级性能：要求适用于只需规定其基本的电压和频率参数的连接负载。主要作为一般用途，如照明和其他简单的电力负载。
（2）G2级性能：要求适用于对电压特性与公用电力系统有相同黄求的负载。当其负载变化时，可有暂时且允许的电压和频率偏差。如照明系统、风机和水泵等。
（3）G3级性能：要求适用于对频率、电压和波形特性有严格要求的负载。如电信负载和晶闸管控制的负载。
（4）G4级性能：要求适用于对频率、电压和波形特性有特别严格要求的负载。如数据处理设备或计算机系统。
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康明斯柴油发电机组模型外观图（KTA38-G5） |
二、柴油发电机组的电气指标
柴油发电机组的主要电气指标包括稳态指标和动态指标两类，它不仅是衡量发电机组供电质量的标准，也是正确使用和维修发电机组的主要依据。
1、稳态指标
发电机组在一定负载下稳定运行时的电气性能指标称为稳态指标。常用的稳态指标包括额定值、空载电压调整范围、电压热偏移、电压波形畸变率、稳态电压调整率、稳态频率调整率、电压波形率、频率波动率和三相负载不平衡度等。
（1）空载电压调整范围气uz
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。因此，发电机组稳定运行时，其空载电压应能在一定范围内调整。通常情况下，空载电压调整范围为额定电压的95%～l05%。
（2）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，这种现象称为电压热偏移。通常情况下，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比来表示发电机组的电压热偏移，一般不超过2%。
（3）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，既含有基波，又含有三次及三次以上的高次谐波。各次谐波有效值的均方根值与基波有效值的百分比称为电压波形畸变率。一般情况下，发电机组空载额定电压波形畸变率应小于10%。若过大，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。
（4）稳态电压调整率
稳态电压调整率是发电机组在负载变化后的稳定电压相对发电机组在空载时额定电压的偏差程度，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。
（5）稳态频率调整率
稳态频率调整率是负载变化后，发电机组稳定频率的差值与额定率之比的百分数。稳态频率调整率越小，表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，负载变化时频率越稳定。
（6）电压波动率
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，使发电机组的输出电压产生波动。
（7）频率波动率
负载不变时，由于发电机组内部原因，发电机组的频率也产生波动，这主要是由发动机凋速器的不稳定和发动机曲轴的不均与旋转造成的。
（8）三相负载不平衡度
三相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。
2、动态指标
（1）电压和频率稳定时间
发电机组负载突变时，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。一般情况下，电压稳定时间应小于35，频率稳定时间应小于7s。
（2）瞬态电压调整率和瞬态频率调整率
发电机组在负载突变时，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，由于受柴油机输入功率的突增（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，称为发电机组的瞬态电压（颜率）调整率。
（3）直接启动空载异步电动机的能力
发电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，使发电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，才能补偿发电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，由发电机组输出的剩余功率还可供
（4）发电机组的并车性能
型号规格相同和容量比不大于3：1的发电机组在20%~100%额定其他电气设备使用。功率范图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的发电机组并联，各发电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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