新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)組的電壓整定范圍、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)調(diào)整率

 

摘要：電壓調(diào)整率是表征柴油發(fā)電機(jī)組的性能優(yōu)劣的重要性能指標(biāo)，是指在負(fù)載和溫度恒定的條件下，輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入變化量的百分比。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)用不同的公式會(huì)得到不同的計(jì)算值。康明斯公司在本文中著重闡明了柴油發(fā)電機(jī)組的電壓整定范圍、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電壓調(diào)整率、電壓穩(wěn)定時(shí)間以及相關(guān)的測(cè)試方法。其中，試驗(yàn)的目的是評(píng)估發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整能力以及檢測(cè)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性能，通過(guò)該試驗(yàn)可以得到發(fā)電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)的電壓調(diào)整情況，為柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù)提供重要依據(jù)

 

一、柴發(fā)機(jī)組電壓的性能指標(biāo)

 

1、電壓整定范圍

        在柴油發(fā)電機(jī)組的電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)或各電壓等級(jí)的用戶受電端的電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)裝設(shè)的電壓監(jiān)測(cè)儀，其整定電壓值即為按GB/T 12325和SD 325規(guī)定的電壓允許偏差的上限電壓標(biāo)準(zhǔn)值與下限電壓標(biāo)準(zhǔn)值。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，整定電壓就是發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)處理穩(wěn)定以后的一個(gè)持續(xù)不變的輸出電壓。

        電壓整定范圍是指在柴油發(fā)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行時(shí)，調(diào)整控制面板上的手動(dòng)或自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，電壓能夠達(dá)到的最大值和最小值的范圍。在一般情況下，空載電壓整定范圍為額定值的95%～105%。

        例如：額定電壓為400伏的康明斯柴油發(fā)電機(jī)組，其空載電壓可以在380—420伏之間調(diào)整，在康明斯發(fā)電機(jī)出廠時(shí)一般都整定在400伏。

2、發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率

        電壓調(diào)整率定義：(首端電壓不變的前提下)撤掉在特定功率因數(shù)條件下的全部負(fù)載，引起的末端電壓升高值與滿載時(shí)末端電壓的百分比。電壓調(diào)整率來(lái)源于柴油發(fā)電機(jī)組在滿載時(shí)，其輸出電壓因該電源的供電電壓波動(dòng)引起的變化。 

        電壓調(diào)整率又稱電壓變化率。當(dāng)同步電機(jī)勵(lì)磁電流及轉(zhuǎn)速為一定值，在給定功率因數(shù)條件下，同步電機(jī)從額定功率轉(zhuǎn)變到空載時(shí)的電壓變化量，用額定電壓的百分率表示。電壓變化率主要取決于飽和程度和電樞反應(yīng)的大小，飽和程度越高，電樞反應(yīng)越小，電壓變化率就越小。

（1）穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率：

        穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率（δ_u）是指同步發(fā)電機(jī)在從空載到額定負(fù)載的所有負(fù)載條件下穩(wěn)態(tài)電壓的變化率，通常為≤±0.5%，用公式表示

 

 

 

式中， U——空載時(shí)輸出的整定電壓；
U₁——負(fù)載漸變后的穩(wěn)定輸出電壓，取最大值和最小值，若三相電取平均值。

（2）瞬態(tài)電壓調(diào)整率：

        柴油發(fā)電機(jī)組的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)電壓調(diào)整率為：≤-10%/ +15%，瞬態(tài)電壓調(diào)整率(（δ_Ps）是指發(fā)電機(jī)在空載且轉(zhuǎn)速和電壓達(dá)到額定值時(shí)，在突加或突減負(fù)載的過(guò)程中瞬時(shí)電壓的變化率，其數(shù)學(xué)表達(dá)公式為：

 

 

式中，U為額定電壓；

U_s為負(fù)載突變時(shí)瞬時(shí)電壓的最大值或最小值，在一般情況下，取三相線電壓的平均值。

3、三相不對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行電壓的穩(wěn)定度

        三相不對(duì)稱負(fù)載在機(jī)組運(yùn)行中有可能會(huì)出現(xiàn)，特別是負(fù)載中有較多的單相負(fù)載時(shí)，由于接線不合理，也會(huì)造成三相負(fù)載不對(duì)稱（相量圖如圖1所示，接線如圖2所示）。不對(duì)稱負(fù)載將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)三相繞組所供給的電流不平衡，使發(fā)動(dòng)機(jī)線電壓間產(chǎn)生偏差，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱和振動(dòng)，對(duì)用電設(shè)備也是不利的。因此規(guī)定機(jī)組在一定的三相對(duì)稱負(fù)載下，在其中任一相上再加25％標(biāo)定相功率的電阻性負(fù)載，但該相的總負(fù)載電流不超過(guò)額定值時(shí)，應(yīng)能正常工作。

        在不對(duì)稱負(fù)載條件下，如果每一相的都不超過(guò)額定值，且各相負(fù)載的的電流之差不超過(guò)25％，那么，各線電壓與三相電壓平均值之差應(yīng)不超過(guò)三相線電壓平均值的5％。 其線電壓不平衡度（δ_UL）計(jì)算公式表達(dá)為：

 

 

 

式中，U_L在不對(duì)稱負(fù)載下，線電壓中的最大值或最小值。

U_Lave 在不對(duì)稱負(fù)載下，三個(gè)線電壓的平均值。

 

圖1  三相不對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行電壓相量圖

圖2  發(fā)電機(jī)三相不對(duì)稱負(fù)載連接圖

 

4、電壓波動(dòng)率

        發(fā)電機(jī)組的電壓在負(fù)載不變時(shí)由于機(jī)組內(nèi)部的原因產(chǎn)生波動(dòng)，電壓波動(dòng)率（δ_uB）通常設(shè)為：≤0.5%。

        發(fā)動(dòng)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不穩(wěn)定和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的端電壓在其負(fù)載不變時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)；因此，相應(yīng)提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以減小機(jī)組電壓的波動(dòng)。電壓波動(dòng)率計(jì)算公式：

 

        式中，U_Bmax和U_Bmin為同一次觀測(cè)時(shí)間內(nèi)電壓的最大值和最小值。

5、電壓穩(wěn)定時(shí)間

        電壓穩(wěn)定時(shí)間是指發(fā)電機(jī)處于空載狀態(tài)且電壓達(dá)到額定值時(shí)，從突加負(fù)載到電壓穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)所需的時(shí)間，用s表示。國(guó)家規(guī)定I、II、III類電站的電壓穩(wěn)定時(shí)間為0. 5~1s，IV類電站為3s。

 

二、電壓測(cè)試方法

 

1、電壓整定測(cè)試方法

         試驗(yàn)前，應(yīng)先調(diào)整內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組的有關(guān)裝置，使發(fā)電機(jī)的空載電壓整定范圍在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)（例如95％～105％），步驟示例如圖3所示。然后將輸出電壓調(diào)整到額定值，此時(shí)機(jī)組的頻率應(yīng)為額定值的103％～105％。再給柴油發(fā)電機(jī)組加負(fù)載到滿載，并使轉(zhuǎn)速和功率因數(shù)都達(dá)到額定值，滿足上述條件后，去掉負(fù)載。此時(shí)電壓還應(yīng)等于或接近額定值，若與額定值相差較多，則應(yīng)再次進(jìn)行上述調(diào)整，直至達(dá)到上述要求為止。

2、穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率測(cè)試方法

      發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率試驗(yàn)是柴油發(fā)電機(jī)組中對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整性能的一項(xiàng)重要測(cè)試。穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率是指當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓從原來(lái)的穩(wěn)定值迅速調(diào)整到新的穩(wěn)定值所需的時(shí)間。穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率的好壞直接影響著柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。

      穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率試驗(yàn)通常在額定負(fù)載條件下進(jìn)行。首先，將發(fā)電機(jī)額定負(fù)載接入，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，接線示例如圖4所示。然后，通過(guò)改變負(fù)載大小，例如增加或減小負(fù)載電流，觀察發(fā)電機(jī)輸出電壓的變化情況。記錄發(fā)電機(jī)輸出電壓從原來(lái)的穩(wěn)定值到新的穩(wěn)定值所需的時(shí)間，并計(jì)算出穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率。

       穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率的試驗(yàn)結(jié)果可以直觀地反映發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整能力。當(dāng)負(fù)載突然變化時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速調(diào)整輸出電壓，以保持柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，較小的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率表示發(fā)電機(jī)具有良好的電壓調(diào)整能力，反之則表示調(diào)整能力較差。

      在實(shí)際應(yīng)用中，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率的要求因系統(tǒng)類型和負(fù)載特性而異。對(duì)于大型柴油發(fā)電機(jī)組，一般要求穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率在5%以內(nèi)。而對(duì)于小型柴油發(fā)電機(jī)組或特殊負(fù)載，穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率的要求可能更高。

      為了保證穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性，需要注意以下幾點(diǎn)。首先，確保試驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定和準(zhǔn)確，避免外界因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾。其次，應(yīng)選擇合適的負(fù)載變化方式，使試驗(yàn)結(jié)果具有代表性。同時(shí)，還應(yīng)注意記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，以便后續(xù)分析和評(píng)估。

        試驗(yàn)過(guò)程與“同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)”基本相同，但在記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)同時(shí)記錄各試驗(yàn)點(diǎn)的頻率值。試驗(yàn)應(yīng)反復(fù)進(jìn)行3次。 

        試驗(yàn)時(shí)，如果電壓示值擺動(dòng)，則應(yīng)取其中間值。做功率因數(shù)為0.8（滯后）的試驗(yàn)時(shí)，在加載過(guò)程中，應(yīng)先加阻性負(fù)載到需要的數(shù)值（例如75％的負(fù)載），再加感性負(fù)載使功率因數(shù)為0.8；在減載過(guò)程中，應(yīng)先減感性負(fù)載，再減阻性負(fù)載，使功率因數(shù)為0.8。

 

圖3  發(fā)電機(jī)電壓整定測(cè)試步驟框圖

圖4  發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率測(cè)試接線圖

 

總結(jié)：

      電壓調(diào)整率試驗(yàn)是評(píng)估發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整性能的重要手段。通過(guò)該試驗(yàn)可以了解發(fā)電機(jī)在負(fù)載變化時(shí)的電壓調(diào)整能力，為柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù)提供參考依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的需求和特點(diǎn)，合理設(shè)置穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率的要求，以確保柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行和供電質(zhì)量。

 

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