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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)組的標(biāo)定功率定義 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)組標(biāo)定功率主要分為持續(xù)功率、基本功率、限時(shí)運(yùn)動(dòng)功率、應(yīng)急備用功率等四種?？得魉构驹诒疚闹泻喴枋鰢覙?biāo)準(zhǔn)GB/T2820對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組用途、定額的規(guī)定，同時(shí)跟蹤等同采用的IS08528標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這一部分技術(shù)指標(biāo)的升級(jí)更新，并且解讀這些要求在柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品的應(yīng)用。
一、概述
1、 GB/T 2820標(biāo)準(zhǔn)族
GB/T 2820標(biāo)準(zhǔn)族是柴油發(fā)電機(jī)組的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，全稱是“往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組”。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)族目前有12個(gè)部分，分別是：
第1部分：用途、定額和性能；
第2部分：發(fā)動(dòng)機(jī)；
第3部分：發(fā)電機(jī)組用交流發(fā)電機(jī)；
第4部分：控制設(shè)備和開關(guān)設(shè)備；
第5部分：發(fā)電機(jī)組；
第6部分：試驗(yàn)方法；
第7部分：用于技術(shù)條件和設(shè)計(jì)的技術(shù)說明；
第8部分：小功率發(fā)電機(jī)組的要求和試驗(yàn)；
第9部分：機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量和評(píng)價(jià)；
第10部分：噪聲的測(cè)量（包面法）
第11部分：旋轉(zhuǎn)不間斷電源性能要求和試驗(yàn)方法
第12部分：對(duì)安全裝置的應(yīng)急供電
第13部分：安全性（ISO8528-13.還未轉(zhuǎn)化為國標(biāo)）
2、國標(biāo)其它主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
國標(biāo)其它主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還有：
GB/T2819-1995移動(dòng)電站通用技術(shù)條件；
GB/T 31038-2014高電壓柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件；GB/T 12786-2006自動(dòng)化內(nèi)燃機(jī)電站通用技術(shù)條件；
GB/T 20136-2006內(nèi)燃機(jī)電站通用試驗(yàn)方法；GB/T 13032-2010船用柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件；
GB 20891-2014非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法（中國第三、四階段）。
二、GB/T 2820標(biāo)準(zhǔn)族的核心標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 2820.1《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組用途、定額和性能》和GB/T2820.5《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組》是本族標(biāo)準(zhǔn)的核心標(biāo)準(zhǔn)。
GB/T 2820.1規(guī)定了機(jī)組正常工作的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)條件；4個(gè)功率等級(jí)的功率標(biāo)定；以及4個(gè)性能等級(jí)的用途。
GB/T 2820.5著重分析影響發(fā)電機(jī)組性能的因素（突加突卸性能）和性能等級(jí)及運(yùn)行限值。
1、機(jī)組正常工作的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)條件
（1）第一種環(huán)境條件
① 絕對(duì)大氣壓力Pr：100 kPa；
② 環(huán)境溫度Tr：298 K（25℃）；
③ 空氣相對(duì)濕度，φr：30%。
（2）第二種環(huán)境條件
① 絕對(duì)大氣壓力，Pr：89.9 kPa；
② 環(huán)境溫度，Tr：313 K（40℃）；
③ 空氣相對(duì)濕度，φr：60%。
（3）機(jī)組在下列條件下應(yīng)能輸出規(guī)定功率（允許修正）并可靠地工作
① 海拔高度：不超過4000 m；
② 環(huán)境溫度：下限值分別為5，-15，-25，-40℃；上限值分別為40，45，50℃；
③ 相對(duì)濕度、凝露和霉菌；
2、四個(gè)功率等級(jí)的標(biāo)定和應(yīng)用
（1）持續(xù)功率COP（Continuous power)
持續(xù)功率定義為：在規(guī)定的運(yùn)行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間不受限制地為恒定負(fù)載持續(xù)供電的最大功率如圖1所示。
（2）基本功率PRP（Prime power)
基本功率定義為：在規(guī)定的運(yùn)行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組能每年運(yùn)行時(shí)間不受限制地為可變負(fù)載持續(xù)供電的最大功率如圖2所示。
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)組持續(xù)功率(PRP) 圖解 |
圖2 柴油發(fā)電機(jī)組基本功率(PRP) 圖解 |
（3）限時(shí)運(yùn)行功率LTP（Limeitet-time running power)
限時(shí)運(yùn)行功率定義為：在規(guī)定的運(yùn)行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組每年供電達(dá)500h的最大功率如圖3所示。注：按100%限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）每年運(yùn)行時(shí)間最多不超過500 h。
（4）應(yīng)急備用功率ESP（Emergeucy spare power)
應(yīng)急備用功率定義為：在規(guī)定的運(yùn)行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實(shí)施維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障或在試驗(yàn)條件下，發(fā)電機(jī)組每年運(yùn)行達(dá)200 h的某一可變功率系列中的最大功率如圖4所示。
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圖3 柴油發(fā)電機(jī)組限時(shí)運(yùn)行功率(LTP) 圖解 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急備用功率(ESP) 圖解 |
（5）4個(gè)功率等級(jí)的應(yīng)用
發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行模式可能影響某些重要性能（例如運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性、維修間隔時(shí)間），以下為應(yīng)用實(shí)例：
恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行（COP）：為熱電聯(lián)供電站提供基本負(fù)荷。
可變負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行（PRP）：為無市電或市電不可靠的地區(qū)供電
恒定負(fù)荷限時(shí)運(yùn)行（LTP）：在用電高峰期間發(fā)電機(jī)組與市電并網(wǎng)運(yùn)行，向某一恒定負(fù)載供電。即負(fù)荷調(diào)峰管理。
可變負(fù)荷限時(shí)運(yùn)行（ESP）：一旦常用的市電出現(xiàn)故障，對(duì)建筑物提供基本供電保障。
3、四個(gè)性能等級(jí)的定義及應(yīng)用
為了覆蓋各供電系統(tǒng)的不同要求，定義了如下4種性能等級(jí)：
（1）G1級(jí)
這一級(jí)適用的發(fā)電機(jī)組用途是：只需規(guī)定其基本的電壓和頻率參數(shù)的連接負(fù)載。
實(shí)例：一般用途（照明和其他簡單的電氣負(fù)載）。
（2）G2級(jí)
這一級(jí)適用的發(fā)電機(jī)組用途是：其電壓特性與公用電力系統(tǒng)的非常類似。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，可有暫時(shí)的然而是允許的電壓和頻率的偏差。
實(shí)例：照明系統(tǒng)；泵、風(fēng)機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)。
（3）G3級(jí)
這一級(jí)適用的發(fā)電機(jī)組用途是：連接的設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)組的頻率、電壓和波形特性有嚴(yán)格的要求。
實(shí)例：電信和晶閘管控制的負(fù)載。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，整流器和晶閘管控制的負(fù)載對(duì)發(fā)電機(jī)電壓波形的影響需要特殊考慮。
（4）G4級(jí)
這一級(jí)適用的發(fā)電機(jī)組用途是：對(duì)發(fā)電機(jī)組的頻率、電壓和波形特性有特別嚴(yán)格要求的負(fù)載。實(shí)例：數(shù)據(jù)處理設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
4、 影響發(fā)電機(jī)組性能的因素
（1）功率
① 用途；
② 連接負(fù)載的功率要求；
③ 負(fù)載功率因數(shù)；
④ 連接的任何電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性；
⑤ 連接負(fù)載的多樣性；
⑥ 間斷負(fù)載；
⑦ 非線性負(fù)載的影響。
（2）頻率和電壓
① 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)；
② 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)在標(biāo)定功率時(shí)的平均有效壓力Pme;
③ 調(diào)速器特性；
④ 交流發(fā)電機(jī)類型；
⑤ 交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)特性；
⑥ 電壓調(diào)節(jié)器特性；
⑦ 整套發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
（3）負(fù)載接受
① 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)的排量；
② 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)的平均有效壓力；
③ 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)；
④ 往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）機(jī)調(diào)速器的種類；
⑤ 電壓調(diào)節(jié)器的特性；
⑥ 整臺(tái)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。必要時(shí)，這些時(shí)間間隔應(yīng)由發(fā)電機(jī)組制造商同用戶商定。確定所需最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的準(zhǔn)則有：
⑦ 允許的頻率降；
⑧ 循環(huán)不均勻度；
⑨ 適用時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的特性。
（4）基于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸平均有效壓力增加分級(jí)突加負(fù)載指導(dǎo)值
1997版的GB/T2820.1首次對(duì)4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)作為標(biāo)定功率下平均有效壓力P_函數(shù)的最大可能突加功率的指導(dǎo)值給出圖解（見圖5）。
該圖在2009年標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)沒有更新。
自然進(jìn)氣柴油機(jī)的氣缸平均有效壓力Pme在800 kPa左右，可以一次100%加載。就當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，柴油機(jī)經(jīng)渦輪增壓，氣缸平均有效壓力Pme達(dá)到1800 kPa已經(jīng)是一個(gè)很極限的數(shù)值，所以標(biāo)準(zhǔn)按這個(gè)Pme極限數(shù)值建議標(biāo)定功率突加負(fù)載分3級(jí)突加，按照這個(gè)建議值突加負(fù)載，可以保證突加負(fù)載時(shí)機(jī)組瞬態(tài)電壓、頻率滿足性能指標(biāo)要求，機(jī)組運(yùn)行壽命不受影響。
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圖5 柴油發(fā)電機(jī)組標(biāo)定最大可能突加功率指導(dǎo)值 |
（5）性能等級(jí)的運(yùn)行極值
為了確定如GB/T 2820.1.給出的發(fā)電機(jī)組電壓和頻率的主要特性，列入表中的運(yùn)行限值應(yīng)予以滿足。
應(yīng)選擇同一性能類的數(shù)值，以使其與其各個(gè)部件的兼容性相匹配。當(dāng)該性能類的所有限值都已滿足時(shí)，才能選擇該性能等級(jí)。
建議客戶選擇滿足其要求的最低性能類。
表 1 性能等級(jí)的運(yùn)行極值
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參數(shù)
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符號(hào)
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單位
|
運(yùn)行限值
|
||||
|
性能等級(jí)
|
|||||||
|
G1
|
G2
|
G3
|
G4
|
||||
|
頻率降
|
δfst
|
％
|
≤8
|
≤5
|
≤3
|
AMC
|
|
|
穩(wěn)態(tài)頻率
|
βf
|
％
|
≤2.5
|
≤1.5
|
≤0.5
|
AMC
|
|
|
相對(duì)的頻率整定下降范圍
|
Δfs,do
|
％
|
 >（2.5＋δfst） |
AMC
|
|||
|
相對(duì)的頻率整定上升范圍
|
Δfs,up
|
％
|
>2.5
|
AMC
|
|||
|
頻率整定變化速率
|
vf
|
％/s
|
0.2~1
|
AMC
|
|||
|
（對(duì)初始頻率）瞬態(tài)頻率偏差
|
100％突減功率
|
δfd
|
％
|
≤＋18
|
≤＋12
|
≤＋10
|
AMC
|
|
突加功率
|
≤－（15＋δfst）
|
≤－（10＋δfstt）
|
≤－（7＋δfst）
|
||||
|
（對(duì)額定頻率）瞬態(tài)頻率偏差
|
100％突減功率
|
δfdyn
|
％
|
≤＋18
|
≤＋12
|
≤＋10
|
AMC
|
|
突加功率
|
≤－15
|
≤－10
|
≤－7
|
||||
|
≤－25
|
≤－20
|
≤－15
|
|||||
|
頻率恢復(fù)時(shí)間
|
 tf in |
s
|
≤10
|
≤5
|
≤3
|
AMC
|
|
|
tf de
|
≤10
|
≤5
|
≤3
|
||||
|
相對(duì)的頻率容差帶
|
αf
|
％
|
3.5
|
2
|
2
|
AMC
|
|
|
穩(wěn)態(tài)電壓偏差
|
δUst
|
％
|
≤±5
|
≤±2.5
|
≤±1
|
AMC
|
|
|
≤±10
|
≤±1
|
||||||
|
電壓不平衡度
|
δU2,0
|
％
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
|
相對(duì)的電壓整定范圍
|
δUs
|
％
|
≤±5
|
AMC
|
|||
|
電壓整定變化速率
|
vu
|
％/s
|
0.2~1
|
AMC
|
|||
|
瞬態(tài)電壓偏差
|
100％突減功率
|
δUdyn+
|
％
|
≤＋35
|
≤＋25
|
≤＋20
|
AMC
|
|
突加功率
|
δUdyn-
|
≤－25
|
≤－20
|
≤－15
|
|||
|
電壓恢復(fù)時(shí)間
|
100％突減功率
|
δUdyn+
|
s
|
≤10
|
≤6
|
≤4
|
AMC
|
|
突加功率
|
δUdyn-
|
≤10
|
≤6
|
≤4
|
|||
|
電壓調(diào)制
|
Umod,s
|
％
|
AMC
|
0.3
|
0.3
|
AMC
|
|
|
有功功率分配
|
80％和100％標(biāo)定定額之間
|
ΔP
|
％
|
——
|
≤＋5
|
≤＋5
|
AMC
|
|
20％和80％標(biāo)定定額之間
|
≤＋10
|
≤＋10
|
|||||
|
無功功率分配
|
20％和100％標(biāo)定定額之間
|
ΔQ
|
％
|
——
|
≤＋10
|
≤＋10
|
AMC
|
（6）小功率發(fā)電機(jī)組的特殊要求
GB/T2820.8《小功率發(fā)電機(jī)組的要求和試驗(yàn)》規(guī)定：除了在GB/T 2820.1～2820.6中適用的定義和要求之外，本部分還對(duì)試驗(yàn)及安全性設(shè)計(jì)的具體要求做了規(guī)定，此外，為了不對(duì)用戶構(gòu)成傷害，本部分還規(guī)定了有關(guān)安全性要求[]。
由于小功率發(fā)電機(jī)組用戶通常是非專業(yè)人員操作，整套發(fā)電機(jī)組通常是可運(yùn)輸或可移動(dòng)的，除特低電壓外，電氣輸出采用插頭、插座和螺紋端子連接，發(fā)電機(jī)組獨(dú)立成套，無需用戶進(jìn)行任何額外安裝工作。故特別對(duì)安全性提出特殊要求。
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