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第6章 柴油发电机组的主要电气性能指标

目前,进入通信网的柴油发电机组,均按有关国家标准规定设计和制造。国家标准《工频柴油发动机组通用技术条件》及《自动化柴油发电机组通用技术条件》规定的主要技术性能指标如下所述。

1.4.1 空载电压整定范围Uz

机组的空载电压整定范围为额定电压的95%~105%,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,输出电缆末端应具有正常的工作电压的规定值。

1.4.2 冷热态电压变化

机组在标定工况下从冷态到热态的电压变化,对采用可控励磁装置的发电机组应不超过±2%标定电压;对采用不可控励磁装置的发电机组应不超过±5%标定电压。

1.4.3 稳态电压调整率δu

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整定电压(标定电压)的偏差程度,用百分比来表示。稳态电压调整率的计算公式

式中:U,空载整定电压(标定电压)(V);U1,负载渐变后的稳定电压的最大值(或最小值),取三相线电压的平均值(V)。

I、II、III类电站要求δu=±(1~3)%,IV类电站δu≤±5%。

稳态电压调整率在不同的负载情况下都不相同。在感性负载时,负载变化后的稳定电压低于空载整定电压;在容性负载时,负载变化后的稳定电压高于空载稳定电压。而这种相对于空载整定电压的偏差大小取决于励磁调节器的调节能力,调节能力愈强则偏差值就小一些,稳态电压调整率要小些。

1.4.4 稳态频率调整率δf

稳态频率调整率是指负载变化前后的机组稳定频率的差值与额定频率的比值,用百分比表示,稳态频率调整率的计算公式

式中:f,额定频率(Hz);

f 1,负载渐变后稳定频率的最大值(或最小值)(Hz);

f 2,额定负载时的频率(Hz)。

I、II、III类电站要求δf=0.5%~3%,IV类电站δf≤5%。

机组的频率与转速成正比,只要柴油机的转速稳定,则机组的频率就可以维持在标定值。机组工作时,通过调整器改变供油量以改变柴油机的功率,从而保证机组转速的稳定。

1.4.5 电压正弦形畸变率

机组要求发电机的理想波形是正弦波,但实际上发电机的感应电势中含有三次及三次以上的高次谐波,三次谐波励磁的发电机尤为严重,因此发电机的电压波形产生正弦性畸变。

电压波形正弦性畸变率过大,会使发动机发热严重,湿度升高,发动机的绝缘受到影响,同时也会对用电设备的正常工作有影响。

机组在空载标定电压时的线电压波形正弦性畸变率不大于10%。

1.4.6 电压波动率δ与频率波动率uδBfB

机组的电压和频率在负载不变时由于机组内部的原因产生波动。发动机励磁系统不稳定和柴油机转速的波动,使发动机的端电压在其负载不变时出现波动;机组频率的波动主要是由发动机调整器的不稳定和柴油机曲轴的不均匀旋转造成。因此,相应提高励磁调节器和调速器的调节性能,可以减小机组电压和频率的波动。电压波动率计算公式式中,U Bmax和U Bmin分别为同一次观测时间内的电压最大值和最小值(V)。

频率波动率计算公式

式中,f Bmax和f Bmin分别为同一次观测时间内的频率最大值和最小值(Hz)。

1.4.7 三相负载不对称

三相不对称负载指在各相负载时,各相线电压偏差的容许值。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,由于分配不合理,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,使发动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。

一般规定机组在一定的三相对称负载下,在其中任一相上再加25%标定相功率的电阻性负载,但该相的总负载电流不超过标定值时,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%。线电压偏差计算公式式中:U c,在不对称负载下线电压的最大(或最小)值(V);

U cp,在不对称负载下的三相线电压的平均值(V)。

1.4.8 电压和频率的瞬态调整率

机组在负载突变时,发电机端电压和频率都会出现瞬间变化。当突加或突减负载时,由于发动机调速特性和电枢反应等因素的影响,发电机端电压和频率会产生突然下降或升高的现象。瞬态电压调整率是指机组负载突变时的瞬时变化电压与负载变化前电压的差值与标定电压的比值,用百分比表示。

瞬态电压调整率计算公式

式中:U,标定电压(V);

U 1,负载突变前的稳定电压(V);

U 3,负载突变时的瞬时电压最大值和最小值(V)。

瞬态频率调整率是指机组在突加或突减负载时,机组的瞬时变化频率与负载变化前的频率的差值和标定频率的比值,用百分比表示。

瞬态频率调整率计算公式

式中:f,标定频率(Hz);

f 1,负载突变前的稳定频率(Hz);

f 3

,负载突变时的频率最大值和最小值(Hz)。

1.4.9 电压和频率稳定时间

机组的负载突变时,其电压和频率会产生突然下降或升高现象,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。

电压稳定时间指从电压突变时起至电压开始稳定在与稳定电压相差±δ范围内所需的时间。频率稳定时间指从频率突变时起至频率开始稳定至频率波动率范围内所需的时间。

I、II、III类电站要求频率稳定时间为2~5s,IV类电站为7s;I、II、III类电站要求电压稳定时间为0.5~1s,IV类电站为3s。

其他性能参数如直接起动空载鼠笼型异步电动机能力、机组在标定工况下的燃油和机油消耗率、机组的无线电干扰允许值等第2章。

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