柴油发电机组电能品质稳态指标

摘要：柴油发电机组作为应急或常载供电装置，应当向用电负载提供符合要求的电气性能。柴油发电机组的电气性能指标不仅是衡量发电机组供电品质的标准，也是准确维保和修理发电机组的详细参数依据。因此，对于柴油发电机选用用户和维修人员来说，必须熟悉发电机组的详细电气性能指标。其定义是

② 额定频率（Rated Frequency）：柴发机组以额定速度运行时的电压频率，叫额定频率。在我国，通常用电装备要求的额定频率为50Hz（工频），特殊用电装备要求的额定频率为400Hz或800Hz（中频）。普通发电机组只能发出一种频率的交流电；特殊发电机组可同时出现两种不一样频率的交流电。

③ 额定速度（Rated Speed）：目前，中小型柴油发电机组的额定速度通常为1500转/分钟。随着柴油发电机构造的改进和制造工艺水平的提升，发电机组的额定速度会逐步增强。

④ 额定电压（Rated Voltage）：柴油发电机组以额定速度运行时的空载电压称为其额定电压。通常柴油发电机一览表，单相柴发机组的额定电压为230V（220V），三相柴油发电机组的额定电压为400V（380V）。

⑤ 额定电流（Rated Current）：发电机组输出额定电压和额定功率（或额定功率）时的输出电流称为额定电流，单位为安培（A）。

⑥ 额定功率/额定功率（Rated Capacity/Rated Output）：柴发机组的额定电压和额定电流之积称为发电机组的额定容量，单位为伏安（V·A）或千伏安（kV·A）。发电机组铭牌上一般标出的是额定容量，额定容量等于额定功率与额定容量因数之积，或者等于额定电压、额定电流和额定功率因数三者之积，单位是瓦（W）或KW（kW）。

⑦ 较大输出功率/较大输出功率（Max Capacity/Max Output）：允许发电机组短时间超载运行时的输出功率（输出容量），一般为额定输出功率（输出容量）的110％。

⑧ 额定容量因数（Rated Factor）：发电机组的额定输出功率（有功容量）与额定容量（视在容量）之比称为发电机组的额定功率因数。当发电机组容量一定时，其功率因数越高，则其输出的有功容量就越多，发电机组的利用率也越高柴油发电机故障图标。一般状况下，发电机组的功率因数不允许低于0.8。

发电机组稳定运转时，其空载电压应能在一定范围内调节，这是因为发电机组与用电装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作业电压。通常状况下，空载电压整定范围应不小于额定电压的95％～105％。

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，电路元件数据会产生变化，从而引起发电机组输出电压的变化，这种现象叫作电压热偏移。通常，用温度升高所致使的发电机组电压变化量占额定电压的百分数来表示发电机组的电压热偏移，通常不允许超过2％。

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，它既含有基波，又含有三次及三次以上的高次谐波，三次谐波励磁的发电机组尤为严重。各次谐波高效值的均方根值与基波有效值的百分比叫作电压波形畸变率。一般情况下，发电机组空载额定电压波形畸变率应小于10％。电压波形畸变率过量，会使发电机发烫严重，温度升高而损坏发电机的绝缘，危害发电机组的正常作业性能。

稳态电压调整率是指发电机组在负荷变化前后，发电机组的稳定电压相对发电机组在空载时额定电压的偏差程度，用百分比来表示。即：发电机组输出电压与额定电压之差与额定电压之比的百分数。其数学表达式如下：

式中，U1为发电机组在负载渐变和突变后的稳定电压，取各读数中（相对于U差值大）的较大值或较小值，V；U为发电机组的（空载）额定电压，V。

稳态电压调节率是衡量发电机组端电压稳定性的重要指标中国发电机组十大厂家，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危害越小，发电机组端电压的稳定性越高。

稳态电压调整率在不同负载情况下各不相同。在感性负载时，负载变化后的稳定电压低于空载额定电压；在容性负荷时，负荷变化后的稳定电压高于空载额定电压。而这种相对于空载额定电压的偏差大小取决于励磁调整器的调整能力，调节能力愈强则其偏差值愈小，稳态电压调整率也越小，发电机组的端电压越稳定。

稳态频率调节率是指负载变化前后，发电机组的稳定频率相对发电机组在空载时额定频率的偏差程度，用百分比来表示。即：发电机组输出频率与额定频率之差与额定频率之比的百分数。其数学表达式如下：

式中，f1为负载渐变和突变后的稳定频率，取各读数中（相对于f差值大）的较大值或较小值，Hz；f为额定频率，Hz。

稳态频率调节率越小，说明负载变化时频率越稳定。稳态频率调整率与发电机的调速性能有关，速度控制器的调节能力越强，则负载变化时频率越稳定。

在负荷不变时，由于发电机励磁系统不稳定和发电机转速的波动，发电机组的输出电压也要产生波动。因此，相应地提高发电机励磁调整器和发电机速度控制器的调整性能，可以减少发电机组电压的波动。电压波动率计算公式：

式中，uBzmax和u Bzmin分别为同一次观测时间内（一次观测时间为1min）电压的较大值和较小值，V。

在负载不变时，由于发电机组内部原因，发电机组的频率也要出现波动。发电机组频率的波动主要是由发电机调速板的不稳定和发电机曲轴的不均匀旋转造成的。因此，相应提高发电机的性能及其调速器的调整性能，可以降低发电机组频率的波动。频率波动率计算公式：

式中，fBmax和fBmin分别为同一次观测时间内（一次观测时间为1min）频率的较大值和较小值，Hz。

三相不对称负荷在发电机组运行中有可能会发生，特别是负荷中有较多的单相负荷时，由于接线不合理，也会造成三相负荷不对称。不对称负载将致使发电机三相绕组所供给的电流不平衡，使发电机线电压间出现偏差，同时使发电机发烫和振动，对用电装置也是不利的，例如对三相异步发电机，将产生对转子起制动功用的反向旋转磁场。因此规定发电机组在一定的三相对称负荷下，在其中任一相上再加25％标定相功率的电阻性负荷，但该相的总负荷电流不超过额定值时，应能正常工作。线电压不平衡度计算公式：

功率小于62.5kVA的机组，其线电压的电话谐波因数（THF）应不大于8%。 功率不小于62.5kVA的机组，其线电压的电话谐波因数（THF）应不大于5%。

有要求时，两台规格类型相同的三相机组在20%～100%总额定容量范围内应能稳定地并车运转，且可平稳地转移负载的有动功率和无功功率，其有功功率和无功功率的分配差度应不大于10%。

对于功率不大于250kW的机组噪音声压级平均值应不大于102dB（A），对容量大于250kW的机组和使用增压柴油发电机的机组，其噪音声压级由工厂产品规范规定。