柴油发电机组的电压整定范围、稳态和瞬态调整率

电压调整率是表征柴油发电机组的性能优劣的重要性能指标,是指在负载和温度恒定的条件下,输出电压的相对变化量与输入变化量的百分比。在实际的应用过程中,应用不同的公式会得到不同的计算值。康明斯公司在本文中着重阐明了柴油发电机组的电压整定范围、稳态和瞬态电压调整率、电压稳定时间以及相关的测试方法。
一、电压整定范围:
在柴油发电机组的电压监测点或各电压等级的用户受电端的电压监测点装设的电压监测仪,其整定电压值即为按gb/t 12325和sd 325规定的电压允许偏差的上限电压标准值与下限电压标准值。简单来说,整定电压就是发电机经过处理稳定以后的一个持续不变的输出电压。
电压整定范围是指在柴油发电机以额定转速空载运行时,调整控制面板上的手动或自动电压调节器,电压能够达到的最大值和最小值的范围。在一般情况下,空载电压整定范围为额定值的95%~105%。
例如:额定电压为400伏的康明斯柴油发电机组,其空载电压可以在380—420伏之间调整,在康明斯发电机出厂时一般都整定在400伏。
400v康明斯发电机组
二、发电机电压调整率
电压调整率定义:(首端电压不变的前提下)撤掉在特定功率因数条件下的全部负载,引起的末端电压升高值与满载时末端电压的百分比。电压调整率来源于柴油发电机组在满载时,其输出电压因该电源的供电电压波动引起的变化。
电压调整率又称电压变化率。当同步电机励磁电流及转速为一定值,在给定功率因数条件下,同步电机从额定功率转变到空载时的电压变化量,用额定电压的百分率表示。电压变化率主要取决于饱和程度和电枢反应的大小,饱和程度越高,电枢反应越小,电压变化率就越小。
1、稳态电压调整率:
稳态电压调整率(δu)是指同步发电机在从空载到额定负载的所有负载条件下稳态电压的变化率,通常为≤±0.5%,用公式表示
u——空载时输出的整定电压;
u1——负载渐变后的稳定输出电压,取最大值和最小值,若三相电取平均值。
2、、瞬态电压调整率
柴油发电机组的国际标准瞬态电压调整率为:≤-10%/ +15%,瞬态电压调整率((δps)是指发电机在空载且转速和电压达到额定值时,在突加或突减负载的过程中瞬时电压的变化率,其数学表达公式为:
式中,u为额定电压; us为负载突变时瞬时电压的最大值或最小值,在一般情况下,取三相线电压的平均值。
3、三相不对称负载下运行电压的稳定度
三相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,由于接线不合理,也会造成三相负载不对称。不对称负载将导致发动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,同时使发动机发热和振动,对用电设备也是不利的。因此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额定值时,应能正常工作。
在不对称负载条件下,如果每一相的都不超过额定值,且各相负载的的电流之差不超过25%,那么,各线电压与三相电压平均值之差应不超过三相线电压平均值的5%。 其线电压不平衡度(δul)计算公式表达为:
式中
ul在不对称负载下,线电压中的最大值或最小值。
ulave在不对称负载下,三个线电压的平均值。
4、电压波动率
发电机组的电压在负载不变时由于机组内部的原因产生波动,电压波动率(δub)通常设为:≤0.5%。
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;因此,相应提高励磁调节器,可以减小机组电压的波动。电压波动率计算公式:
式中,ubmax和ubmin为同一次观测时间内电压的最大值和最小值。
四、电压稳定时间
电压稳定时间是指发电机处于空载状态且电压达到额定值时,从突加负载到电压稳定在规定的范围内所需的时间,用s表示。国家规定i、ii、iii类电站的电压稳定时间为0. 5~1s,iv类电站为3s。
五、测试方法
1、电压整定测试方法
试验前,应先调整内燃发电机组的有关装置,使发电机的空载电压整定范围在标准以内(例如95%~105%),然后将输出电压调整到额定值,此时机组的频率应为额定值的103%~105%。再给柴油发电机组加负载到满载,并使转速和功率因数都达到额定值,满足上述条件后,去掉负载。此时电压还应等于或接近额定值,若与额定值相差较多,则应再次进行上述调整,直至达到上述要求为止。
2、稳态电压调整率测试方法
试验过程与“同步发电机试验”基本相同,但在记录试验数据时,应同时记录各试验点的频率值。试验应反复进行3次。
电压调整率特性
试验时,如果电压示值摆动,则应取其中间值。做功率因数为0.8(滞后)的试验时,在加载过程中,应先加阻性负载到需要的数值(例如75%的负载),再加感性负载使功率因数为0.8;在减载过程中,应先减感性负载,再减阻性负载,使功率因数为0.8。
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