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斯坦福交流同步發(fā)電機的標(biāo)定功率和系數(shù)修正
發(fā)布時間:2019-04-22 16:26:35  ▏閱讀:

 

性能特點和作用說明

斯坦福交流同步發(fā)電機的標(biāo)定功率和系數(shù)修正

 

為了達(dá)到交流發(fā)電機的預(yù)期壽命和性能,必須考慮影響已公布的基礎(chǔ)等級的許多因素。以下因素必須正確地應(yīng)用于公布的基準(zhǔn)等級,以正確地選擇 (提名) 合適的交流發(fā)電機。在整個交流發(fā)電機制造業(yè)務(wù)中,經(jīng)常提到低壓(LV)、中壓(MV)和高壓(HV)輸出。一般來說, 低壓指小于690V的標(biāo)稱電壓,MV指1000V~4400V之間的標(biāo)稱電壓,HV指4400V~13800V之間的標(biāo)稱電壓??得魉构緦λ固垢=涣靼l(fā)電機的功率區(qū)分、系數(shù)修正以及等級測試要求進(jìn)行了系統(tǒng)性的介紹。

 

斯坦福交流發(fā)電機側(cè)視圖.png

斯坦福交流發(fā)電機側(cè)視圖.

斯坦福交流發(fā)電機等軸測圖.png

斯坦福交流發(fā)電機等軸測圖

 

 

一、發(fā)電機標(biāo)定功率

 

斯坦福交流同步發(fā)電機(康明斯旗下品牌之一)的標(biāo)定功率是指在額定轉(zhuǎn)速下長期連續(xù)運轉(zhuǎn)時輸出的額定電功率,用PH 表示。斯坦福發(fā)電機的額定功率類別,通常用工作制類別表示。 GB755(idtIEC34-1)對旋轉(zhuǎn)電機規(guī)定了 10 種工作制。 ISO8528-3(GB/T2820.3)規(guī)定,對 RIC 發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機組用發(fā)電機,應(yīng)規(guī)定持續(xù)定額(工作制 S1)或離散恒定負(fù)載定額(工作制 S10)。 S1 工作制——連續(xù)工作制:保持在恒定負(fù)載下運行至熱穩(wěn)定狀態(tài)。 S10 工作制——離散恒定負(fù)載工作制:包括不多于 4 種離散負(fù)載值(或等效負(fù)載)的工作制。每一種負(fù)載的運行時間應(yīng)足以使電機達(dá)到熱穩(wěn)定。在一個工作周期中的最小負(fù)載可為零(空載、   停機和斷能)。

(1)發(fā)電機的標(biāo)定功率

發(fā)電機的標(biāo)定功率是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況下(大氣壓力、相對溫度、環(huán)境溫度)的 12h 連續(xù)運轉(zhuǎn)功率(其中允許超負(fù)荷 10%運轉(zhuǎn) 1h)。機組超過 12h 以上連續(xù)使用時,其輸出功率為按柴油機標(biāo)定功率的 90%修正后折算的電功率。發(fā)電機的功率類別是綜合考慮配套件的功率類別并結(jié)合實際使用情況來規(guī)定的。ISO8528-1 規(guī)定機組的功率類別是: (1)持續(xù)功率(COP); (2)基本功率(PRP);

(2) 限時運行功率(LTP)。

對于同一臺發(fā)電機組,額定功率類別不同,其大小也不同。所有國家標(biāo)準(zhǔn)以及 ISO8528-5(GB/T2820.5)均規(guī)定制造商在產(chǎn)品標(biāo)牌的額定功率前必須標(biāo)明功率類別,即加詞頭:COP、PRP 或LTP。這樣標(biāo)示,既能反映發(fā)電機組的實際情況,又便于用戶使用。同樣,用戶在選購機組時,也請務(wù)必注意功率類別。

 

二、功率修正系數(shù)的調(diào)整

 

1、環(huán)境的溫度調(diào)整

 

環(huán)境溫度過高會導(dǎo)致交流發(fā)電機中的工作溫度過高。為了保持機器的熱額定值 ,必須降低kVA的輸出額定值。連續(xù)額定工業(yè)用交流發(fā)電機的標(biāo)準(zhǔn)溫度為40°C 。如果環(huán)境溫度低于40°C,則可以提高額定值。最大允許的環(huán)境溫度為60ºC。如果冷卻空氣溫度 高于60ºC,請進(jìn)行指導(dǎo)。

 

2、海拔高度修正系數(shù)

 

空氣在高海拔地區(qū)空氣密度降低。較低密度的空氣降低了交流發(fā)電機的傳熱特性,導(dǎo)致溫度升高。為了保持機器的設(shè)計熱額定值,必須限制交流發(fā)電機的額定值。在海拔1000米(3300英尺)時,空氣密度的變化不足以從根本上改變空氣的熱傳遞特性。在1000masl以上,低密度空氣冷卻交流發(fā)電機內(nèi)部部件的有效性充分降低。為了防止因減少冷卻而過高,輸出額定值必須降低。國際公認(rèn)的減壓系數(shù)是基于超過1000masl每500米3%的減速,海拔高度為4000masl。

海拔高度
修正系數(shù)
1000米
1.00
1500米
0.97
2000米
0.94
2500米
0.91
3000米
0.88
3500米
0.85
4000米
0.82
4500米
0.79

 

注意:盡管應(yīng)用了減速因子,但有必要進(jìn)一步考慮在高海拔1000至4000masl之間使用高壓發(fā)電機。

 

3、功率因子調(diào)整

 

功率因數(shù)是一種識別完成工作所需的主動實際功率(kWe)和所消耗的表視功率(kVA)之間的電關(guān)系的方法。這種差異是由于施加于交流發(fā)電機上的電氣負(fù)載的電氣特性造成的。功率因數(shù)基本上是對電流波形相對于電壓波形的定時-相位角差的測量。這個想法是確定提供的電力(kVA)是如何有效地與實際完成的工作(kWe)相關(guān)的。當(dāng)功率因數(shù)更接近統(tǒng)一時,功率被更有效地利用。交流發(fā)電機的額定功率符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計為在0pf和1.0pf(單位)之間安全運行,因為大多數(shù)電氣負(fù)載具有這些感應(yīng)功率因數(shù)特性。這是一個交流發(fā)電機的最佳工作性能的區(qū)域。當(dāng)為功率因數(shù)低于0.8滯后的負(fù)載供電時,交流發(fā)電機的繞組將運行得更熱。因此,需要降低交流發(fā)電機的kVA輸出額定值,以保持繞組中正確的工作溫度。下表提供了不同滯后功率因數(shù)必須應(yīng)用于交流發(fā)電機kVA輸出額定值的減乘系數(shù):

功率因素COSΦ
功率系數(shù)
0.8
1.00
0.7
0.95
0.6
0.91
0.5
0.88
0.4
0.86
0.3
0.85
0.2
0.84
0.1
0.84
0
0.84

 

領(lǐng)先(電容式)功率因數(shù)負(fù)載會導(dǎo)致交流發(fā)電機的輸出端電壓升高。這種影響對AVR的控制,可能對連接的負(fù)載造成損壞。可由交流發(fā)電機支持的電容性負(fù)載是有限的,并因設(shè)計而異??得魉构緫?yīng)用工程部提供適當(dāng)?shù)男阅芮€,稱為“工作曲線”或“能力曲線”。此圖表或曲線可用于確定交流發(fā)電機的最大輸出功率。由于上述原因,當(dāng)系統(tǒng)由發(fā)電機組供電時,應(yīng)盡可能斷開,除非考慮了所有條件下負(fù)載的真實工作功率因數(shù)。

 

三、性能測試

 

1、基礎(chǔ)功率連續(xù)的測試

 

表1中的額定乘系數(shù)是H級絕緣的低壓交流發(fā)電機。這些單乘因子將用于H類、F類、B 類和E類的溫度上升等級。該表是基于40ºC每5ºC的等級調(diào)整3%。該表可用于斯坦福S0/S1至S7/LV系列交流發(fā)電機:

表1

溫升(℉)
溫升(℃)
功率系數(shù)
50
10
1.09
64
18
1.06
80
27
1.03
104
40
1.00
113
45
0.97
122
50
0.94
131
55
0.91
140
60
0.88

 

表2中的額定值倍增系數(shù)為基本連續(xù)等級絕緣等級的LV/MV/HV交流發(fā)電機;H級和F級。這些乘 系數(shù)用于H類、F類、B類和E類的升溫等級。該表是基于40ºC每一個5ºC的等級調(diào)整。該表可用 于斯坦福S9、P80和AvK交流發(fā)電機

表2

溫升
H類
F類
B類
E類
°C
Vtc
Vtc
Vtc
Vtc
15
1.095
1.113
1.146
1.155
20
1.076
1.090
1.117
1.124
25
1.057
1.068
1.088
1.093
30
1.038
1.045
1.058
1.062
35
1.019
1.023
1.029
1.031
40
1.000
1.000
1.000
1.000
45
0.970
0.965
0.955
0.952
50
0.940
0.930
0.910
0.905
55
0.910
0.895
0.865
0.857
60
0.880
0.860
0.820
0.809

 

 如果交流發(fā)電機已通過CAMOS工具配置,符合適當(dāng)?shù)膽?yīng)用規(guī)范,那么適用于該應(yīng)用的冷卻空氣入口溫度的所有環(huán)境等級因素將已經(jīng)應(yīng)用。因此,不需要進(jìn)一步的等級調(diào)整。

 

2、最大功率測試

 

表3表格中的額定值倍增系數(shù)為絕緣等級的峰值備用等級下的LV/MV/HV交流發(fā)電機;H級和F級。這些乘系數(shù)將用于40C和27C環(huán)境溫度下的備用等級和40C和27C環(huán)境溫度下的F級。表3是基于來自40ºC的每個5ºC的x%的等級調(diào)整,適用于所有斯坦福和AvK品牌的交流發(fā)電機。

溫升℃
H級溫升(功率系數(shù))
F級溫升(功率系數(shù))
15
1.080
1.095
20
1.064
1.076
25
1.048
1.057
30
1.032
1.038
35
1.016
1.019
40
1.000
1.000
45
0.975
0.970
50
0.949
0.940
55
0.924
0.910
60
0.898
0.880

 

 

3、絕類和溫升測試

 

IEC60085提供了交流發(fā)電機制造商可用于設(shè)計交流發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)的絕緣等級選項的詳細(xì)信息。下表說明了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中提供的每個絕緣系統(tǒng)等級的允許溫升。銅定子繞組的實際溫度為°C(升高)中的最大允許溫度。這個“上升”值是基于40°C的環(huán)境溫度,這是所有工業(yè)使用的交流發(fā)電機的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對于基礎(chǔ)連續(xù)額定值,還有一個裕量或安全因素,稱為“熱點”,通常是10°C或15°C。這三個溫度值加在一起,給出了交流發(fā)電機絕緣系統(tǒng)的“總溫度”:

 

溫度上升+環(huán)境溫度+熱點允許量=總溫度

 

 

機器絕緣等級
A
E
B
F
H
基于40°C的環(huán)境溫度加上絕緣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)壽命周期的熱點允許量,°C的最大允許溫升。
60
75
80
105
125

 

注:用數(shù)學(xué)計算出的絕緣系統(tǒng)的“半衰期”數(shù)字是在指定的溫升值下的20,000小時,用于連續(xù)運行和在40°C環(huán)境下。如果現(xiàn)場條件是可接受的標(biāo)準(zhǔn),并且所施加的負(fù)載在額定值范圍內(nèi),那么絕緣系統(tǒng)中的絕緣材料的實際壽命將會長得多。

 

4、絕緣等級測試

 

交流發(fā)電機可在不同的溫升額定下運行的基礎(chǔ)連續(xù)額定和備用額定。選擇交流發(fā)電機的溫升額定值可以縮短或延長交流發(fā)電機的絕緣系統(tǒng)的使用壽命。表4說明了H類絕緣系統(tǒng)計算出的半衰期——實際使用壽命取決于現(xiàn)場和應(yīng)用條件。

表4

H類絕緣系統(tǒng)
溫升額定值
等級
乘數(shù)
溫升/環(huán)境 °C
已計算
半衰期
小時
峰值備用27°C
1.09
163/27
3500
峰值備用40°C
1.06
150/40
3500
H類(連續(xù)基準(zhǔn)速率)
1.00
125/40
20000
F類(主功率)
0 916
105/40
120000
B類(公用事業(yè)并行)
0.80
80/40
640000

 

5、濕度要求

 

過濕導(dǎo)致繞組凝結(jié),會導(dǎo)致交流發(fā)電機絕緣系統(tǒng)過早失效。如果在這些條件下打開交流發(fā)電機,交流發(fā)電機的繞組很可能發(fā)生災(zāi)難性的故障。一個防冷凝加熱器是提供作為一個可選的額外的高濕度條件。防冷凝加熱器需要一個單獨的電源。當(dāng)交流發(fā)電機靜止不動時,該加熱器應(yīng)與其他措施一起使用,如發(fā)電機組外殼中的空間加熱器一起使用。發(fā)電機組運行,必須自動斷開抗凝加熱器。抗冷凝加熱器的設(shè)計是為了保持機器的干燥,而且它不能干燥已經(jīng)被冷凝而飽和的交流發(fā)電機。

 

6、外殼保護(hù)

 

外殼保護(hù)被標(biāo)識為字母IP后面的兩個數(shù)字。例如IP23,并指示機器對固體物體和液體的有害進(jìn)入的保護(hù)程度。第一個數(shù)字表示對固體的保護(hù)程度,第二個數(shù)字表示對液體的保護(hù)程度。第三個數(shù)字提供了防止機械沖擊的保護(hù),但這在旋轉(zhuǎn)機器行業(yè)中通常沒有顯示出來。保護(hù)程度并不意味著或意味著某一特定產(chǎn)品是耐腐蝕的。它只是表示防止固體和液體進(jìn)入機器的保護(hù)水平。例如,在生成集行業(yè)中使用或要求的最常用的代碼是IP22、IP23、IP44和IP54。要解釋每個定義的含義,請從表中選擇一個定義。

第一個號碼
試驗
第二個號碼
試驗
2
防固體保護(hù)
物體高達(dá)12毫米e。g.
手指
2
防止垂直噴灑高達(dá)15º的水
3
防止超過2.5mme的固體物體。g.工具和電線
3
防止噴霧從垂直方向噴到60º。
4
防止超過1毫米e的固體物體。g.工具、電線和小電線
4
防止從四面八方噴灑的水,允許限制進(jìn)入
5
防止防塵進(jìn)入,無有害沉積物
5
防止低壓噴射的水e。g.用于甲板,允許進(jìn)入

 

 

 


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