柴油發(fā)電機(jī)組的電壓正弦波形畸變率和計算公式
發(fā)布時間：2024-05-03 點(diǎn)擊：601
眾所周知，電壓波形在理想狀態(tài)下是正弦波，但由于電力系統(tǒng)中存在大量非線性阻抗特性的柴油發(fā)電機(jī)組，使得實(shí)際的電壓波形偏離正弦波，這種現(xiàn)象稱為電壓正弦波形畸變，通常用諧波來表征。電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱電壓諧波畸變率。諧波通常是具有非線性阻抗特性或非正弦電流特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的，所以用戶在采購柴油發(fā)電機(jī)組時應(yīng)注意廠家提供的畸變率最高值。
一、電壓正弦波形畸變率的指數(shù)
在空載標(biāo)定電壓和標(biāo)定頻率下，柴油發(fā)電機(jī)組線電壓波形失真（正弦畸變率）<5%。
二、電壓正弦波形畸變率的定義
柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)要求發(fā)電機(jī)的理想波形是正弦波，但其實(shí)際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諧波，三次諧波勵磁的發(fā)電機(jī)尤為嚴(yán)重。因此發(fā)電機(jī)的電壓波形會產(chǎn)生正弦形畸變。
根據(jù)上述所知，諧波源使得實(shí)際的電壓波形偏離正弦波的現(xiàn)象稱為電壓正弦波形畸變。通常以諧波來表征。電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱電壓諧波畸變率。電壓正弦波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示。
三、電壓正弦波形畸變率的計算公式
壓正弦波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)方式為：
式中un指的是第n次諧波電壓有效值，u1指的是基波電壓有效值。
四、主要危害
柴油發(fā)電機(jī)組供電后，會在供電網(wǎng)絡(luò)注入諧波電流，諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，諧波電壓疊加在正弦波形的50hz供電系統(tǒng)上，并施加在所有接于供電系統(tǒng)的負(fù)載設(shè)備端，對這些設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響。主要會引起負(fù)載設(shè)備損耗增加，產(chǎn)生局部過熱，導(dǎo)致電熱器和電熱機(jī)的過早損壞；電機(jī)的機(jī)械振動增大，噪音增強(qiáng)，造成工作環(huán)境噪聲污染；對電子元件產(chǎn)生干擾，引起工作失常；對自動裝置或測量儀器產(chǎn)生干擾，圖像和通訊質(zhì)量下降。
以下危害逐一說明：
1、導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)熱。
諧波導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)熱源于兩方面原因，其一是諧波電流能增加發(fā)電機(jī)的銅損和漏磁損耗；其二是諧波電壓能增加鐵損。發(fā)電機(jī)的發(fā)熱程度直接影響了發(fā)電機(jī)使用容量的降低程度。
2、導(dǎo)致連接的電力電纜發(fā)熱。
在三相對稱回路中，三次諧波在三相導(dǎo)線中相位相同，在中性線上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線的諧波電流和諧波電壓，導(dǎo)致中性線溫度升高。智能建筑中大量的oa設(shè)備及電子式熒光燈均使三次諧波在系統(tǒng)中的占有率增大，因此諧波引起中性線發(fā)熱問題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線時，電流具有集膚效應(yīng)，顯然高次諧波電流的存在使線路集膚效應(yīng)加重，線路外表面電流密度加大，從而導(dǎo)致線路（相線及中性線）發(fā)熱。
3、導(dǎo)致對電子設(shè)備的干擾。
智能建筑中自動化及電子信息設(shè)備均要求有較高的電源質(zhì)量，且都工作于低電壓水平，極易受到諧波的干擾而使控制失常。控制失常可能引發(fā)三a系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。
4、導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)工作異常。
諧波畸變可使低壓配電柜中的電器設(shè)備（斷路器、漏電保護(hù)器、接觸器、熱繼電器等）發(fā)生故障。諧波電流使低壓電器設(shè)備鐵損、銅損增加，集膚效應(yīng)加劇，從而產(chǎn)生異常發(fā)熱，誤動作等故障。
五、防范措施
1、在根據(jù)負(fù)載確定柴油發(fā)電機(jī)組額定容量時，應(yīng)考慮諧波畸變而預(yù)留容量空間。
在民用建筑設(shè)計中一般應(yīng)保證柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率為70%～80%左右，該負(fù)荷率的工程富余量即可防范諧波引起的發(fā)電機(jī)發(fā)熱危害。
2、在電纜截面選擇中應(yīng)考慮諧波引起線纜發(fā)熱的危害。
對于聯(lián)接諧波主要擾動源設(shè)備的配線，確定線纜載流量時應(yīng)日有足夠余量，可適當(dāng)放大一級選擇線纜截面。在三相四線制供電系統(tǒng)中，應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的趨膚效應(yīng)對中性線的發(fā)熱危害，即在中性線截面的選擇中選用足夠的余量。
3、在設(shè)計和施工階段，建議用戶采取以下措施抑制諧波對電子設(shè)備的干擾。
（1）為該類設(shè)備設(shè)計專用回路供電，盡可能避免干擾沿供電線路竄入。
（2）為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器，消除或抑制諧波分量，達(dá)到凈化電源目的。
（3）使該類設(shè)備配線盡可能遠(yuǎn)離諧波電流畸變嚴(yán)重的線路，以避免空間電磁干擾
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增壓型柴油發(fā)電機(jī)的定義和特性
一、電壓正弦波形畸變率的指數(shù)
在空載標(biāo)定電壓和標(biāo)定頻率下，柴油發(fā)電機(jī)組線電壓波形失真（正弦畸變率）<5%。
二、電壓正弦波形畸變率的定義
柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)要求發(fā)電機(jī)的理想波形是正弦波，但其實(shí)際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諧波，三次諧波勵磁的發(fā)電機(jī)尤為嚴(yán)重。因此發(fā)電機(jī)的電壓波形會產(chǎn)生正弦形畸變。
根據(jù)上述所知，諧波源使得實(shí)際的電壓波形偏離正弦波的現(xiàn)象稱為電壓正弦波形畸變。通常以諧波來表征。電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱電壓諧波畸變率。電壓正弦波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示。
三、電壓正弦波形畸變率的計算公式
壓正弦波畸變率以各次諧波電壓的均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)方式為：
式中un指的是第n次諧波電壓有效值，u1指的是基波電壓有效值。
四、主要危害
柴油發(fā)電機(jī)組供電后，會在供電網(wǎng)絡(luò)注入諧波電流，諧波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，諧波電壓疊加在正弦波形的50hz供電系統(tǒng)上，并施加在所有接于供電系統(tǒng)的負(fù)載設(shè)備端，對這些設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響。主要會引起負(fù)載設(shè)備損耗增加，產(chǎn)生局部過熱，導(dǎo)致電熱器和電熱機(jī)的過早損壞；電機(jī)的機(jī)械振動增大，噪音增強(qiáng)，造成工作環(huán)境噪聲污染；對電子元件產(chǎn)生干擾，引起工作失常；對自動裝置或測量儀器產(chǎn)生干擾，圖像和通訊質(zhì)量下降。
以下危害逐一說明：
1、導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)熱。
諧波導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)熱源于兩方面原因，其一是諧波電流能增加發(fā)電機(jī)的銅損和漏磁損耗；其二是諧波電壓能增加鐵損。發(fā)電機(jī)的發(fā)熱程度直接影響了發(fā)電機(jī)使用容量的降低程度。
2、導(dǎo)致連接的電力電纜發(fā)熱。
在三相對稱回路中，三次諧波在三相導(dǎo)線中相位相同，在中性線上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線的諧波電流和諧波電壓，導(dǎo)致中性線溫度升高。智能建筑中大量的oa設(shè)備及電子式熒光燈均使三次諧波在系統(tǒng)中的占有率增大，因此諧波引起中性線發(fā)熱問題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線時，電流具有集膚效應(yīng)，顯然高次諧波電流的存在使線路集膚效應(yīng)加重，線路外表面電流密度加大，從而導(dǎo)致線路（相線及中性線）發(fā)熱。
3、導(dǎo)致對電子設(shè)備的干擾。
智能建筑中自動化及電子信息設(shè)備均要求有較高的電源質(zhì)量，且都工作于低電壓水平，極易受到諧波的干擾而使控制失常。控制失常可能引發(fā)三a系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。
4、導(dǎo)致低壓配電系統(tǒng)工作異常。
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五、防范措施
1、在根據(jù)負(fù)載確定柴油發(fā)電機(jī)組額定容量時，應(yīng)考慮諧波畸變而預(yù)留容量空間。
在民用建筑設(shè)計中一般應(yīng)保證柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)荷率為70%～80%左右，該負(fù)荷率的工程富余量即可防范諧波引起的發(fā)電機(jī)發(fā)熱危害。
2、在電纜截面選擇中應(yīng)考慮諧波引起線纜發(fā)熱的危害。
對于聯(lián)接諧波主要擾動源設(shè)備的配線，確定線纜載流量時應(yīng)日有足夠余量，可適當(dāng)放大一級選擇線纜截面。在三相四線制供電系統(tǒng)中，應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的趨膚效應(yīng)對中性線的發(fā)熱危害，即在中性線截面的選擇中選用足夠的余量。
3、在設(shè)計和施工階段，建議用戶采取以下措施抑制諧波對電子設(shè)備的干擾。
（1）為該類設(shè)備設(shè)計專用回路供電，盡可能避免干擾沿供電線路竄入。
（2）為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器，消除或抑制諧波分量，達(dá)到凈化電源目的。
（3）使該類設(shè)備配線盡可能遠(yuǎn)離諧波電流畸變嚴(yán)重的線路，以避免空間電磁干擾
柴油發(fā)電機(jī)組俯視圖
發(fā)電機(jī)組排名前十廠家康明斯跨入電氣化趨勢
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系列600KW玉柴發(fā)電機(jī)型號YC6TD900-D31主要技術(shù)參數(shù)、圖片
發(fā)電機(jī)超速故障停機(jī)的原因是什么
康明斯電動發(fā)電機(jī)控制器和CorePlus軟件
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