柴發(fā)技術(shù)|柴發(fā)瞬態(tài)反應(yīng)為什么很重要

一、如何理解瞬態(tài)反應(yīng)(Transient Response)

如果交流電源是來自大電網(wǎng)(如南方電網(wǎng))，而且用戶的變壓器容量足夠大的話，即使啟動幾百千瓦的用電設(shè)備，通常都不用擔心電網(wǎng)的承受能力或者加載的瞬間對電源品質(zhì)的影響。然而，如果這些負載是施加在一臺柴油發(fā)電機組上(無論單機容量有多么大，畢竟只是一個有限容量的電源)，就要考慮發(fā)電機組承載能力或者加載的瞬間對電源品質(zhì)的影響了。在機組可承受的、一次性加載的負載量和電源質(zhì)量影響的程度這兩方面，不同型號的發(fā)電機組可能表現(xiàn)大不相同。簡單來說，采用電子噴油系統(tǒng)柴油機組在這些方面表現(xiàn)得最好！

不管什么時候，一個較大的負載施加在一臺發(fā)電機組上，都會導(dǎo)致短時間的轉(zhuǎn)速下降(稱為Dip)，然后才回到穩(wěn)定狀態(tài)。而在卸掉負載時，短時間內(nèi)轉(zhuǎn)速會上升(稱為Overshoot)。因為發(fā)電機的頻率決定于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，所以發(fā)電的品質(zhì)會受到影響(頻率越穩(wěn)定，電源品質(zhì)越好)。衡量這種暫時轉(zhuǎn)速變化的概念，稱為瞬態(tài)反應(yīng)(Transient Response)。

我們先來看看Cat發(fā)電機組瞬態(tài)反應(yīng)試驗情況，下圖是一臺2000kW發(fā)電機組突加1000kW負載時的試驗反應(yīng)記錄。從電腦記錄來看，在50%突加負載的沖擊之下，頻率降僅為4%，大大低于G3標準的要求；頻率恢復(fù)時間不到2秒，絕對優(yōu)于G3標準（ISO8528-5 G3規(guī)定為頻率降7%、恢復(fù)時間3秒）。

瞬態(tài)反應(yīng)用“頻率變化的百分比”和“持續(xù)時間”來衡量(見下圖)。從突變到穩(wěn)定的時間稱為“恢復(fù)時間(Recovery Time)”，它可能是從1到20秒不等的時間。通常，負載量越大，它所引起的轉(zhuǎn)速降百分比也越大，同時所需要的恢復(fù)時間也會越長。

跟過沖相比，通常轉(zhuǎn)速下降會更被重視，因為劇烈的加載可能引起發(fā)動機熄火，導(dǎo)致發(fā)電機電壓崩潰。發(fā)電機轉(zhuǎn)子的質(zhì)量(Mass)有助于維持頻率的穩(wěn)定，但其慣性應(yīng)該與發(fā)動機匹配。這也是選配超規(guī)格的(Oversized)發(fā)電機的重要原因，它可以減小頻率的下降，留出更多的動力去縮短恢復(fù)時間。

在影響瞬態(tài)反應(yīng)的因素中，發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)扮演很重要的角色。“伏特/赫茲”電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)將維持電壓與頻率間的比例，一個大負載施加于發(fā)電機組時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)電機頻率將下降，電壓也隨之下降，這種效果可以減小負載對發(fā)動機的沖擊，縮短恢復(fù)時間。Cat發(fā)電機組均采用這一系統(tǒng)。

在柴油發(fā)電機組系統(tǒng)中，對瞬態(tài)反應(yīng)影響極大的因素是燃油系統(tǒng)的型式。通常柴油發(fā)動機的燃油系統(tǒng)可以分為三個大類：純機械式、機械(執(zhí)行器)加電子(調(diào)速器)式、完全電子(電腦)式。這三類系統(tǒng)的瞬態(tài)反應(yīng)性能按上述順序逐步提高。卡特柴油發(fā)電機組大多為完全電子化的燃油系統(tǒng)(如C系列、3500B/C/E系列、C175系列等)，擁有優(yōu)良的瞬態(tài)反應(yīng)性能，是重要負載備用電源系統(tǒng)的最好選擇！

二、瞬態(tài)反應(yīng)為什么很重要

由于瞬態(tài)反應(yīng)關(guān)系到發(fā)電機組供電的質(zhì)量，接下來我們來看一看Cat電力系統(tǒng)解決方案示意圖：

從上圖我們可以看到，對于重要的負載，通常由UPS給它們供電，而UPS再由市電或發(fā)電機組供電。UPS對電源的質(zhì)量要求很高，如果UPS的輸入頻率、電壓低于或高于它的允許范圍，UPS就會斷開輸入，造成供電事故。如果發(fā)電機組的瞬態(tài)反應(yīng)不夠好，在突加負載時產(chǎn)生了過大的頻率降和電壓降，就容易發(fā)生這一類供電事故。

因此，在選擇備用發(fā)電機組時，瞬態(tài)反應(yīng)是一個重要的考量因素。優(yōu)良的瞬態(tài)反應(yīng)，意味著突加載時發(fā)電機組的頻率降和電壓降足夠地小、恢復(fù)時間足夠地短，意味著品質(zhì)更好的電源！