1.1 引言
（1）针对用户使用现场的特殊要求，本方案提出了GROADA-AC400V-1000KW-RL发电机组测试系统（以下简称系统）及其配件的功能、性能、使用方法、结构、安装和试验等方面的技术标准，为用户提供一种高效、可靠的选择，以满足对发电机组进行负荷测试的需要。
（2）系统由测控和负载两大部分构成，主要包括干式交流负载柜、数据采集系统、自动加减载控制系统、散热装置、辅助控制及PC机软件等部分。
（3）本系统是自主研发的发电机组负荷测试设备，将干式负载模块与自动化测控模块结合，可以精确检测各类发电机组的输出功率与带载能力。系统可与电脑配合使用，实现智能化操控，自动按预设功率和时间完成对发电机组的测试，生成表格，并支持打印，全面脱离繁琐的手工操作，为大功率发电机组提供科学、高效的检测手段。
1.2 系统构成
下图为系统构成示意图，其中斜体字设备为用户自行准备。
1.3 生产标准
系统的设计、生产和服务均严格按照GB/T19001-2008《质量管理体系》的要求，并参考以下标准。其中部分标准可能不适于实际应用，系统最终的生产方案以双方约定的技术协议为准。
国家标准 | |
GB/T 2820.5-2009 | 《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第5部分：发电机组》 |
GB/T 13032-2010 | 《船用柴油发电机组》 |
GB/T 1029-2005 | 《三相同步电机试验方法》 |
GB 14711-2006 | 《中小型旋转电机安全要求》 |
标准 | |
GJB 2815-97 | 《内燃机负载通用规范》 |
GJB 235A-97 | 《交流移动负载通用规范》 |
GJB 235-87 | 《工、中频移动负载通用技术条件》 |
GJB 1488-93 | 《内燃机负载通用试验方法》 |
行业标准 | |
JB/T 10303-2001 | 《工频柴油发电机组技术条件》 |
2 参数与功能
2.1 技术参数
系统参数 | |
额定电压/频率 | 交流三相四线400V/50Hz |
负载功率 | 500KVA(其中R载：1000KW;L载：750KVA) |
负载分档 | R载：1KW,2KW*2,5KW,10KW,20KW*2,50KW,100KW*3,200KW*3 L载: 0.75KVA,1.5KVA*2,3.75KVA,7.5KVA,15KVA*2,37.5KW,75KVA*3,150KVA*3 |
功率因数 | 0.8-1.0 |
负载精度 | ±5% |
显示精度 | 0.5级 |
控制电源 | 三相四线380V/50Hz |
接线方式 | 铜排（星型接法） |
通讯接口 | RS485 |
工作方式 | 连续工作 |
冷却方式 | 强制风冷，侧进风，上出风 |
运输 | 吊装，机箱顶部有承重吊环 |
机箱颜色 | RAL7035 |
机箱尺寸 | 约2400 mm×1400mm×2000mm（长×宽×高） |
重量 | 约2600kg |
工作环境参数 | |
工作温度 | -10℃～+50℃ |
相对湿度 | ≤95% |
海拔高度 | ≤2500米 |
大气压力 | 86～106kPa |
2.2 测试功能
（1）稳态测试：可加载额定值以内的任意功率，测量并显示发电机组稳态三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、运行时间等参数。
（2）一键式加减载：无论采用手动开关或软件控制时，均可先设置好功率值，再启动总加载开关，负载才会按预设值加载，从而避免功率调整过程中造成负载波动。
（3）整定测试：通过100秒整定时间，可捕捉电压、频率整定值、最小值，并计算出相对的电压、频率整定上升、下降范围及调整率。
（4）波动测试：通过60秒波动时间，可捕捉电压、频率波动值、最小值，并计算出稳态频率带、稳态电压偏差、电压调制、波动率、频率。
（5）突加测试：采样间隔40μs，可捕捉负载突变时的瞬态电压、电流、频率值、最小值及恢复时间，并计算出突加瞬态电压偏差、瞬态频率差。
（6）突卸测试：采样间隔40μs，可捕捉负载突变时的瞬态电压、电流、频率值、最小值及恢复时间，并计算出突减瞬态电压偏差、瞬态频率差。
（7）谐波分析：能同时分析电压、电流的2～50次谐波含量及总谐波含量。
（8）录波分析：5种模式记录电压实时波形，记录时间4～280秒。最多可对每个周波进行128个点的精确采样。
2.3 软件功能
（1）通讯方式：智能控制使用光电隔离的RS485通讯串口连接PC，抗干扰能力强，保证系统控制的稳定性。也可通过转换器实现各种通信协议的转换，使用USB或RS232端口通讯。
（2）加载方式：稳态加载（手动加载、预设加载、自动加载）；瞬态加载（突加突卸）。
（3）手动加载：输入功率和功率因数，即按指定数值加载。
（4）预设加载：输入发电机组的相关参数，即可选择0%、25%、50%、75%、99%至110%等预设比例，自动计算出相应功率，实现快速加载。
（5）自动加载：测试时可设定多个加载阶段的功率与时长，自动进行阶段测试。加载过程中可随时暂停，或跳至下一阶段。
（6）步进加载：在稳态加载过程中，负载会逐步增加或减少，平稳过渡到目标功率，避免计划外的负载突加突卸，步进值和步进间隔时间均可自由设置。
（7）恒功率加载：在电压波动时可自动调节负载，使功率维持在设定值不变。
（8）功率补偿：可输入阻值，通过软件补偿因线路材质、长度等原因造成的功率损耗。
（9）并机测试：当多台负载并机时，软件可进行并机测试，既可显示、记录各台负载的参数，也可显示、记录并机后的系统总参数。
（10）实时参数：测试过程中，可通过软件实时显示电压、电流、功率、功率因数、频率、时间等主要参数。
（11）安全监控：可通过软件指示灯，直观监控负载状态，异常停机保护时，提示停机原因。
（12）数据采集间隔：稳态数据最小分辨时间1s，瞬态数据最小分辨时间40μs。
（13）稳态数据比较：软件自动列举出波动测试中所有参数的值与最小值，方便用户对参数进行比较。
（14）数据保存与查询：测试数据可保存在软件中，并可根据发电机组编号快速查询历史测试数据。
（15）图形显示：可显示实时或历史测试数据，并支持打印为以下曲线、图形：
1）实时电压、电流、频率、功率曲线；2）电压曲线图；3）电流曲线图；
4）功率曲线图；5）频率曲线图；6）功率因数曲线图；
7）突加电压曲线；8）突加电流曲线；9）突加频率曲线；
10）突减电压曲线；11）突减电流曲线；12）突减频率曲线；
13）电压谐波曲线；14）电流谐波曲线；15）录波曲线图。
（16）测试报告：可显示并支持打印以下报告：
1）机组稳态性能测试报告；2）瞬态测试报告；3）检测数据报告。
（17）数据格式：图表、曲线以jpg图片格式输出，检测报告以Excel表格格式输出，并支持打印。
2.4 保护功能
（1）紧急停止：可手动一键强制卸载，急停锁定状态下不能加载。
（2）过压保护：负载输入电压超过安全阈值时，自动卸载并报警。
（3）短路保护：负载电路配有熔断器，可避免负载短路或电流过大时损坏设备。
（4）温度保护：负载温度超过安全阈值时，自动卸载并报警。
（5）风机联锁保护：未开启风机电源开关前，负载不能进行加载。
（6）风机热过载保护：任一台风机不能正常运转时，自动卸载并报警。
（7）机箱接地保护：负载工作时为了避免机壳带电，使人发生触电危险，负载柜体设有专门接地保护端子。
3 生产制造过程质量保证
3.1 合金电阻制造技术
负载的核心部分——干式负载模块可将电能转化为热能，对待测发电机组、电源等设备进行持续放电测试。我公司采用自制合金电阻组成负载模块，针对干式负载安全性易受到温度影响的特点，在温度系数、散热性能上采取严格的质量控制，生产的合金电阻温漂小、温升慢、散热快，满负荷工作时耐热能力更强，可以长时间稳定工作。具体的技术方案与目标如下：
（1）合金电阻丝材料选用耐高温（可工作在1300℃）、电气性能稳定、温漂系数小（5*10-5/℃）的镍铬合金（NiCr6023），这种合金电阻代表了目前工艺的合金电阻制造水平。
（2）功耗电阻各组成部分的材质都有严格规定，管体采用伸展性及抗氧化高的不锈钢304（0Cr18Ni9），填充材料为出口级电工结晶氧化镁粉(Sg-9)，执行标准为JBY-TE4088-199，制造过程中镁砂密度值在3.0g/cm3±0.2，接线螺丝及固定螺丝柱采用耐腐蚀及耐高温的不锈钢304（0Cr18Ni9）。通过严格、明确的材质控制，可保证批量生产的合金电阻具有高度一致的性能。
（3）散热片采用高度为7mm±2，厚度为0.4mm±0.2的不锈钢304材质，散热片绕制间隔小于或等于3mm±0.2。
（4）单根功耗电阻的耐压为DC3000V或AC1500V、50Hz时1分钟不击穿。通过多根合金电阻串联，可保证耐压值达到20kV。
（5）合金电阻在正常工作状态下散热片平均温度≤300℃，320℃，距离电阻温度1300℃有近5倍的裕度，这样就保证合金电阻可以上时间连续工作。
（6）在功率电阻达到300℃—400℃时，温漂仍≤±2%，从而保证了高温状态下，负载阻值不会有大的波动变化，无论在何种温度下都能加载稳定的功率值。
（7）无论冷态、热态下，负载误差≤±5%。
（8）整机出风口温度≤80℃（1M范围）。
3.2感性负载
感性负载由若干固定式电抗器组成，主要用途是在负荷试验时调节电感负载，与阻性负载相配合，可调节负载功率因数，模拟交流电源的实际工作状态。
固定式电抗器以固定式铁芯加三相铜绕组制作而成，工艺制造，防水、防盐雾、防霉菌处理。铁芯采用优质冷轧取向硅钢片，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化。电抗器的线圈和铁芯组装成一体后经过预烘、真空浸漆、干燥固化，使电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起。损耗小，效率高，温升低，在额定负载下能长期稳定运行。无噪音、无污染、无需日常维护、使用寿命长。
3.3 散热风机
负载散热系统由多个大型轴流式风机和自动保护装置组成，可将功率模块转化出的热量迅速吹散，保持箱体内温度适宜。
（1）风机配备了可调式耐腐蚀叶轮，此种风机风量为25000立方米/小时，通过多台风机的组合，可充分满足大功率负载的散热需求。
（2）风机配有风量检测传感器和电机过载保护器，异常状态下能自动切断负载并报警。负载部分与出风口位置还装有多个温度传感器，当温度达到警戒值时也能自动切断负载，保证负载不会因温度过高而损坏。
