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發電機和UPS的配置問題根據UPS容量的不同
江蘇中動電力設備有限公司 / 2020-08-13

以往的2變換在線式UPS成套發電機組的容量比為2~4倍。 實際上,流淚一般以50%~80%的額定容量工作,但對于發電機組來說,其輸出功率有可能達到額定容量的30%左右。 由此,發電單元的容量不能充分利用,設備投資增加,不僅引起“大馬拉卡車”的現象,而且便發電單元容易故障,維護量增加,發電單元的工作可靠性降低。 為了改善各用發電機和UPS機器間的匹配問題,在盡量選擇性能好的發電機的同時,應該注意UPS的輸入特性的改善和兩者間的連接方式的改善。 根據UPS容量,現有的2轉換串聯式UPS成套發電機組的容量比為2~4倍。 實際上,流淚一般以50%~80%的額定容量工作,但對于發電機組來說,其輸出功率有可能達到額定容量的30%左右。 由此,發電單元的容量不能充分利用,設備投資增加,不僅引起“大馬拉卡車”的現象,而且便發電單元容易故障,維護量增加,發電單元的工作可靠性降低。 這是因為,根據柴油發電機的特性,如果長期以小負荷工作,則氣缸內的溫度低,正常進入氣缸內的潤滑油不能完全燃燒,燃料也不能充分燃燒,活塞環和噴油嘴中積存炭,氣缸的磨損加劇由于柴油發電機系統的工作性能差,所以柴油機在30%額定負荷以下,經濟性變差。 通常,發電單元在超過額定負載60%的負載下工作,這對柴油機是有利的。 解決該問題方法是校正發電機負載輸入特性。 以下,具體介紹常用的方法。 (1)改善系統功率因數改善系統功率因數方法居多,主要介紹如下。 種子方法設置自動切換盤,在UPS之前訪問便發電機的其他負荷。 此方法僅適用于大功率柴油發電機系統ups供電系統。 在這樣的系統中,除了UPS以外,還存在性質上的負荷。 這種自動切換盤的實現有一定的原因,并且在維護時需要廠家工程師分別調整UPS和發電機。 第二種方法通過增加感應電抗來補償電容性負載,通常使用并聯線圈電抗與發電機輸出并聯板連接,容易實現且低成本,但無論是重負載還是輕負載,電抗總是吸收電流而影響負載功率因數。 另外,無論UPS的數量如何,電抗器的數量始終一定。 第三種方法是在各UPS上安裝正好可以補償UPS的電容電阻的感應電抗器,在低負載下由接觸器(可選)控制電抗器的接通。 在該方法中,能夠相對地設置電阻器,但是由于數量很多,所以設置和控制的成本很高。 第四種方法是在濾波電容器的前面安裝接觸器,在低負載時切斷。 由于接觸器需要時間,控制復雜,只能在工廠設置。 第五種方法是在UPS供電系統的前面配置混合型有源濾波器DHM,將供電系統整體的輸入功率因數抑制在0.95以上,將輸入電流高次諧波抑制在10%以下。 (2)改善ups裝置的輸入功率因數這里所說的不是增加ups輸入端子的無源濾波器方法。 在現有的2變換在線UPS中,能夠將6脈沖整流變更為12脈沖整流,該方法對于UPS輸入功率因數的提高和輸入電流高次諧波的降低成分是有效的,但是由于在其輸入端也設置濾波器,所以從根本上解決了柴油發電機系統和UPS的匹配問題

在本書的第4章中,介紹了改善方法ups輸入功率因數的方法,其有效的方法是,s輸入端AC將c整流電路變更為高頻整流(PFC )電路(第2章圖2-51和第4章圖4-28所示)。 該方法可提升至UPS負載0 0.98以上,且無需在輸入端追加無源LC濾波器,在這樣的系統中,可將發電機與UPS的電容配置關系設為1.5:1。 (3)在消除系統中設備啟動電流沖擊的供電系統中,任何大功率電氣設備啟動都會形成過大的啟動沖擊電流,嚴重污染電網,電網電壓下降。 特別是電網停電后啟動柴油發電機系統向系統供電,會影響柴油發電機系統的正常啟動,引起UPS系統的故障。 圖5-7是柴油發電機系統啟動時的沖擊電流實測波形。 圖5-7展示由一臺1OOkVA的電力調整器1臺8OkVAUPS構成的UPS供電系統。 電網停電時,UPS轉動電池逆變器向負載供電,電力調整器不會變為進入動作停止狀態。 面對柴油發電機系統啟動時功率調節器的啟動和UPS從電池逆變器向柴油發電機系統供電的負載電流的過渡過程,由功率調節器引起的第一級啟動浪涌電流振幅包絡線的變化特性為:大峰值電流為13,持續期間為0.2s左右單極性的UPS產生的第2級啟動浪涌電流在第1級啟動浪涌電流消失的3-4s后出現。 在8OkVAUPS臺中產生的具有第2級輸入電流的緩起動蠕變特性的起動電流,其輸入電流的穩定值為5OA。 從測試曲線可以看出,對發電機的安全運行產生很大潛在威脅的浪涌電流是由1OOkVA的功率調節器和8OkVA6脈沖型UPS產生的具有緩啟動調制特性的輸入電流及其輸入高次諧波電流。 在供電系統中,啟動時沖擊電流激烈的設備為線性變壓器(包括以隔離變壓器、UPS輸入12脈沖整流用變壓器和補償變壓器為主體的交流穩定器),關于沖擊電流發生的物理過程、特性和消除方法,請參閱本章第3節。 產生啟動沖擊電流的另一設備是UPS,在商用柴油發電機系統UPS供電系統中,商用停電柴油發電機系統正常啟動后,UPS的訪問影響主要出現在兩萬個方面,一個是負載電流從電池逆變器向柴油發電機系統供電的轉移, 形成柴油發電機系統負載突變的第二個原因是UPS輸入端的無源濾波器啟動時電容性電流的影響。 在前者中,為了減少UPS起動沖擊電流對柴油發電機系統的影響,通常要求在UH起動時具有“軟起動”功能/使起動時的輸入電流從零逐漸增加到額定值。 UPS邊緣的慢啟動過程對柴油發電機系統UPS系統的穩定性也很重要。 用變換UPS向柴油發電機系統供電時的慢啟動過程說明這個錘子。 由于delta變換UPS的delta變換器在高頻脈寬調制狀態下工作,所以在UPS啟動時,其慢啟動過程可以理想化,柴油發電機啟動時的輸入慢啟動特性可以實測波形。 UPS機型:SlconDP3480E、480kVM480kW。 滿載UPS冶煉負載:5 ookw。 慢啟動進程:105。 柴油發電機系統:625kV肘5OOkW。 油機負載啟動中的頻率變化為:0.25Hz。 ABB在2000年10月和12月測量了美國其他兩個品牌的高功率傳統雙變換UPS輸入慢啟動特性,如如圖5-9所示。 其中,2000年10月測定,2000年12月測定。 可以看出,這兩個啟動波形雖然不完全相同,但相同的是整個過程完成了兩次調諧跳躍。 UPS延遲了啟動時間,但是柴油發電機系統的負荷急劇變化的問題沒有解決。

根據以上分析和實測數據,在改善油機與UPS的匹配關系時,應著重于UPS輸入特性的改善,包括UPS輸入功率因數的提高、輸入電流諧波分量的降低、UPS動作、負載驟變、電池逆變器與商用逆變器的變換等過程中UPS輸入電流的變化特性的改善。 由于增量變換UPS輸入變換器是理想的正弦波電流源,所以在輸入功率因數、輸入電流高次諧波成分、輸入電流的緩變特性(如圖2-52到圖2-56所示)等方面,為柴油發電機系統提供理想的負載特性, 在輸入端具有一般控制整流電路的傳統雙變換UPS,輸入AC/DC變換器和附加的無源濾波器都不利于柴油發電機系統的匹配,該USP和柴油發電機系統的電容比是2:1到4:1。


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