1. UPS對發(fā)電機(jī)組的影響:
UPS作為自市電停電到備用柴油發(fā)電機(jī)組供電的中間段的電源設(shè)備可以將蓄電池的電能無延時(shí)地逆變向重要負(fù)載供電,從而保證在柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)供電前負(fù)載不斷電,而當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組投入使用時(shí),UPS就作為機(jī)組的負(fù)載,為電池進(jìn)行充電。整流濾波器件是UPS的主要部件之一,這種非線性負(fù)載會向柴油發(fā)電機(jī)組反射大量的高次諧波,其中以5次和7次諧波危害最嚴(yán)重,尤其是非線性負(fù)載較大而發(fā)電機(jī)組容量又較小時(shí)這種危害就更明顯,主要表現(xiàn)在以下幾種故障現(xiàn)象:
1) 發(fā)電機(jī)組的輸出電壓突然增高到440V以上,其后果是造成UPS損壞。
2) 發(fā)電機(jī)組輸出頻率到50-60Hz,致使UPS保護(hù)動(dòng)作。
3) 發(fā)電機(jī)組在出現(xiàn)頻率或電壓異常的同時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的機(jī)械共振現(xiàn)象,柴油機(jī)出現(xiàn)有節(jié)奏的搖擺和聲音起伏,嚴(yán)重時(shí)還出現(xiàn)損壞發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁回路和AVR。
4) UPS因檢測到過電壓或過頻率而自動(dòng)關(guān)斷整流器,由后備電池組向負(fù)載放電或從旁路直接向負(fù)載供電。
2. 發(fā)電機(jī)組的一般選擇
1) 發(fā)電機(jī)選用永磁勵(lì)磁方式提高機(jī)組瞬態(tài)特性,提升機(jī)組耐受非線性負(fù)載的能力
永磁勵(lì)磁系統(tǒng)由五部分組成:發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁繞組(轉(zhuǎn)子),永磁發(fā)電機(jī)(PMG),自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR),勵(lì)磁機(jī)和旋轉(zhuǎn)二極管。勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理是:當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),永磁發(fā)電機(jī)(PMG)的永磁轉(zhuǎn)子同軸旋轉(zhuǎn),切割PMG的定子繞組而產(chǎn)生三相正弦電勢,引入發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)作為AVR的輸入電源,AVR通過檢測發(fā)電機(jī)的三相輸出電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)磁場的勵(lì)磁電流,從而調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子的三相輸出電壓,經(jīng)旋轉(zhuǎn)二極管整流后輸送至發(fā)電機(jī)主轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁回路。由此可見,輸出電壓的調(diào)節(jié),其實(shí)是通過AVR對勵(lì)磁機(jī)磁場的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的(如附圖所示)。在這個(gè)系統(tǒng)中有以下幾個(gè)特點(diǎn):
、儆捎赑MG系統(tǒng)提供一個(gè)與定子輸出電壓波形畸變及大小無關(guān)的恒定的勵(lì)磁電源,因而能提供較高的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)承受能力,并對非線性負(fù)載產(chǎn)生的主機(jī)定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性,可提高發(fā)電機(jī)帶非線性負(fù)載能力。
②AVR檢測三相輸出電壓(三相方均根檢測),具有精度極高的穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率(通?蛇_(dá)±0.5%)。
、鄹鼜(qiáng)的抗無線電干擾能力。
④更強(qiáng)的承受短路電流能力(通?蛇_(dá)3倍額定電流,持續(xù)10S)。
2) 選擇機(jī)組的容量
當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)向負(fù)載供電時(shí),由于UPS已經(jīng)在停電的若干秒時(shí)間內(nèi)由電池組向負(fù)載放電,因此機(jī)組供電時(shí)首先接入的將是UPS的整流元器件,而且還有蓄電池的充電電流的大小影響。對于12脈沖整流的UPS,發(fā)電機(jī)容量需要在其2.5容量以上才可確保機(jī)組正常工作:以400KVA UPS為例
2.5倍X400=1000kVA
因此,作為常規(guī)的選用,實(shí)際所需的機(jī)組其容量應(yīng)不低于1000kVA才能保證任何情況下機(jī)組均能穩(wěn)定工作。
3. 選擇發(fā)電機(jī)機(jī)組節(jié)約成本的技巧
如上述的機(jī)組選用方法,存在一個(gè)很大的問題,即認(rèn)為發(fā)電機(jī)的額定容量等同發(fā)電機(jī)組的額定輸出功率,并按此進(jìn)行選型,結(jié)果造成用戶投資浪費(fèi),且發(fā)電機(jī)組長期在輕載條件下工作還會對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶來不利,發(fā)動(dòng)機(jī)一般不允許長時(shí)間工作于30%負(fù)載以下,否則將會出現(xiàn)排氣歧管漏油、運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇、油耗上升、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短等現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)組的輸出有功功率大小取決于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的出力,而視在功率則主要取決于發(fā)電機(jī)的容量,發(fā)電機(jī)組在帶UPS負(fù)載時(shí),只要加大發(fā)電機(jī)的容量,其瞬態(tài)特性就會大大的增強(qiáng),而整臺機(jī)組的輸出有功功率其實(shí)并未增加,因而不妨采用“小馬拉大車”的方式來解決,即柴油機(jī)的功率按照所有負(fù)載有功功率之和略大來選擇,發(fā)電機(jī)功率則按照上面所說的方法來配置。下面以一個(gè)案例分析一下還是以400KVA的UPS為例
1)發(fā)電機(jī):選用史丹福無刷永磁勵(lì)磁形式,LVI634D,其視在功率為1000kVA(發(fā)電機(jī)容量較大,可耐受更強(qiáng)的諧波沖擊)
2)發(fā)動(dòng)機(jī)有功功率需要是UPS有功功率1.2-1.5倍左右,才可確保機(jī)組的正常工作:選用瑞典富豪TAD1631GE,其有功功率為:440kW,如下計(jì)算
400X0.8=320kWX1.2倍=384kW
由于發(fā)動(dòng)機(jī)占有機(jī)組整個(gè)成本的70%以上,僅僅提高發(fā)電機(jī)的容量而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的容量,首先會最大限度的節(jié)省用戶成本,另外也可保證用戶設(shè)備的正常使用,而且按上述計(jì)算,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作最佳的工作狀態(tài),負(fù)載值約為發(fā)動(dòng)機(jī)容量的87%(384/440=51%),而如選用1000kVA左右的機(jī)組,負(fù)載值約為(384/(1000*0.8)=48%)。
所以我們合理分析我們的UPS和發(fā)電機(jī)的合理匹配后就會節(jié)約不少的成本了。