1. UPS對發(fā)電機組的影響:
UPS作為自市電停電到備用柴油發(fā)電機組供電的中間段的電源設備可以將蓄電池的電能無延時地逆變向重要負載供電,從而保證在柴油發(fā)電機組啟動供電前負載不斷電,而當柴油發(fā)電機組投入使用時,UPS就作為機組的負載,為電池進行充電。整流濾波器件是UPS的主要部件之一,這種非線性負載會向柴油發(fā)電機組反射大量的高次諧波,其中以5次和7次諧波危害最嚴重,尤其是非線性負載較大而發(fā)電機組容量又較小時這種危害就更明顯,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)電機組輸出頻率到50-60Hz,致使UPS保護動作。
3) 發(fā)電機組在出現(xiàn)頻率或電壓異常的同時出現(xiàn)嚴重的機械共振現(xiàn)象,柴油機出現(xiàn)有節(jié)奏的搖擺和聲音起伏,嚴重時還出現(xiàn)損壞發(fā)電機的勵磁回路和AVR。
4) UPS因檢測到過電壓或過頻率而自動關(guān)斷整流器,由后備電池組向負載放電或從旁路直接向負載供電。
2. 發(fā)電機組的一般選擇
1) 發(fā)電機選用永磁勵磁方式提高機組瞬態(tài)特性,提升機組耐受非線性負載的能力
永磁勵磁系統(tǒng)由五部分組成:發(fā)電機主勵磁繞組(轉(zhuǎn)子),永磁發(fā)電機(PMG),自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR),勵磁機和旋轉(zhuǎn)二極管。勵磁系統(tǒng)的工作原理是:當發(fā)電機旋轉(zhuǎn)時,永磁發(fā)電機(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)電機自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)作為AVR的輸入電源,AVR通過檢測發(fā)電機的三相輸出電壓自動調(diào)節(jié)勵磁機磁場的勵磁電流,從而調(diào)節(jié)勵磁機轉(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)電機主轉(zhuǎn)子的勵磁回路。由此可見,輸出電壓的調(diào)節(jié),其實是通過AVR對勵磁機磁場的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的(如附圖所示)。在這個系統(tǒng)中有以下幾個特點:
、儆捎赑MG系統(tǒng)提供一個與定子輸出電壓波形畸變及大小無關(guān)的恒定的勵磁電源,因而能提供較高的電動機起動承受能力,并對非線性負載產(chǎn)生的主機定子輸出電壓的波形畸變具有抗干擾性,可提高發(fā)電機帶非線性負載能力。
、贏VR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_±0.5%)。
③更強的抗無線電干擾能力。
、芨鼜姷某惺芏搪冯娏髂芰Γㄍǔ?蛇_3倍額定電流,持續(xù)10S)。
2) 選擇機組的容量
當柴油發(fā)電機組啟動向負載供電時,由于UPS已經(jīng)在停電的若干秒時間內(nèi)由電池組向負載放電,因此機組供電時首先接入的將是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)電機容量需要在其2.5容量以上才可確保機組正常工作:以400KVA UPS為例
2.5倍X400=1000kVA
因此,作為常規(guī)的選用,實際所需的機組其容量應不低于1000kVA才能保證任何情況下機組均能穩(wěn)定工作。
3. 選擇發(fā)電機機組節(jié)約成本的技巧
如上述的機組選用方法,存在一個很大的問題,即認為發(fā)電機的額定容量等同發(fā)電機組的額定輸出功率,并按此進行選型,結(jié)果造成用戶投資浪費,且發(fā)電機組長期在輕載條件下工作還會對柴油發(fā)動機帶來不利,發(fā)動機一般不允許長時間工作于30%負載以下,否則將會出現(xiàn)排氣歧管漏油、運動部件磨損加劇、油耗上升、發(fā)動機壽命短等現(xiàn)象。發(fā)電機組的輸出有功功率大小取決于柴油發(fā)動機的出力,而視在功率則主要取決于發(fā)電機的容量,發(fā)電機組在帶UPS負載時,只要加大發(fā)電機的容量,其瞬態(tài)特性就會大大的增強,而整臺機組的輸出有功功率其實并未增加,因而不妨采用“小馬拉大車”的方式來解決,即柴油機的功率按照所有負載有功功率之和略大來選擇,發(fā)電機功率則按照上面所說的方法來配置。下面以一個案例分析一下還是以400KVA的UPS為例
1)發(fā)電機:選用史丹福無刷永磁勵磁形式,LVI634D,其視在功率為1000kVA(發(fā)電機容量較大,可耐受更強的諧波沖擊)
2)發(fā)動機有功功率需要是UPS有功功率1.2-1.5倍左右,才可確保機組的正常工作:選用瑞典富豪TAD1631GE,其有功功率為:440kW,如下計算
400X0.8=320kWX1.2倍=384kW
由于發(fā)動機占有機組整個成本的70%以上,僅僅提高發(fā)電機的容量而降低發(fā)動機的容量,首先會最大限度的節(jié)省用戶成本,另外也可保證用戶設備的正常使用,而且按上述計算,此時發(fā)動機工作最佳的工作狀態(tài),負載值約為發(fā)動機容量的87%(384/440=51%),而如選用1000kVA左右的機組,負載值約為(384/(1000*0.8)=48%)。
所以我們合理分析我們的UPS和發(fā)電機的合理匹配后就會節(jié)約不少的成本了。