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結(jié)構(gòu)原理
發(fā)電機(jī)組與不間斷電源
頁面更新時間:2016-02-28 09:30

           柴油發(fā)電機(jī)組與UPS組成的電源系統(tǒng)對供電安全要求較高的部門正在廣泛采用,該系統(tǒng)不但要求柴油發(fā)電機(jī)組自動化程度高,更要求交流同步發(fā)電機(jī)必須適應(yīng)UPS這一非線性負(fù)載的特性,使其在無市電的情況下保證UPS對負(fù)載可靠供電。本文就發(fā)電機(jī)組與UPS配套中常出現(xiàn)的問題及克服辦法作一簡要介紹,以期用戶在選購、配套柴油發(fā)電機(jī)組時作為參考。 

    1 現(xiàn)代同步交流發(fā)電機(jī)現(xiàn)狀

    與現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)組配套的同步交流發(fā)電機(jī)包括引進(jìn)和成套進(jìn)口的有:新時代(史坦福)、利萊松馬、馬拉松、西門子等,由于性能及結(jié)構(gòu)的特點,普遍采用自勵恒壓型式。 

    自激式同步交流發(fā)電機(jī)與激勵式同步交流發(fā)電機(jī),它們的根本區(qū)別是:自激式的同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電機(jī)的電樞繞組給AVR同時提供功率源及信號源,而PMG式AVR功率源從副勵磁機(jī)電樞繞組取得,發(fā)電機(jī)電樞繞組只提供信號源,AVR功率輸出至勵磁機(jī)磁場繞組,并控制其電流,通過勵磁機(jī)電樞繞組、旋轉(zhuǎn)整流器、磁場繞組,使發(fā)電機(jī)輸出電壓保持穩(wěn)定。前者AVR的功率輸出受電樞繞組電勢波形的影響,而負(fù)載性質(zhì)特別是非線性負(fù)載對電樞繞組電勢波形的影響比較明顯;后者AVR的功率源取自于PMG的電樞繞組,與發(fā)電機(jī)電樞繞組的電勢波形畸變無關(guān)。 

    2 UPS與同步交流發(fā)電機(jī)互相影響

    非線性負(fù)載——UPS對發(fā)電機(jī)的影響,在多篇文章中已從理論上進(jìn)行了說明,因而這里不再復(fù)述。在應(yīng)用中,當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組與UPS選型不合理時,常發(fā)生以下現(xiàn)象:

    (1)發(fā)電機(jī)組輸出電壓振蕩:振蕩范圍高達(dá)額定電壓±(10%-20%),當(dāng)調(diào)整AVR達(dá)到最佳時,振蕩仍大于2%。

    (2)電流振蕩:在UPS負(fù)載穩(wěn)定的情況下,發(fā)電機(jī)輸出電流在±(20%—50%)范圍內(nèi)振蕩,且電流振蕩無法調(diào)整。

    (3)頻率(轉(zhuǎn)速)振蕩:一般的情況下,頻率振蕩比電壓、電流振蕩范圍小,但影響比較大,導(dǎo)致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態(tài)。頻率振蕩一般在±5%以內(nèi),柴油機(jī)由于負(fù)載有規(guī)律的忽大忽小,造成其工作也忽強(qiáng)忽弱,柴油發(fā)電機(jī)組振動加劇,加速機(jī)械磨損,甚至機(jī)件嚴(yán)重?fù)p壞。頻率振蕩最明顯特征之一,即柴油機(jī)工作噪聲有規(guī)律的忽大忽小,因此必須引起高度重視。

    (4)UPS工作不正常:一是頻繁切換,當(dāng)頻率、電壓振蕩變化超出UPS輸人工作范圍時,由蓄電池供電,而發(fā)電機(jī)在無UPS負(fù)載時陜復(fù)正常,隨即UPS又自動投入以至交錯進(jìn)行;二是容易造成UPS旁路工作,對負(fù)載造成一定影響。 

    3 常規(guī)配置對發(fā)電機(jī)組的影響 

    根據(jù)UPS容量,一般配套發(fā)電機(jī)組的容量為UPS容量的2—2.5倍。而事實上,U1)S一般工作在50%~80%額定容量,而對發(fā)電機(jī)組來說,其發(fā)出的功率可能為額定容量的30%左右。這樣不但造成發(fā)電機(jī)組的容量不能充分利用,增加了設(shè)備的投資,造成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象,而且使發(fā)電機(jī)組更容易產(chǎn)生故障,增加了維護(hù)量,降低了發(fā)電機(jī)組的工作可靠性,其原因是:

    (1)根據(jù)柴油機(jī)的特性,如果在小負(fù)荷下長期工作,氣缸內(nèi)溫度較低,正常進(jìn)人氣缸內(nèi)的潤滑油不能完全燃燒,而燃油也不能充分燃燒,造成活塞環(huán)處、噴油嘴處積炭嚴(yán)重,氣缸磨損加劇,因而使上述部位加速故障的產(chǎn)生,使柴油機(jī)工作性能下降,排氣冒黑煙。

    (2)柴油機(jī)處于30%額定負(fù)載以下,經(jīng)濟(jì)性變差。

    綜合各種因素,發(fā)電機(jī)組要求負(fù)載必須在60%以上額定負(fù)載的情況下工作,對柴油機(jī)較為有利。 

    4 發(fā)電機(jī)組與UPS的配置

    實際上UPS與發(fā)電機(jī)的功率比可在1:(1—2.5)之間配套,其關(guān)鍵是要考慮發(fā)電機(jī)組中現(xiàn)代同步交流發(fā)電機(jī)的激勵方式。

當(dāng)采用圖1(a)中的發(fā)電機(jī),其功率比至少應(yīng)為1:(2—2.5),但仍不能排除發(fā)電機(jī)組不受UPS的影響,當(dāng)采用圖(b)的PMG發(fā)電機(jī)時,功率比可取1:1,且能保證發(fā)電機(jī)組正常工作。

     常見UPS一般在200kVA以下,而交流無刷發(fā)電機(jī)為PMG型式的一般為500kVA以上,但PMG可在任何容量的機(jī)型中裝配,同時需要更換AVR,因而在選型時必須認(rèn)真考慮。 

    5  結(jié)語

    在發(fā)電機(jī)組與UPS的配套中,其功率比完全可以做到1:1,而在發(fā)電機(jī)組的選型上,不但要考慮到功率配套適宜,更應(yīng)當(dāng)了解發(fā)電機(jī)的勵磁型式,以便能適應(yīng)UPS(非線性負(fù)載)而正常工作。

 

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