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发电机组的选型和UPS机组的关系

来源:中国绿色武松娱乐 作者:机房360 更新时间:2009-5-19 17:30:35
摘要:UPS和发电机的合理匹配后就会节约不少的成本。
  1. UPS对发电机组的影响:
  UPS作为自市电停电到备用柴油发电机组供电的中间段的电源设备可以将蓄电池的电能无延时地逆变向重要负载供电,从而保证在柴油发电机组启动供电前负载不断电,而当柴油发电机组投入使用时,UPS就作为机组的负载,为电池进行充电。整流滤波器件是UPS的主要部件之一,这种非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波,其中以5次和7次谐波危害最严重,尤其是非线性负载较大而发电机组容量又较小时这种危害就更明显,主要表现在以下几种故障现象:
  1) 发电机组的输出电压突然增高到440V以上,其后果是造成UPS损坏。
  2) 发电机组输出频率到50-60Hz,致使UPS保护动作。
  3) 发电机组在出现频率或电压异常的同时出现严重的机械共振现象,柴油机出现有节奏的摇摆和声音起伏,严重时还出现损坏发电机的励磁回路和AVR。
  4) UPS因检测到过电压或过频率而自动关断整流器,由后备电池组向负载放电或从旁路直接向负载供电。

  2. 发电机组的一般选择
  1) 发电机选用永磁励磁方式提高机组瞬态特性,提升机组耐受非线性负载的能力
  永磁励磁系统由五部分组成:发电机主励磁绕组(转子),永磁发电机(PMG),自动电压调节器(AVR),励磁机和旋转二极管。励磁系统的工作原理是:当发电机旋转时,永磁发电机(PMG)的永磁转子同轴旋转,切割PMG的定子绕组而产生三相正弦电势,引入发电机自动电压调节器(AVR)作为AVR的输入电源,AVR通过检测发电机的三相输出电压自动调节励磁机磁场的励磁电流,从而调节励磁机转子的三相输出电压,经旋转二极管整流后输送至发电机主转子的励磁回路。由此可见,输出电压的调节,其实是通过AVR对励磁机磁场的调节来实现的(如附图所示)。在这个系统中有以下几个特点:
  ①由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变及大小无关的恒定的励磁电源,因而能提供较高的电动机起动承受能力,并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸变具有抗干扰性,可提高发电机带非线性负载能力。
  ②AVR检测三相输出电压(三相方均根检测),具有精度极高的稳态电压调整率(通常可达±0.5%)。
  ③更强的抗无线电干扰能力。
  ④更强的承受短路电流能力(通常可达3倍额定电流,持续10S)。
  2) 选择机组的容量
   当柴油发电机组启动向负载供电时,由于UPS已经在停电的若干秒时间内由电池组向负载放电,因此机组供电时首先接入的将是UPS的整流元器件,而且还有蓄电池的充电电流的大小影响。对于12脉冲整流的UPS,发电机容量需要在其2.5容量以上才可确保机组正常工作:以400KVA UPS为例
    2.5倍X400=1000kVA
   因此,作为常规的选用,实际所需的机组其容量应不低于1000kVA才能保证任何情况下机组均能稳定工作。
  
  3. 选择发电机机组节约成本的技巧
   如上述的机组选用方法,存在一个很大的问题,即认为发电机的额定容量等同发电机组的额定输出功率,并按此进行选型,结果造成用户投资浪费,且发电机组长期在轻载条件下工作还会对柴油发动机带来不利,发动机一般不允许长时间工作于30%负载以下,否则将会出现排气歧管漏油、运动部件磨损加剧、油耗上升、发动机寿命短等现象。发电机组的输出有功功率大小取决于柴油发动机的出力,而视在功率则主要取决于发电机的容量,发电机组在带UPS负载时,只要加大发电机的容量,其瞬态特性就会大大的增强,而整台机组的输出有功功率其实并未增加,因而不妨采用“小马拉大车”的方式来解决,即柴油机的功率按照所有负载有功功率之和略大来选择,发电机功率则按照上面所说的方法来配置。下面以一个案例分析一下还是以400KVA的UPS为例
  1)发电机:选用史丹福无刷永磁励磁形式,LVI634D,其视在功率为1000kVA(发电机容量较大,可耐受更强的谐波冲击)
  2)发动机有功功率需要是UPS有功功率1.2-1.5倍左右,才可确保机组的正常工作:选用瑞典富豪TAD1631GE,其有功功率为:440kW,如下计算
    400X0.8=320kWX1.2倍=384kW
  由于发动机占有机组整个成本的70%以上,仅仅提高发电机的容量而降低发动机的容量,首先会最大限度的节省用户成本,另外也可保证用户设备的正常使用,而且按上述计算,此时发动机工作最佳的工作状态,负载值约为发动机容量的87%(384/440=51%),而如选用1000kVA左右的机组,负载值约为(384/(1000*0.8)=48%)。
  所以我们合理分析我们的UPS和发电机的合理匹配后就会节约不少的成本了。
  
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