柴油發(fā)電機原理知識講座(編輯修改稿)
2025-03-05 14:28 本頁面
【文章內容簡介】 輸出端的主要負載是 UPS的輸入濾波器，它們是高容性的（有時是純容性的）。 解決這一問題的方法很明顯要用功率因數校正。這有多種方法可以實現，大致如下： 安裝自動切換柜，使電動機負載先于 UPS接入。某些切換柜可能不能實現這種方法。另外，在維護時，工廠工程師可能需要單獨調試 UPS和發(fā)電機。 增加一個永久性反應電抗來補償容性負載，通常使用并聯(lián)纏繞電抗器，接在 EG或發(fā)電機輸出并聯(lián)板上。這是很容易實現的，而且成本較低。但是無論在高負載還是在低負載的情況下，電抗器總是在吸收電流并影響負載功率因數。而且不論 UPS的數量多少，電抗器的數量總是固定的。 在每一臺 UPS中加裝感性電抗器，正好補償 UPS的容抗。在低負載情況下由接觸器（選件）控制電抗器的投入。此方法電抗器較精確，但數量較大且安裝和控制的成本高。 在濾波電容前安裝接觸器，在低負載時斷開。由于接觸器的時 時間必須精確，控制比較復雜，只能在工廠安裝。 哪一種方法是最佳的，要根據現場的情況和設備的性能來確定。 共振問題 電容自激問題可能被其他電氣狀態(tài)所加重或掩蓋，如串聯(lián)共振。當發(fā)電機的感抗的歐姆值和輸入濾波器容抗的歐姆值相互拉近，并且系統(tǒng)的電阻值較小時將產生振蕩，電壓可能超出電力系統(tǒng)的額定值。新近設計的 UPS系統(tǒng)實質上為 100％的電容性輸入阻抗。一臺 500kVA的 UPS可能有 150kvar的電容和接近于 0的功率因數。并聯(lián)電感、串聯(lián)扼流圈和輸入隔離變壓器是 UPS的常規(guī)部件，這些部件都是感性的。事實上他們和濾波器的電容一起使 UPS總體表現為容性，可能在 UPS內部已經存在一些振蕩。加上連到 UPS的輸電線的電容特性，整個系統(tǒng)的復雜性大為提高，超出了一般工程師所能分析的范圍。 近來在關鍵應用中兩個附加因素使得這些問題更普遍。首先，根據用戶高可靠數據處理的要求，計算機設備廠商在其設備中更多地提供冗余電源輸入?，F在典型的計算機柜都帶有兩個或更多電源線。其次，設備經理要求系統(tǒng)支持在線維護，他們希望在 UPS關機維護時關鍵負載也有保護。這兩個因素使得典型數據中心 UPS的安裝數量增加，每臺 UPS的負載容量減少。但是發(fā)電機的增加沒有與 UPS保持一致。在設備經理的眼中發(fā)電機通常是備用的，容易安排維護。另外在一些大的項目中資金壓力限制昂貴的大功率發(fā)電機組的數量。結果是每臺發(fā)電機帶更多的 UPS， 這是一個令 UPS廠商高興發(fā)電機廠商煩惱的趨勢。 對自激和振蕩的最佳防衛(wèi)是物理學的基本知識。工程師應仔細地確定 UPS系統(tǒng)在所有負載條件下的功率因數特性。 UPS設備安裝后，業(yè)主應堅持全面的測試，在調試驗收時仔細測量整個系統(tǒng)的工作參數。當發(fā)現問題時，最佳的方案是成立由廠商、工程師、承包商和業(yè)主組成的項目小組，對系統(tǒng)進行完全測試并找出解決辦法。 ３ 典型案例 以下是一個 UPS和發(fā)電機兼容性問題的案例，一個在線服務供應商的新建數據中心在調試運行時發(fā)生的。它表明廠商、工程師和用戶如何發(fā)現并解決問題的。 現場裝有 3套 MGE UPS 3000kVA系統(tǒng)，每一套由 4臺 75 kVA IGBT調寬調頻模塊組成，可擴展到 6臺。模塊的設計負載率是 65％， UPS模塊配有輸入隔離變壓器和最大 5％輸入電流諧波濾波器。所有的模塊分別連到兩組發(fā)電機并聯(lián)總線，每組總線有3臺 1600 kW的發(fā)電機，可以擴展到 6臺。每臺發(fā)電機都配有電子調壓器。每條并聯(lián)總線的電源轉換計劃是，在第一批負載接入前，等待兩臺發(fā)電機并聯(lián)。第一批負載包含每套系統(tǒng)中的一臺 UPS和部分空調負載。隨著后續(xù)發(fā)電機的并入，與第一批相同的負載隨后加入。在故障模式測試中操作員發(fā)現，帶第一批負載的兩臺發(fā)電機中有一臺故障時，另一臺將出現過壓報警并于 2s后關機。但是第一批負載遠低于一臺發(fā)電機的容量，因為此時 UPS的負載很輕。隨即安排了進一步的測試，以確定 UPS對單臺發(fā)電機的影響。因為首先懷疑的是 UPS的輸入環(huán)節(jié)對調壓器的干擾，因此測試的 UPS不帶負載，或 UPS的逆變器關閉。測試裝置包括直流電壓和電流表，直接監(jiān)測場激勵線圈，因為這些參數由調壓器控制，可以立即反映出調壓器的動作。同時用發(fā)電機本身的儀表監(jiān)測負載的功率（Ｗ）、電流電壓（ VA）、 乏（ var）。 首先用純阻性負載進行測試以建立基準。它表明隨著負載增加勵磁電流和電壓上升，如我們所預期。較大的負載電流在發(fā)電機內阻 Z上產生較大的壓降 I Z， 必須克服它以保持輸出電壓 U穩(wěn)定。接著測試 UPS對發(fā)電機的影響，每次增加一臺。 UPS不帶負載，觀察 UPS整流器軟啟動過程。測試結果很明顯調壓器的動作和純阻性負載時相反。接入兩臺 UPS后，調壓器已接近允許范圍的邊緣，再加一臺使得發(fā)電機 2s后進入過載狀態(tài)。 請注意單臺 750kVA UPS對應的負載值。它造成發(fā)電機關機實質上卻沒有真實負載，每臺 UPS接近 230kvar的容抗使得功率因數為０。 由工程師、業(yè)主、承包商、供貨商和廠商組成的項目小組，在考慮了所有的可能性后，選擇了在每個容性負載上安裝反應電抗器的方案。根據前面測試的數據，廠商為每臺 UPS設計了 200kvar并聯(lián)電抗器，并由接觸器控制，承包商在現場將其與UPS的輸入濾波器并聯(lián)安裝，工程師設計了外部控制電路，它測發(fā)電機
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