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大連普陽

發電機組與不間斷電源

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

    1 現代同步交流發電機現狀 

    與現代柴油發電機組配套的同步交流發電機包括引進和成套進口的有:新時代(史坦福)、利萊松馬、馬拉松、西門子等,由于性能及結構的特點,普遍采用自勵恒壓型式。 

    自激式同步交流發電機與激勵式同步交流發電機,它們的根本區別是:自激式的同步發電機從發電機的電樞繞組給AVR同時提供功率源及信號源,而PMG式AVR功率源從副勵磁機電樞繞組取得,發電機電樞繞組只提供信號源,AVR功率輸出至勵磁機磁場繞組,并控制其電流,通過勵磁機電樞繞組、旋轉整流器、磁場繞組,使發電機輸出電壓保持穩定。前者AVR的功率輸出受電樞繞組電勢波形的影響,而負載性質特別是非線性負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,與發電機電樞繞組的電勢波形畸變無關。 

    2 UPS與同步交流發電機互相影響 

    非線性負載——UPS對發電機的影響,在多篇文章中已從理論上進行了說明,因而這里不再復述。在應用中,當柴油發電機組與UPS選型不合理時,常發生以下現象: 

    (1)發電機組輸出電壓振蕩:振蕩范圍高達額定電壓±(10%-20%),當調整AVR達到最佳時,振蕩仍大于2%。 

    (2)電流振蕩:在UPS負載穩定的情況下,發電機輸出電流在±(20%—50%)范圍內振蕩,且電流振蕩無法調整。 

    (3)頻率(轉速)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,導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態。頻率振蕩一般在±5%以內,柴油機由于負載有規律的忽大忽小,造成其工作也忽強忽弱,柴油發電機組振動加劇,加速機械磨損,甚至機件嚴重損壞。頻率振蕩最明顯特征之一,即柴油機工作噪聲有規律的忽大忽小,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,而發電機在無UPS負載時陜復正常,隨即UPS又自動投入以至交錯進行;二是容易造成UPS旁路工作,對負載造成一定影響。 

    3 常規配置對發電機組的影響 

    根據UPS容量,一般配套發電機組的容量為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,而對發電機組來說,其發出的功率可能為額定容量的30%左右。這樣不但造成發電機組的容量不能充分利用,增加了設備的投資,造成了“大馬拉小車”的現象,而且使發電機組更容易產生故障,增加了維護量,降低了發電機組的工作可靠性,其原因是: 

    (1)根據柴油機的特性,如果在小負荷下長期工作,氣缸內溫度較低,正常進人氣缸內的潤滑油不能完全燃燒,而燃油也不能充分燃燒,造成活塞環處、噴油嘴處積炭嚴重,氣缸磨損加劇,因而使上述部位加速故障的產生,使柴油機工作性能下降,排氣冒黑煙。 

    (2)柴油機處于30%額定負載以下,經濟性變差。 

    綜合各種因素,發電機組要求負載必須在60%以上額定負載的情況下工作,對柴油機較為有利。 

    4 發電機組與UPS的配置 

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

當采用圖1(a)中的發電機,其功率比至少應為1:(2—2.5),但仍不能排除發電機組不受UPS的影響,當采用圖(b)的PMG發電機時,功率比可取1:1,且能保證發電機組正常工作。 

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

    5  結語 

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