新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)如何給UPS充電及匹配方案

 

柴油發(fā)電機(jī)與UPS配置的容量配比關(guān)系上，往往由于UPS的諧波反饋、負(fù)載電流突變等干擾，需要柴油發(fā)電機(jī)的容量為UPS最大負(fù)載量的2~3倍，同時(shí)還應(yīng)考慮柴發(fā)所帶的其他負(fù)載的因素而決定其容量。例如每臺發(fā)電機(jī)組可帶電阻性負(fù)載，可一次性及分段承帶發(fā)電機(jī)組的功率的上限，如KC500GF康明斯發(fā)電機(jī)組可分二次（第一次280千瓦，第二次120千瓦）帶上總負(fù)苛400千瓦。遇上起動大型馬達(dá)及不間斷電源，我們還需要考慮瞬間電壓降及發(fā)電機(jī)可承受負(fù)載的承受能力。

 

一、非線性負(fù)載功率匹配

 

下面表1列出不帶濾波器的非線性負(fù)載，發(fā)電機(jī)可承受的能力：

表1 康明斯發(fā)電機(jī)組帶載能力

柴油機(jī)型號	額定功率PR	非線性負(fù)載的能力
NT855-GA	200KW	75%
NTAA855-G7A	350KW	65%
KTA38-G2	640KW	60%
KTA38-G5	880KW	55%
KTA50-G3	1000KW以上	47%

備注：額定功率附合GB/T2820-3及ISO8528-3。

此部份為發(fā)電機(jī)的最高非線性負(fù)載的能力，發(fā)電機(jī)內(nèi)配備以下功能：

（1） AREP或PMG永磁發(fā)電機(jī)；

（2） 再加上三相r.m.s.值，AVR自動調(diào)壓板及2/3（pitch）節(jié)距。

（3） 能達(dá)到300%滿載電流量持續(xù)10秒及極強(qiáng)的非線性負(fù)載的能力。

 

UPS與柴油發(fā)電機(jī)接線圖

 

 

二、發(fā)電機(jī)組和UPS匹配錯誤的后果

1、發(fā)電機(jī)組的輸出電壓突然增高到440V以上，造成UPS損壞。

2、發(fā)電機(jī)組輸出頻率到50～60Hz，致使UPS保護(hù)動作。

3、發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)嚴(yán)重的機(jī)械共振現(xiàn)象，柴油機(jī)出現(xiàn)有節(jié)奏的搖擺和聲音起伏，嚴(yán)重會損壞發(fā)電機(jī)的勵磁回路和調(diào)壓板。

4、UPS檢測到過電壓或過頻率而自動關(guān)斷整流器，由后備電池組逆變向負(fù)載供電，反復(fù)出現(xiàn)油機(jī)+蓄電池逆變切換供電。

 

柴油發(fā)電機(jī)組與UPS系統(tǒng)示意圖

 

 

三、選型案例

 

1、設(shè)備參數(shù)

 

以某項(xiàng)目的3臺400Vac/三相/50周/200kVA/170kW不間斷電源為例，送電模式為2臺并聯(lián)使用+1臺備用，12默充式，規(guī)劃UPS先后延時(shí)起動。

（1）負(fù)載能力：200kVA/170kW，0.8功率因素滯后。

（2）假定電池量：50%放光，UPS繼續(xù)帶全負(fù)載即200kVA。

（3）電池充電量：10%。

（4）起動大型負(fù)載：UPS放電令沖擊減小，對柴油發(fā)電機(jī)組承受25%沖擊。

 

2、負(fù)載計(jì)算

 

第一臺UPS投入時(shí)用電量：

瞬態(tài)（突增值）：57.9kVA/46.3kW@0.8功率因素滯后；穩(wěn)態(tài)負(fù)載：231.6SkVA/196.8SkW@0.8功率因素滯后

第二臺UPS投入時(shí)用電量：

瞬態(tài)（突増值）：115.8kVA/92.6kW@0.8功率因素滯后；穩(wěn)態(tài)負(fù)載：463.2SkVA/393.6SkW@0.8功率因素滯后

第三臺UPS投入時(shí)用電量只預(yù)留充電部份：-

瞬態(tài)（突增值）：11.OkVA/9.4kW@0.8功率因素滯后；穩(wěn)態(tài)負(fù)栽：474.2SkVA/403.0SkW@0.8功率因素滯后

 

3、功率匹配方案

 

（1）發(fā)動機(jī)

可匹配一臺常載功率440KW柴油發(fā)動機(jī)

審測（a）“連續(xù)功率要求”條件：

440kW>403kW（基本功率（PRP）滿足）

審測（b）“瞬間（突增）功率要求”條件：

（440 x 80%=）352SkW>92.6SkW@轉(zhuǎn)速降-1.5%，復(fù)原0.3秒（滿足）

（2）交流發(fā)電機(jī)

① 可匹配一臺斯坦福發(fā)電機(jī)（880kVA）

審測（a）“連續(xù)功率要求”條件

775kVA>474.2kVA（持續(xù)功率（COP）滿足）

審測（b）“瞬間（突增）功率要求”條件

（115.8+USkVA）126.8 SkVA沖擊發(fā)電機(jī)，瞬間電壓降為?3%

（8U dyn<20%）（滿足）

② 可匹配一臺斯坦福發(fā)電機(jī)（775kVA）

審測（c）“非線性負(fù)載的能力"條件

（477SkVA8>474.2SkVA）非線性負(fù)載沖擊（滿足）

（3）最后選型：

440KW發(fā)動機(jī)配775KVA發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)加大了二級，基本功率（PRP）775kVA/440kW，限時(shí)運(yùn)行功率（LPT）775kVA，508kW 。由于發(fā)電機(jī)組只帶負(fù)載（403/508=）79.3%，還有很大的負(fù)載空間（不含非線性負(fù)載），可接上如照明或馬達(dá)等負(fù)載。

 

綜述所述，柴油發(fā)電機(jī)與UPS連接時(shí)，存在著相互匹配問題，從發(fā)電機(jī)的外特性來看，影響其頻率和輸出電壓穩(wěn)定的因素主要有兩個(gè)方面:負(fù)載電流的高次諧波成分；負(fù)載的瞬時(shí)啟動.傳統(tǒng)雙變換UPS的輸入功率因數(shù)只有0. 8，輸入電流的高次諧波高達(dá)30%以上，當(dāng)使用柴油發(fā)電機(jī)為其供電時(shí)，必然會嚴(yán)重的影響油機(jī)頻率和輸出電壓的穩(wěn)定 ，所以發(fā)電機(jī)的功率容量必須要高達(dá)UPS容量的2.5—3倍，才能保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

 

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