電源：UPS供電系統與備用發(fā)電機之間容量匹配

標簽：UPS 供電 電源

1引言

相關(guān)的檢測數據表明：對于同一套UPS供電系統而言，不管它是工作在市電供電條件下、還是工作在發(fā)電機供電的條件下，它不僅具有幾乎相同的CosΦ,輸入功率因數PF, 輸入諧波電流絕對值。而且，還具有非常近似的輸入電流諧波的頻譜分亞線(xiàn)。發(fā)電機電源的高內阻是造成UPS供電系統的輸入電壓失真度增大的主要原因, 它極易導致電力穩壓器及發(fā)電機的自動(dòng)調壓系統發(fā)生”誤動(dòng)作”/”誤調操作”。 為此，過(guò)去為UPS業(yè)界所經(jīng)常用的技術(shù)措施是：利用增大發(fā)電機的輸出功率同UPS的輸出功率的容量比的辦法碭納品⒌緇的帶載特性(其實(shí)質(zhì)是通過(guò)增大發(fā)電機的容量的辦法斫檔頭⒌緇的內阻),從而導致投資成本增大。

通過(guò)適當地”錯開(kāi)”兩臺電力穩壓器的”開(kāi)機啟動(dòng)浪涌電流”的發(fā)生時(shí)間及適當地調低電力穩壓器的穩壓精度，就能用1臺150KVA發(fā)電機砬動(dòng)由兩臺100KVA電力穩壓器+80KVA“1+1”UPS并機系統所組成的UPS供電系統, 從而達到節約投資和運行成本的目的。

2，利用發(fā)電機電源砬動(dòng)80KVA”1+1”UPS并機系統時(shí)、所用的技術(shù)改進(jìn)措施

在民航的空管系統用的UPS供電系統中、為使得UPS并機系統能適應輸入電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍大的應用條件，需要在備用發(fā)電機與UPS供電系統之間增配電力穩壓器(見(jiàn)圖1)。對于這樣的UPS供電系統而言，處于”串聯(lián)工作狀態(tài)”中的電力穩壓器不會(huì )對它的輸入諧波特性產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性的影響。根據過(guò)去所獲得的相關(guān)的現場(chǎng)測試數據、可以發(fā)現：電力穩壓器與UPS的輸入電壓和輸入電流不僅具有非常相似的工作波形和基本相同的輸入諧波特性參數(例如：CosΦ、功率因數PF、輸入電流峰值比KF電流、輸入電壓的峰值比CF電壓、輸入電流諧波分量THDI和輸入電壓諧波分量THDV等參數)。而且，它們的輸入電流諧波分量的頻譜分亞線(xiàn)也具有非常相似的變化規律。根據前期的在市供電條件下對由110KVA發(fā)電機+兩臺100KV電力穩壓器+兩臺6脈沖型80KVA”1+1”UPS冗余并機系統所獲得的測試結果，可以推斷出：能對發(fā)電機的安全運行造成”最大的潛在威脅”的禍根是來(lái)自由兩臺100KVA的電力穩壓器所產(chǎn)生的單極性的”開(kāi)機啟動(dòng)”浪涌電流,而不是來(lái)自由兩臺80KVA 6脈沖型UPS所產(chǎn)生的具有”緩啟動(dòng)爬升”調制特性的雙極性的輸入電流及其輸入諧波電流。相關(guān)的測試數據顯示，所需的發(fā)電機的輸出功率應該大于145KVA。

為確保由電力穩壓器+”1+1”UPS并機系統所組成的供電系統、在發(fā)電機供電的條件下，也能安全和可靠地工作，需要對這套UPS供電系統執行如下的技術(shù)改進(jìn)：

(a)將原淼氖涑齬β飾110KVA的備用發(fā)電機組調換為150KVA的備用發(fā)電機(常行功率);

(b)考慮到：因發(fā)電機電源被投入到電力穩壓器的輸入端上的時(shí)刻、可能出現在具有正弦波形的交流電源的”不同相位點(diǎn)上”，并進(jìn)而導致它的”開(kāi)機啟動(dòng)浪涌電流”的幅值會(huì )發(fā)生較大差異的工作特性(其變化規律是：當發(fā)電機電源的投入的時(shí)刻出現在正弦波的電壓峰值處時(shí)、它的輸入啟動(dòng)浪涌電流的幅值為最小值。當它的投入的時(shí)刻出現在正弦波的電壓”過(guò)零H”處時(shí)、其啟動(dòng)浪涌電流的幅值為最大值)。鑒于在過(guò)去的測試中、在兩臺電力穩壓器的輸入端上所曾經(jīng)記錄到的它們的最大”開(kāi)機啟動(dòng)浪涌電流”是一串幅值為220A左右，持續時(shí)間較長(cháng)達到0.2秒左右的單極性衰減波形。為改善發(fā)電機的運行環(huán)境,盡可能地降低由電力穩壓器的”開(kāi)機啟動(dòng)浪涌電流” 所可能帶淼牟煥影響。建議相應的電力穩壓器廠(chǎng)家：將兩臺穩壓器的”開(kāi)機啟動(dòng)時(shí)間”錯開(kāi)3秒左右。

(c)為改善發(fā)電機的運行條件，建議相應的UPS廠(chǎng)家：對80KVA”1+1”UPS并機系統進(jìn)行”再調整”，以便盡量地減小兩臺UPS之間的輸入電流和輸出電流的均流”不平衡度”(通常的期望值5%)及它們之間的”環(huán)流”,從而提高UPS并機系統運行的可靠性的目的。

3， 對由發(fā)電機、電力穩壓器和UPS冗余并機供電系統所組成的供電系統所執行的”系統匹配性”的調控操作

在對如圖1所示的由發(fā)電機、電力穩壓器和UPS并機供電系統所組成的供電系統所執行的”系統匹配性”的調控操作時(shí)，曾先后進(jìn)行過(guò)如下調整步驟、才最終使得這套UPS供電系統進(jìn)入穩定、可靠的運行工作狀態(tài)之下：

(a) 當150KVA的發(fā)電機被開(kāi)機啟動(dòng)、并等待它進(jìn)入穩定工作狀態(tài)之后，在對這套UPS供電系統的輸入端、執行市電供轉入發(fā)電機供電的切換操作時(shí)，卻出現了發(fā)電機的聲音”異常”、電力穩壓器的輸出不穩，并頻繁地調節其輸出電壓等不正常工作現象(注：此時(shí)發(fā)現：位于伺服調控型的電力穩壓器中的碳刷進(jìn)入頻繁的” 不停的上、下移動(dòng)”的”誤調”工作狀態(tài)之中)。在此條件下，位于6脈沖型的80KVA”1+1”UPS并機系統中的1臺UPS的逆變器因輸入電源的電壓和頻率的”嚴重不穩”而進(jìn)入”自動(dòng)關(guān)機”狀態(tài)。

(b) 此時(shí)，將電力穩壓器從這套UPS供電系統中脫離出,并直接用150KVA 的發(fā)電機碇苯憂(yōu)動(dòng)”1+1”UPS并機系統。運行結果表明：工作基本正常。

對于這臺150KVA的發(fā)電機而言，它的標稱(chēng)工作電流為217A,短時(shí)的最大工作電流可達239A。發(fā)電機的總負載包括：”1+1”UPS并機系統，空調機組及照明等負載。在進(jìn)行此次發(fā)電機帶載調試時(shí)，實(shí)測到的發(fā)電機的總輸出電流為90A左右。根據過(guò)去的工作經(jīng)驗：利用這臺150KVA 發(fā)電機應該是能夠驅動(dòng)后接的6脈沖型UPS供電系統的。這是因為，此時(shí)的發(fā)電機標稱(chēng)輸出電流與后接的負載電流的實(shí)際容量比已達2.4倍左右。因此，它暗示我們：導致這臺發(fā)電機不能正常驅動(dòng)這套由發(fā)電機、電力穩壓器和UPS并機供電系統所組成的供電系統主要原因應該是：電力穩壓器的”誤動(dòng)作”,而不是發(fā)電機的容量不足的問(wèn)題。

(c)眾所周知：對發(fā)電機供電系統而言，它的最?lèi)毫庸ぷ鳁l件是發(fā)生在電機組剛被投入到它的后接UPS供電系統的輸入端的瞬間。因為，此時(shí)、它必須要提供足夠大的瞬態(tài)電流礪足由后接的電感性的電力穩壓器所可能產(chǎn)生的開(kāi)機啟動(dòng)瞬態(tài)浪涌電流。目前，有兩種發(fā)電機型可供我們選擇：無(wú)刷、自勵磁式的發(fā)電機和無(wú)刷、永磁發(fā)電機勵磁式的發(fā)電機。相關(guān)的運行統計資料表明：無(wú)刷、永磁發(fā)電機勵磁式發(fā)電機的帶瞬態(tài)浪涌電流的抗”沖擊”的能力是優(yōu)于無(wú)刷自激勵勵磁式的發(fā)電機的帶瞬態(tài)浪涌電流” 沖擊”能力的(有的資料稱(chēng)，可提高1.4倍左右)。

(2) 對由發(fā)電機、電力穩壓器和UPS冗余并機供電系統所組成的供電系統所執行的”系統匹配性”的調控操作

在對如圖1所示的由發(fā)電機、電力穩壓器和UPS并機供電系統所組成的供電系統所執行的”系統匹配性”的調控操作時(shí)，曾先后進(jìn)行過(guò)如下調整步驟、才最終使得這套UPS供電系統進(jìn)入穩定、可靠的運行工作狀態(tài)之下：

(a) 當150KVA的發(fā)電機被開(kāi)機啟動(dòng)、并等待它進(jìn)入穩定工作狀態(tài)之后，在對這套UPS供電系統的輸入端、執行市電供轉入發(fā)電機供電的切換操作時(shí)，卻出現了發(fā)電機的聲音”異常”、電力穩壓器的輸出不穩，并頻繁地調節其輸出電壓等不正常工作現象(注：此時(shí)發(fā)現：位于伺服調控型的電力穩壓器中的碳刷進(jìn)入頻繁的” 不停的上、下移動(dòng)”的”誤調”工作狀態(tài)之中)。在此條件下，位于6脈沖型的80KVA”1+1”UPS并機系統中的1臺UPS的逆變器因輸入電源的電壓和頻率的”嚴重不穩”而進(jìn)入”自動(dòng)關(guān)機”狀態(tài)。