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