大功率UPS不间断电源跟发电机配合需要注意的问题

2024-12-24 03:27:04    3773次浏览

随着各种大型功率设备不断的增多，很多设备都会用到更大功率UPS不间断电源，目前大功率UPS不间断电源的能做到800KVA，而且还可以实现多台并机。常规的大功率UPS电源后备时间是15-30分钟，用户也可以根据自己的需要来配备更长的时间，不过这样就需要与发电机组匹配，以便提供更源源不断的持续电源，大功率UPS电源与发电机组配合又有什么需要注意的呢？以下是大功率UPS电源跟发电机配合需要注意的问题？

１、发电机组和UPS之间的配合问题

不间断电源系统的制造商和用户很早就已经注意到发电机组和UPS之间的配合问题，特别是由整流器产生的电流正玄波对供电系统如发电机组的电压调节器、UPS的同步电路产生的不良影响非常明显。因此，UPS系统工程师们设计了输入滤波器并把其应用到UPS中，成功地在UPS应用中控制了电流谐波。这些滤波器对UPS与发电机组的兼容性起到了关键作用。

为了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进。滤波器效率的提高，从很大程度上取决于将IGBT（绝缘门级晶体管）技术应用到UPS设计中。IGBT逆变器的率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波，同时吸收很小一部分有功功率。总之，滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了，UPS的体积变小了，效率提高了。在UPS领域的事情好像得以解决了，然而新问题是UPS与发电机的兼容性又出现了，替代了老问题。

２、功率因素的问题

通常，人们把注意力放在UPS满载或接近满载情况下的工作状态。绝大多数工程师都能表述满载情况下的UPS工作情况，尤其是输入滤波器的特性，然而很少有人对滤波器在空载或接近空载时的情况感兴趣。毕竟UPS不间断电源及其电气系统在空载状态下的电流谐波影响微小。然而，UPS不间断电源在空载时的工作参数，特别是输入功率等因素对于UPS与发电机的兼容性相当重要。

设计的输入滤波器，在减少电流谐波及提高满载情况下的功率因数方面有了很大的改进。但是在空载或小负载情况下却衍生出一个电容性超前的极低的功率因素，特别是那些为了满足5％电流失真度的滤波器。大多数条件下，当负载低于25％时大多数UPS系统的输入滤波器会导致明显的功率因数降低。尽管如此，输入功率因数却很少会低于30％，有些新的系统甚至已达到空载功率因数低于2％，接近于理想的容性负载。

这种情况不影响UPS的输出和关键负载，市电变压器和输配电系统也不会受影响。但发电机就不同了，有经验的发电机工程师知道：发电机带大容性负载时工作就会不正常，当接入较低功率因数负载时，典型的低于15％～20％容性时，由于系统失灵，可能导致发电机停机。在市电停电后出现这种停机，应急发电机系统带动UPS系统负载将造成灾难*故。由于上述两种原因停机给关键负载带来危险：，发电机需要手动重启，并且必须在UPS电池放电结束前；第二，在停机前发电机可能引起系统的"过压"，它可能损坏电话设备、火警系统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕的是，在事故发生后，很难区分责任，找出故障所在并予以更正。UPS厂商说UPS系统测试完好，并指出其它地方相同的设备没有发生类似问题。发电机厂商说是负载的故障，没办法调整发电机来解决问题。同时，用户工程师则说明他的规格要求，希望两个厂商相互兼容。要明白为何会发生事故及如何防止再次发生（或如何在关键应用中找出解决方案），首先需要了解发电机与负载的工作关系。

3、发电机与负载

发电机凭借电压调节器控制输出电压。电压调节器检查三相输出电压，以其平均值与规定的电压值相比较。调节器从发电机内部的辅助电源获得能量，通常是与主发电机同轴的小发电机，传送ＤC电源给发电机转子的磁场激励线圈。线圈电流上升或下降，就会控制发电机定子线圈的旋转磁场或称为电动势的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压。

考虑用纯容性负载代替纯感性负载时，发电机的内部情况会发生什么变化。这时的电流和感性负载值正好相反。电流I现在超前电压矢量U，内阻电压降矢量I×Z，也正好反相。则U和I×Z的矢量和小于U。

因为和感性负载时相同的电动势E在容性负载时产生了很高的发电机输出电压Ｕ，所以电压调节器必须明显地减小旋转磁场。实际上，电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压。所有发电机的转子在一个方向连续励磁含有磁场，即使电压调节器全关，转子仍有足够的磁场对电容负载充电并产生电压，这种现象称为"自激"。自激的结果是过压或者是电压调节器关机，发电机的监控系统则认为是电压调节器故障（即"失励"）。这任一种情况都会引起发电机停机。发电机输出端所接的负载，可能是*的，也可能是并联的，决定于自动切换柜工作的定时和设置。在某些应用中，停电时UPS系统是发电机接入的个负载。在其它情况下，UPS和机械负载同时接入。机械负载通常有启动接触器，停电后重新闭合需要一定时间，补偿UPS输入滤波电容器的感性电动机负载要有延时。UPS本身有一段时间称为"软启动"周期，将负载从电池转向发电机，使其输入功率因数提高。

解决这一故障的方法很明显要用功率因数校正。这有多种方法可以实现，大致如下：

安装自动切换装置，使发电机负载先于UPS接入。某些切换装置可能不能实现这种方法。另外，在维护时，工程师可能需要单独调试UPS和发电机。

添加一个性反应电抗来补偿容性负载，通常使用并联缠绕电抗器，接在E-G或发电机输出并联板上。这是很容易实现的，而且成本较低。但是无论在高负载还是在低负载的情况下，电抗器总是在吸收电流并影响负载功率因数。而且不论UPS的数量多少，电抗器的数量总是固定的。

在每一台UPS中加装感性电抗器，正好补偿UPS的容抗。在低负载情况下由接触器（选件）控制电抗器的投入。此方法电抗器较，但数量较大且安装和控制的成本比较高。

在滤波电容前安装接触器，在低负载时断开。由于接触器的时间必须，控制比较复杂，所以只能在工厂安装。

哪一种方法是的，要根据现场的情况和设备的性能来确定。