UPS和发电机的匹配问题

diandao999

发电机组与不间断电源
柴油发电机组与UPS组成的电源系统对供电安全要求较高的部门正在广泛采用，该系统不但要求柴油发电机组自动化程度高，更要求交流同步发电机必须适应UPS这一非线性负载的特性，使其在无市电的情况下保证UPS对负载可靠供电。本文就发电机组与UPS配套中常出现的问题及克服办法作一简要介绍，以期用户在选购、配套柴油发电机组时作为参考。
1.现代同步交流发电机现状
   
与现代柴油发电机组配套的同步交流发电机包括引进和成套进口的有:新时代(史坦福)、利莱松马、马拉松、西门子等，由于性能及结构的特点，普遍采用自励恒压型式，其结构如图1所示。
   
(a)为自激式同步交流发电机，(b)为PMG(永磁发电机)激励式同步交流发电机，它们的根本区别是:自激式的同步发电机从发电机的电枢绕组给AVR同时提供功率源及信号源，而PMG式AVR功率源从副励磁机电枢绕组取得，发电机电枢绕组只提供信号源，AVR功率输出至励磁机磁场绕组，并控制其电流，通过励磁机电枢绕组、旋转整流器、磁场绕组，使发电机输出电压保持稳定。前者AVR的功率输出受电枢绕组电势波形的影响，而负载性质特别是非线性负载对电枢绕组电势波形的影响比较明显；后者AVR的功率源取自于PMG的电枢绕组，与发电机电枢绕组的电势波形畸变无关。
2.UPS与同步交流发电机互相影响
    非线性负载——UPS对发电机的影响，在多篇文章中已从理论上进行了说明，因而这里不再复述。在应用中，当柴油发电机组与UPS选型不合理时，常发生以下现象:

(1)发电机组输出电压振荡:振荡范围高达额定电压±(10%-20%)，当调整AVR达到最佳时，振荡仍大于2%。

(2)电流振荡:在UPS负载稳定的情况下，发电机输出电流在±(20%—50%)范围内振荡，且电流振荡无法调整。
   
(3)频率(转速)振荡:一般的情况下，频率振荡比电压、电流振荡范围小，但影响比较大，导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内，柴油机由于负载有规律的忽大忽小，造成其工作也忽强忽弱，柴油发电机组振动加剧，加速机械磨损，甚至机件严重损坏。频率振荡最明显特征之一，即柴油机工作噪声有规律的忽大忽小，因此必须引起高度重视。
(4)UPS工作不正常:一是频繁切换，当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时，由蓄电池供电，而发电机在无UPS负载时恢复正常，随即UPS又自动投入以至交错进行；二是容易造成UPS旁路工作，对负载造成一定影响。
3.常规配置对发电机组的影响
   
根据UPS容量，一般配套发电机组的容量为UPS容量的2—2.5倍。而事实上，U1)S一般工作在50%～80%额定容量，而对发电机组来说，其发出的功率可能为额定容量的30%左右。这样不但造成发电机组的容量不能充分利用，增加了设备的投资，造成了“大马拉小车”的现象，而且使发电机组更容易产生故障，增加了维护量，降低了发电机组的工作可靠性，其原因是:
   
(1)根据柴油机的特性，如果在小负荷下长期工作，气缸内温度较低，正常进人气缸内的润滑油不能完全燃烧，而燃油也不能充分燃烧，造成活塞环处、喷油嘴处积炭严重，气缸磨损加剧，因而使上述部位加速故障的产生，使柴油机工作性能下降，排气冒黑烟。

(2)柴油机处于30%额定负载以下，经济性变差。
    综合各种因素，发电机组要求负载必须在60%以上额定负载的情况下工作，对柴油机较为有利。
4.发电机组与UPS的配置
    实际上UPS与发电机的功率比可在1.1—2.5)之间配套，其关键是要考虑发电机组中现代同步交流发电机的激励方式。当采用图1(a)中的发电机，其功率比至少应为1.2—2.5)，但仍不能排除发电机组不受UPS的影响，当采用图(b)的PMG发电机时，功率比可取1:1，且能保证发电机组正常工作。
   
常见UPS一般在200kVA以下，而交流无刷发电机为PMG型式的一般为500kVA以上，但PMG可在任何容量的机型中装配，同时需要更换AVR，因而在选型时必须认真考虑。
5 结语
   
在发电机组与UPS的配套中，其功率比完全可以做到1:1，而在发电机组的选型上，不但要考虑到功率配套适宜，更应当了解发电机的励磁型式，以便能适应UPS(非线性负载)而正常工作。

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