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大功率ups电源如何与发电机搭配使用

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随着UPS电源的普及,UPS电源在我们的生活中越来越普遍。部分大功率UPS电源可达到800KVA,多台机组可并联。常规大功率UPS电源的后备时间为15-30分钟。为了发挥更大的作用,它需要与发电机一起使用。问题就在这里。如何与发电机一起使用大功率UPS电源,大型UPS电源接入发电机时应注意哪些问题?带着这些问题,跟着编辑一起来看看吧!
大功率ups电源如何与发电机搭配使用
在大功率UPS系统中,如果客户需要较长的备份时间,往往需要配置大量的备用电池组。这种配置方案有一定的局限性。大量的备用电池组需要较大的存储空间,地板的承重问题也必须考虑。而且,备用电池组有一定的更换周期,需要大量的资金投入。为了解决这些问题,通常考虑发电机与UPS的匹配配置方案,并以发电机作为最终的备用方式。
 ups电源与发电机链接方法连接线路图


将电源R、S、T、N按相序连接到UPS上,然后连接地线并用手摇动,看电线是否松动并锁紧。确认R、S、T相序后,用万用表测量220V范围内RN、SN、TN电压±25%,频率50Hz±1; 打开机器';s电源输入开关,然后打开机器';s自动旁路开关如果有长嘟嘟声报警,电源输入异相,应立即校正相位(随意将输入三相改为两相,如果没有长嘟嘟声,相位准确)。‍
在UPS与发电机的配套使用中,切换时UPS只需配置少量备用电池即可使用。发电机和公用电可手动转换或使用自动切换设备(ATS)转换。当市电发生故障时,自动切换装置(ATS)自动切换到发电机端,发电机延时一定时间后自动启动,提供电源保护。
启动发电机,等待其稳定运行,连接发电机';s实际输出功率到UPS,输入端子(此时,确保UPS空载),然后根据启动程序启动UPS。UPS启动后,逐个接负荷(建议选择发电机容量为UPS容量的两倍)。
UPS电源与发电机匹配问题1:电源问题
UPS空载时的工作参数,特别是输入功率因数,对UPS与发电机的兼容性至关重要。
新设计的输入滤波器在降低电流谐波、提高满载功率因数方面有很好的效果。然而,在空载或非常小的负载条件下,通过电容引线可以得到非常低的功率因数,特别是那些设计为满足5%最大电流失真的滤波器。在正常情况下,当负载小于25%时,大多数UPS系统的输入滤波器都会引起功率因数的显著降低。然而,输入功率因数很少低于30%,一些新系统甚至达到了空载功率因数低于2%,接近理想的容性负载。
这种情况不影响UPS输出和临界负荷,市电变压器和输配电系统也不受影响。但是发电机是不同的。有经验的发电机工程师知道,当发电机有较大的电容性负载时,会出现异常工作。当连接到功率因数较低的负载(通常小于15%-20%的电容)时,发电机可能因系统不平衡而停机。这种在市电停电后驱动UPS系统负荷的紧急停机发电系统会造成灾难性的事故。
由于以下两个原因,停机会给临界负荷带来危险:
首先,发电机需要手动重启,必须在UPS电池放电结束前;
第二,发电机可能导致;过电压;在系统关机前,可能损坏电话设备、火灾报警系统、监控网络甚至UPS模块。更糟糕的是,事故发生后,很难分清责任、发现问题、纠正问题。UPS制造商表示,UPS系统测试良好,并指出其他地方的同一设备没有出现类似问题。发电机厂家表示是负荷问题,无法调整发电机解决问题。同时,用户工程师解释了自己的规格,希望两家厂商能兼容。要了解事故发生的原因以及如何避免事故(或者如何在关键应用中找到解决方案),首先需要了解发电机和负载之间的工作关系。
发电机组与UPS的匹配问题之二:滤波器
不间断电源系统的制造商和用户早已注意到发电机组与UPS之间的协调问题,特别是整流器对电源系统产生的电流谐波,如发电机组的电压调节器、UPS的同步电路等。药物的副作用非常明显。为此,UPS系统工程师设计了输入滤波器并将其应用于UPS中,成功地控制了UPS应用中的电流谐波。这些滤波器对UPS和发电机组的兼容性起着关键作用。
为了尽可能提高UPS系统的效率,UPS工程师最近对输入滤波器的功耗进行了改进。滤波效率的提高很大程度上取决于IGBT(绝缘栅晶体管)技术在UPS设计中的应用。IGBT逆变器的高效率导致了UPS的重新设计。输入滤波器在吸收一小部分有功功率的同时,可以吸收部分电流谐波。总之,减小了滤波器中电感因数与电容因数的比值,减小了UPS的体积,提高了效率。UPS领域的事情似乎已经解决了,但新的问题是UPS和发电机的兼容性又出现了,取代了原来的问题。
UPS电源与发电机匹配问题之三:谐振问题
大功率ups电源如何与发电机搭配
电容器自激问题可能会被其他电气条件(如串联谐振)加剧或掩盖。当发电机的欧姆值';s感应电抗和输入滤波器的欧姆值';电容电抗相互接近,系统电阻值小,会发生振荡,电压可能超过电力系统的额定值。新设计的UPS系统基本上是100%电容输入阻抗。500kVA UPS的电容为150kvar,功率因数接近于零。并联电感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的常规部件,这些部件都是电感式的。事实上,它们和滤波器的电容一起使得UPS整体上看起来是电容性的,并且UPS内部可能已经有一些振荡。再加上连接到UPS的输电线路的电容特性,整个系统的复杂性大大增加,超出了普通工程师的分析范围。
另外两个因素最近使得这些问题在关键应用中更为常见。首先,根据用户';数据处理要求高可靠性,计算机设备制造商在其设备中提供更多冗余电源输入。典型的计算机机柜现在有两条或更多的电源线。其次,设备管理人员要求系统支持在线维护,他们希望在UPS停机维护时,关键负荷也能得到保护。这两个因素增加了典型数据中心中UPS的安装数量,并降低了每个UPS的负载容量。但发电机的增加并没有跟上UPS的步伐。在设备管理人员看来,发电机通常是备用的,便于安排维修。此外,资金压力限制了一些大型项目中昂贵的大功率发电机组的数量。结果是每台发电机都搭载了更多的UPS,这是一种趋势,让UPS厂商喜怒无常。
UPS电源与发电机匹配问题之四:发电机与负载
发电机依靠电压调节器来控制输出电压。电压调节器检测三相输出电压,并将其平均值与所需电压值进行比较。调节器从发电机内部的辅助电源(通常是与主发电机同轴的小型发电机)获取能量,并将直流电传输到发电机转子的磁场励磁线圈。线圈电流的升降控制发电机定子线圈的旋转磁场,或电动势的大小。定子线圈的磁通量决定发电机的输出电压。
发电机定子线圈的内阻用Z表示,包括电感部分和电阻部分;转子励磁线圈控制的发电机电动势用交流电压源表示。假设负载是纯感性的,电流I正好滞后于电压U 90° 矢量图中的电相角。如果负载是纯电阻的,U和I的向量将重合或同相。事实上,大多数负载介于纯电阻和纯电感之间。通过定子线圈的电流引起的电压降由电压矢量I表示×Z。它实际上是两个较小的电压矢量之和,与I同相的电阻电压降和电感电压降90° 在前面。在这个例子中,它恰好与U。因为电动势必须等于发电机的电压降之和;s内阻和输出电压,即向量E=U和I的向量和×Z。电压调节器通过改变E值可以有效地控制电压U。
现在考虑一下,当使用纯电容性负载而不是纯电感性负载时,发电机的内部条件会发生什么变化。此时的电流正好与电感负载相反。电流I现在引导电压矢量U和内阻电压降矢量I×Z也处于相反的相位。然后是U和I的向量和×Z小于U。
由于与感性负载相同的电动势E在电容性负载中产生更高的发电机输出电压U,因此电压调节器必须显著降低旋转磁场。事实上,电压调节器可能没有足够的范围来完全调节输出电压。所有发电机的转子都在一个方向上连续激励,并包含一个永久磁场。即使电压调节器完全关闭,转子仍有足够的磁场为电容性负载充电并产生电压。这种现象被称为;自激";。自励的结果是电压调节器过压或停机,发电机的监控系统认为这是电压调节器故障(即;失磁)。任何一种情况都会导致发电机停机。连接到发电机输出的负载可以是独立的或并联的,这取决于自动开关柜的定时和设置。在某些应用中,UPS系统是断电期间连接到发电机的第一个负载。在其他情况下,UPS和机械负载同时连接。机械负载通常有一个启动接触器,断电后需要一定时间才能重合闸。有一个延迟来补偿UPS输入滤波电容器的感应电机负载。UPS本身有一段时间称为;软启动;循环,将负载从蓄电池转移到发电机,以增加其输入功率因数。但是,UPS输入滤波器不参与软启动过程。它们作为UPS的一部分连接到UPS的输入端。因此,在某些情况下,停电时首先连接到发电机输出的主负载是UPS的输入滤波器。它们是高电容性的(有时是纯电容性的)。
解决这个问题的办法显然是使用功率因数校正。实现这一点的方法有很多,大致如下:
安装自动开关柜,使电机负载在UPS前接通。某些开关柜可能无法实现此方法。此外,在维护期间,电厂工程师可能需要单独调试UPS和发电机。
添加永久无功电抗以补偿电容性负载,通常使用并联绕组电抗器,连接到EG或发电机输出并联板。这很容易实现,而且成本很低。但无论是高负荷还是低负荷,电抗器都会吸收电流,影响负荷功率因数。不管UPS的数量多少,反应器的数量总是固定的。
感应电抗器被添加到每个UPS上,以补偿UPS的容性电抗。在低负载情况下,接触器(可选)控制电抗器的输入。这种方法反应器精度较高,但数量大,安装和控制成本高。
在滤波电容器前安装接触器,负载低时断开。由于接触器的时间必须精确,控制比较复杂,只能在工厂安装。
哪种方法最好取决于现场情况和设备性能。
以上是UPS电源制造商每个人的总结[大功率UPS电源与发电机的匹配问题]对自激和振荡最好的防御是物理学的基本知识。这里要强调的一点是,当UPS连接到发电机时,只能连接一根带电导线和一根中性线。工程师应仔细确定UPS系统在所有负载条件下的功率因数特性。如果您有任何问题,请随时致电爱特威机房设备有限公司,我们的专业人员会请您认真回答。
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