新聞主題	柴油發電機如何給UPS充電及匹配方案

 

柴油發電機與UPS配置的容量配比關系上，往往由于UPS的諧波反饋、負載電流突變等干擾，需要柴油發電機的容量為UPS最大負載量的2~3倍，同時還應考慮柴發所帶的其他負載的因素而決定其容量。例如每臺發電機組可帶電阻性負載，可一次性及分段承帶發電機組的功率的上限，如KC500GF康明斯發電機組可分二次（第一次280千瓦，第二次120千瓦）帶上總負苛400千瓦。遇上起動大型馬達及不間斷電源，我們還需要考慮瞬間電壓降及發電機可承受負載的承受能力。

 

一、非線性負載功率匹配

 

下面表1列出不帶濾波器的非線性負載，發電機可承受的能力：

表1 康明斯發電機組帶載能力

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

備注：額定功率附合GB/T2820-3及ISO8528-3。

此部份為發電機的最高非線性負載的能力，發電機內配備以下功能：

（1） AREP或PMG永磁發電機；

（2） 再加上三相r.m.s.值，AVR自動調壓板及2/3（pitch）節距。

（3） 能達到300%滿載電流量持續10秒及極強的非線性負載的能力。

 

UPS與柴油發電機接線圖

 

 

二、發電機組和UPS匹配錯誤的后果

1、發電機組的輸出電壓突然增高到440V以上，造成UPS損壞。

2、發電機組輸出頻率到50～60Hz，致使UPS保護動作。

3、發電機組出現嚴重的機械共振現象，柴油機出現有節奏的搖擺和聲音起伏，嚴重會損壞發電機的勵磁回路和調壓板。

4、UPS檢測到過電壓或過頻率而自動關斷整流器，由后備電池組逆變向負載供電，反復出現油機+蓄電池逆變切換供電。

 

柴油發電機組與UPS系統示意圖

 

 

三、選型案例

 

1、設備參數

 

以某項目的3臺400Vac/三相/50周/200kVA/170kW不間斷電源為例，送電模式為2臺并聯使用+1臺備用，12默充式，規劃UPS先后延時起動。

（1）負載能力：200kVA/170kW，0.8功率因素滯后。

（2）假定電池量：50%放光，UPS繼續帶全負載即200kVA。

（3）電池充電量：10%。

（4）起動大型負載：UPS放電令沖擊減小，對柴油發電機組承受25%沖擊。

 

2、負載計算

 

第一臺UPS投入時用電量：

瞬態（突增值）：57.9kVA/46.3kW@0.8功率因素滯后；穩態負載：231.6SkVA/196.8SkW@0.8功率因素滯后

第二臺UPS投入時用電量：

瞬態（突増值）：115.8kVA/92.6kW@0.8功率因素滯后；穩態負載：463.2SkVA/393.6SkW@0.8功率因素滯后

第三臺UPS投入時用電量只預留充電部份：-

瞬態（突增值）：11.OkVA/9.4kW@0.8功率因素滯后；穩態負栽：474.2SkVA/403.0SkW@0.8功率因素滯后

 

3、功率匹配方案

 

（1）發動機

可匹配一臺常載功率440KW柴油發動機

審測（a）“連續功率要求”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@轉速降-1.5%，復原0.3秒（滿足）

（2）交流發電機

① 可匹配一臺斯坦福發電機（880kVA）

審測（a）“連續功率要求”條件

775kVA>474.2kVA（持續功率（COP）滿足）

審測（b）“瞬間（突增）功率要求”條件

（115.8+USkVA）126.8 SkVA沖擊發電機，瞬間電壓降為?3%

（8U dyn<20%）（滿足）

② 可匹配一臺斯坦福發電機（775kVA）

審測（c）“非線性負載的能力"條件

（477SkVA8>474.2SkVA）非線性負載沖擊（滿足）

（3）最后選型：

440KW發動機配775KVA發電機，發電機加大了二級，基本功率（PRP）775kVA/440kW，限時運行功率（LPT）775kVA，508kW 。由于發電機組只帶負載（403/508=）79.3%，還有很大的負載空間（不含非線性負載），可接上如照明或馬達等負載。

 

綜述所述，柴油發電機與UPS連接時，存在著相互匹配問題，從發電機的外特性來看，影響其頻率和輸出電壓穩定的因素主要有兩個方面:負載電流的高次諧波成分；負載的瞬時啟動.傳統雙變換UPS的輸入功率因數只有0. 8，輸入電流的高次諧波高達30%以上，當使用柴油發電機為其供電時，必然會嚴重的影響油機頻率和輸出電壓的穩定 ，所以發電機的功率容量必須要高達UPS容量的2.5—3倍，才能保證系統正常運行。

 

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