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發(fā)電機組與不間斷電源

柴油發(fā)電機組與UPS組成的電源系統(tǒng)對供電安全要求較高的部門正在廣泛采用，該系統(tǒng)不但要求柴油發(fā)電機組自動化程度高，更要求交流同步發(fā)電機必須適應(yīng)UPS這一非線性負載的特性，使其在無市電的情況下保證UPS對負載可靠供電。本文就發(fā)電機組與UPS配套中常出現(xiàn)的問題及克服辦法作一簡要介紹，以期用戶在選購、配套柴油發(fā)電機組時作為參考。

1 現(xiàn)代同步交流發(fā)電機現(xiàn)狀

與現(xiàn)代柴油發(fā)電機組配套的同步交流發(fā)電機包括引進和成套進口的有:新時代(史坦福)、利萊松馬、馬拉松、西門子等，由于性能及結(jié)構(gòu)的特點，普遍采用自勵恒壓型式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1(a)為自激式同步交流發(fā)電機，(b)為PMG(永磁發(fā)電機)激勵式同步交流發(fā)電機，它們的根本區(qū)別是:自激式的同步發(fā)電機從發(fā)電機的電樞繞組給AVR同時提供功率源及信號源，而PMG式AVR功率源從副勵磁機電樞繞組取得，發(fā)電機電樞繞組
只提供信號源，AVR功率輸出至勵磁機磁場繞組，并控制其電流，通過勵磁機電樞繞組、旋轉(zhuǎn)整流器、磁場繞組，使發(fā)電機輸出電壓保持穩(wěn)定。前者AVR的功率輸出受電樞繞組電勢波形的影響，而負載性質(zhì)特別是非線性負載對電樞繞組電勢波形的影響比較明顯；后者AVR的功率源取自于PMG的電樞繞組，與發(fā)電機電樞繞組的電勢波形畸變無關(guān)。

2 UPS與同步交流發(fā)電機互相影響

非線性負載——UPS對發(fā)電機的影響，在多篇文章中已從理論上進行了說明，因而這里不再復(fù)述。在應(yīng)用中，當柴油發(fā)電機組與UPS選型不合理時，常發(fā)生以下現(xiàn)象:

(1)發(fā)電機組輸出電壓振蕩:振蕩范圍高達額定電壓±(10%-20%)，當調(diào)整AVR達到時，振蕩仍大于2%。

(2)電流振蕩:在UPS負載穩(wěn)定的情況下，發(fā)電機輸出電流在±(20%—50%)范圍內(nèi)振蕩，且電流振蕩無法調(diào)整。

(3)頻率(轉(zhuǎn)速)振蕩:一般的情況下，頻率振蕩比電壓、電流振蕩范圍小，但影響比較大，導致UPS處于頻繁切換及非正常工作狀態(tài)。頻率振蕩一般在±5%以內(nèi)，柴油機由于負載有規(guī)律的忽大忽小，造成其工作也忽強忽弱，柴油發(fā)電機組振動加劇，加速機械磨損，甚至機件嚴重損壞。頻率振蕩特征之一，即柴油機工作噪聲有規(guī)律的忽大忽小，因此必須引起高度重視。

(4)UPS工作不正常:一是頻繁切換，當頻率、電壓振蕩變化超出UPS輸人工作范圍時，由蓄電池供電，而發(fā)電機在無UPS負載時陜復(fù)正常，隨即UPS又自動投入以至交錯進行；二是容易造成UPS旁路工作，對負載造成一定影響。

3 常規(guī)配置對發(fā)電機組的影響

根據(jù)UPS容量，一般配套發(fā)電機組的容量為UPS容量的2—2.5倍。而事實上，U1)S一般工作在50%～80%額定容量，而對發(fā)電機組來說，其發(fā)出的功率可能為額定容量的30%左右。這樣不但造成發(fā)電機組的容量不能充分利用，增加了設(shè)備的投資，造成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象，而且使發(fā)電機組更容易產(chǎn)生故障，增加了維護量，降低了發(fā)電機組的工作可靠性，其原因是:

(1)根據(jù)柴油機的特性，如果在小負荷下長期工作，氣缸內(nèi)溫度較低，正常進人氣缸內(nèi)的潤滑油不能燃燒，而燃油也不能充分燃燒，造成活塞環(huán)處、噴油嘴處積炭嚴重，氣缸磨損加劇，因而使上述部位加速故障的產(chǎn)生，使柴油機工作性能下降，排氣冒黑煙。

(2)柴油機處于30%額定負載以下，經(jīng)濟性變差。

綜合各種因素，發(fā)電機組要求負載必須在60%以上額定負載的情況下工作，對柴油機較為有利。

4 發(fā)電機組與UPS的配置

實際上UPS與發(fā)電機的功率比可在1:(1—2.5)之間配套，其關(guān)鍵是要考慮發(fā)電機組中現(xiàn)代同步交流發(fā)電機的激勵方式。

當采用圖1(a)中的發(fā)電機，其功率比至少應(yīng)為1:(2—2.5)，但仍不能排除發(fā)電機組不受UPS的影響，當采用圖(b)的PMG發(fā)電機時，功率比可取1:1，且能保證發(fā)電機組正常工作。

常見UPS一般在200kVA以下，而交流無刷發(fā)電機為PMG型式的一般為500kVA以上，但PMG可在任何容量的機型中裝配，同時需要更換AVR，因而在選型時必須認真考慮。

5 結(jié)語

在發(fā)電機組與UPS的配套中，其功率比可以做到1:1，而在發(fā)電機組的選型上，不但要考慮到功率配套適宜，更應(yīng)當了解發(fā)電機的勵磁型式，以便能適應(yīng)UPS(非線性負載)而正常工作