| 摘要：随着科学技术的发展,UPS在各行各业得到了广泛的应用,若电源系统长期供电不间断,单靠UPS是不够的,要有一套完整的电源供电系统(由高压、低压和UPS等组成)才能实现。如果系统配备合理,再进行科学的管理及维护,保证电源供电质量及负载电源“零”中断是可以做到的。为此本刊从今年1月份开始对电源系统每个环节的设备运行、管理及维护进行讲座,供业内同行参考。 |
①UPS负载
UPS作为整流性设备,在采用单相或三相不控或相控整流时,输入因整流后直流母线滤波电容的存在,输入电流呈瞬间脉动大电流特征,内部包含大量谐波电流,比如三相6脉冲整流器输入电流含有的较低次谐波(5,7,11,13次),谐波电流含量高达30%～35%。如果是电网,由于容量大,输出等效内阻很低,电流的波动不会对输入电压造成影响。但对于柴油发电机组,其内阻远比电网大得多,UPS的输入谐波电流就会引起油机输出的谐波电压。尤其是非线性负载较大而油机容量又较小时,这种危害就更明显。
UPS的整流器若是采用带PFC功能的IGBT高频整流器时,其输入电流的谐波含量较少,对油机的影响相对较小。
由于UPS对于油机而言是非线性负载,因此会导致油机输出端产生谐波。为UPS选配油机容量时,为了降低整流器谐波电流对油机的影响,需要选油机容量大于运行的整流器的容量。
②UPS整流器对柴油发电机组的影响及对策
·负载的阶跃变化
当电气系统连接到发电机组时,沉重的负载将在发电机组上形成较大的冲击电流,严重时将引起发电机组停机。为了避免这种现象,由发电机供电的主要UPS必须配备保证整流器渐进起动的装置,电流的爬升过程会持续一段时间(数秒或十秒级时间,厂家不同,时间设置不同)。此外,当市电←→油机供电时,整流器可以逐次开机,避免发电机组受大电流冲击出现异常。
·谐波
谐波电流除了在定子绕组产生铜损外,电流形成的高频磁场在转子绕组上感应出高频电流,由于趋肤效应,高频电流使转子严重发热。此外,高频的谐波电流产生的磁场与转子的磁场不同步,产生高频振动影响电机寿命。发电机更容易受到非线性负载的影响是因为发电机的次瞬态电抗。实践中,油机带UPS时由于谐波干扰主要表现在以下几种情况:
发电机组在出现频率或电压异常的同时出现严重的机械共振现象。油机出现有节奏的摇摆和声音起伏,严重时还出现损坏发电机的励磁回路和AVR(自动电压调节器);
UPS因检测到过电压或过频率而自动关断整流器,由后备蓄电池组向负载放电或从旁路直接向负载供电;
发电机组超转速引起停机保护,导致市电停电后机组无法正常工作。
为解决谐波对于发电机组的干扰,UPS应具有良好的交流输入谐波抑制技术,UPS应具备功率缓启和分时启动功能。UPS和油机匹配较好、运行较稳定的整流和谐波治理技术包括:IGBT整流、12脉冲整流+11次谐波滤波器、有源滤波器+无源滤波器+相控整流、6脉冲整流+5次谐波滤波器等。从源头治理谐波可极大地减轻发电机组的运行压力,性价比好,可靠性高。除了合理选择具有良好输入特性的UPS之外,应尽量避免让UPS处于空载或低载的工作状态。
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