UPS接發(fā)電機(jī)組的方法及注意事項(xiàng)

    隨著技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)的信息業(yè)務(wù)基本都離不開(kāi)可靠電力的保障，往往采用“市電+發(fā)電機(jī)組+大功率UPS”架構(gòu)的供電系統(tǒng)。但在實(shí)際使用過(guò)程中，由于種種原因，卻會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在市電異常的關(guān)鍵時(shí)刻，發(fā)電機(jī)組或UPS無(wú)法正常工作的情況，嚴(yán)重影響關(guān)鍵業(yè)務(wù)的安全運(yùn)營(yíng)。

導(dǎo)致問(wèn)題的多個(gè)因素

機(jī)房中的負(fù)載既有線性負(fù)載，也有大量的非線性負(fù)載，其中較典型的非線性負(fù)載就是UPS。要在緊急情況下確保UPS對(duì)業(yè)務(wù)設(shè)備的持續(xù)可靠供電，發(fā)電機(jī)組就必須適應(yīng)其非線性的特性。

艾默生網(wǎng)絡(luò)能源表示，當(dāng)發(fā)電機(jī)組與后端負(fù)載不匹配時(shí)，通常在發(fā)電機(jī)組的輸出電能質(zhì)量、檢測(cè)和控制等多個(gè)方面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，影響設(shè)備的正常工作。如果在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在異常狀況，就需要在對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢查的同時(shí)，仔細(xì)考慮一下它和后端負(fù)載之間是否匹配良好。

針對(duì)造成這種問(wèn)題的原因，艾默生網(wǎng)絡(luò)能源分析指出，對(duì)于大功率UPS和發(fā)電機(jī)組之間的匹配效果，主要是由這樣幾個(gè)因素決定。首先是設(shè)備容量。計(jì)算發(fā)電機(jī)組容量，不僅要考慮UPS的額定功率、蓄電池充電增加的功率、整機(jī)效率、功率因數(shù)等因素，還要考慮機(jī)房精密空調(diào)、照明、消防電梯等負(fù)載在啟動(dòng)或運(yùn)行所產(chǎn)生的沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)組造成的影響。其次是突加載。在發(fā)電機(jī)組突加載之后，其輸出電壓和頻率都會(huì)存在一個(gè)不斷調(diào)節(jié)、波動(dòng)振蕩的過(guò)程，而此時(shí)發(fā)電機(jī)組的瞬態(tài)響應(yīng)能力，則取決于發(fā)動(dòng)機(jī)類型、缸內(nèi)壓力、調(diào)速器特性、機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以及發(fā)電機(jī)類型、勵(lì)磁系統(tǒng)特性、AVR特性等因素。再次是無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)組通常是按照感性0.8功率因數(shù)的負(fù)載特性來(lái)設(shè)計(jì)的，對(duì)于帶容性負(fù)載的能力沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，故其帶容性負(fù)載特別是突加容性載的能力通常較弱。同時(shí)，UPS設(shè)備隨著整流器的啟停以及負(fù)載率的變化，對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響是不斷變化的，而且UPS系統(tǒng)采用的架構(gòu)不同帶來(lái)的影響也不同。最后是電流諧波。發(fā)電機(jī)組易受到非線性負(fù)載的影響，即在負(fù)載諧波電流的影響下，其電壓波形的失真會(huì)明顯大于變壓器，內(nèi)部損耗會(huì)明顯增大，導(dǎo)致繞組發(fā)熱，發(fā)電機(jī)AVR的檢測(cè)準(zhǔn)確度和控制效果會(huì)明顯變差。同時(shí)電壓和電流諧波還會(huì)對(duì)UPS的檢測(cè)和同步電路造成影響，并可能觸發(fā)某些保護(hù)動(dòng)作。

“對(duì)癥下藥”的解決方案

基于對(duì)大功率UPS和發(fā)電機(jī)組的相關(guān)特性進(jìn)行全面了解后，艾默生網(wǎng)絡(luò)能源據(jù)此給出了針對(duì)性的解決方案，從多個(gè)方面著手實(shí)現(xiàn)二者之間的合理匹配。

首先，需要盡可能詳細(xì)的了解負(fù)載信息，并據(jù)此對(duì)發(fā)電機(jī)組輸出功率進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯筮x型，在此前提下若能盡量達(dá)到60%~80%的負(fù)載率則對(duì)發(fā)電機(jī)組較為有利；盡可能選擇輸出阻抗小、瞬態(tài)響應(yīng)能力好的發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓勵(lì)磁調(diào)節(jié)，建議采用受諧波影響小的類型，如PMG永磁式發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)AVR的電壓檢測(cè)建議采用三相檢測(cè)取平均值的方式，而不是單相檢測(cè)，以提高電壓檢測(cè)的穩(wěn)定度，降低電壓波動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響；不同工作方式的發(fā)電機(jī)組，對(duì)非線性負(fù)載的帶載能力也會(huì)有所不同，如兩沖程柴油發(fā)電機(jī)組要優(yōu)于四沖程柴油發(fā)電機(jī)組；需要注意如果發(fā)電機(jī)組的控制器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也會(huì)造成與UPS不匹配；在投入U(xiǎn)PS時(shí)，若發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組電壓和頻率表的數(shù)值搖擺不穩(wěn)，適當(dāng)調(diào)低AVR的靈敏度旋鈕可能會(huì)解決問(wèn)題；為避免交流*信號(hào)影響發(fā)動(dòng)機(jī)電子調(diào)速器的性能，需將調(diào)速器的外殼良好接地，并對(duì)其轉(zhuǎn)速傳感信號(hào)采取良好的屏蔽措施；建議對(duì)發(fā)電機(jī)組采取分步的方式加載，加載順序原則上大負(fù)載先啟動(dòng)，小負(fù)載后啟動(dòng)。

其次，發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的出力，視在功率則主要取決于發(fā)電機(jī)的容量。所以發(fā)電機(jī)組在帶UPS等非線性負(fù)載時(shí)，只需增大發(fā)電機(jī)的容量，其瞬態(tài)特性就會(huì)大大的增強(qiáng)，而整臺(tái)機(jī)組的輸出有功功率并未增加。實(shí)踐證明，采用這種“小馬拉大車”的方式來(lái)解決UPS和發(fā)電機(jī)組的匹配問(wèn)題完全可行，并能為用戶節(jié)約一筆相對(duì)可觀的投入成本。

第三，要選擇更能適合發(fā)電機(jī)組特性的UPS，應(yīng)選擇輸入功率因數(shù)較高且電流諧波較小的UPS；對(duì)于濾波器在UPS空載或輕載時(shí)會(huì)導(dǎo)致其輸入側(cè)呈容性的特點(diǎn)，建議選用可提供針對(duì)性完善和優(yōu)化方案的品牌，如艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的HipulseU和NXL系列；如果UPS具備高速寬頻的整流器控制電路、旁路電壓/頻率保護(hù)范圍和逆變器同步速率現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)、Power-Walk-In延時(shí)啟動(dòng)、整流器緩啟動(dòng)、智能發(fā)電機(jī)模式等功能和特點(diǎn)，可更好地與發(fā)電機(jī)組相匹配。

第四，在低壓配電方面，可利用感性負(fù)載和容性負(fù)載特性互補(bǔ)，盡量使總負(fù)載的功率因數(shù)保持在感性0.9左右；通過(guò)自動(dòng)投切裝置，使空調(diào)等感性負(fù)載先于UPS接入；將各個(gè)ATS的自動(dòng)切換時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，以防止在市電切發(fā)電機(jī)供電時(shí)，所有負(fù)載同時(shí)啟動(dòng)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組輸出波動(dòng)過(guò)大或保護(hù)停機(jī)；避免無(wú)功補(bǔ)償柜對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行補(bǔ)償；在供電系統(tǒng)中使用成熟可靠的補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)行感性/容性無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理。

此外，值得注意的是，數(shù)據(jù)中心建成驗(yàn)收時(shí)的假負(fù)載測(cè)試通常使用的是阻性載，有一定參考價(jià)值，但無(wú)法完全模擬真實(shí)負(fù)載的工況，在無(wú)功和諧波等方面存在測(cè)試盲區(qū)。所以即使通過(guò)了嚴(yán)格的假負(fù)載測(cè)試，也不代表供電系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備之間就實(shí)現(xiàn)了完全匹配，仍然不能掉以輕心。