Dizel generatorski set je uparen sa UPS-om

Ovaj članak analizira i objašnjava uticaj ulaznog faktora snage UPS-a i ulaznog filtera na generator struje kako biste razjasnili uzrok problema, a zatim pronašli rješenje.

1. Koordinacija između dizel agregata i UPS-a.

Proizvođači i korisnici sistema besprekidnog napajanja odavno su uočili probleme koordinacije između generatorskih setova i UPS-a, a posebno harmonika struje koje generišu ispravljači generišu na sistemima napajanja kao što su regulatori napona generatorskih setova i kola za sinhronizaciju UPS-a.Neželjeni efekti ovoga su vrlo očigledni.Stoga su inženjeri UPS sistema dizajnirali ulazni filter i primijenili ga na UPS, uspješno kontrolirajući strujne harmonike u UPS aplikaciji.Ovi filteri igraju ključnu ulogu u kompatibilnosti UPS-a i generatorskih setova.

Praktično svi ulazni filteri koriste kondenzatore i induktore da apsorbuju najrazornije harmonike struje na ulazu UPS-a.Dizajn ulaznog filtera uzima u obzir procenat maksimalno mogućeg ukupnog harmonijskog izobličenja svojstvenog UPS kolu i pod punim opterećenjem.Još jedna prednost većine filtera je poboljšanje faktora ulazne snage napunjenog UPS-a.Međutim, još jedna posljedica primjene ulaznog filtera je smanjenje ukupne efikasnosti UPS-a.Većina filtera troši oko 1% UPS snage.Dizajn ulaznog filtera uvijek traži ravnotežu između povoljnih i nepovoljnih faktora.

Kako bi što je više moguće poboljšali efikasnost UPS sistema, UPS inženjeri su nedavno napravili poboljšanja u potrošnji energije ulaznog filtera.Poboljšanje efikasnosti filtera u velikoj meri zavisi od primene IGBT (Insulated Gate Transistor) tehnologije u dizajnu UPS-a.Visoka efikasnost IGBT pretvarača dovela je do redizajna UPS-a.Ulazni filter može apsorbirati neke strujne harmonike dok apsorbuje mali dio aktivne snage.Ukratko, odnos induktivnih faktora prema kapacitivnim faktorima u filteru je smanjen, zapremina UPS-a je smanjena, a efikasnost je poboljšana.Čini se da su stvari na polju UPS-a riješene, ali se ponovo pojavila kompatibilnost novog problema sa generatorom, koji je zamijenio stari problem.

2. Problem rezonancije.

Problem samopobude kondenzatora može biti pogoršan ili maskiran drugim električnim uslovima, kao što je serijska rezonancija.Kada su omska vrijednost induktivne reaktanse generatora i omska vrijednost kapacitivne reaktanse ulaznog filtera blizu jedna drugoj, a vrijednost otpora sistema je mala, doći će do oscilacije i napon može premašiti nazivnu vrijednost snage sistem.Novo dizajnirani UPS sistem je u suštini 100% kapacitivna ulazna impedansa.UPS od 500kVA može imati kapacitet od 150kvar i faktor snage blizu nule.Shunt induktori, serijske prigušnice i ulazni izolacijski transformatori su konvencionalne komponente UPS-a, a sve ove komponente su induktivne.Zapravo, oni i kapacitet filtera zajedno čine da se UPS ponaša kapacitivno kao cjelina, a možda već postoje neke oscilacije unutar UPS-a.Zajedno sa kapacitivnim karakteristikama energetskih vodova povezanih na UPS, kompleksnost čitavog sistema je značajno povećana, izvan okvira analize običnih inženjera.

3. Dizel generatorski set i opterećenje.

Dizel agregati se oslanjaju na regulator napona za kontrolu izlaznog napona.Regulator napona detektuje trofazni izlazni napon i upoređuje njegovu prosječnu vrijednost sa potrebnom vrijednošću napona.Regulator dobija energiju iz pomoćnog izvora energije unutar generatora, obično malog generatora koaksijalnog s glavnim generatorom, i prenosi istosmjernu snagu na kalem pobude magnetskog polja rotora generatora.Struja zavojnice raste ili opada kako bi se kontroliralo rotirajuće magnetsko polje zavojnica statora generatora , ili veličina elektromotorne sile EMF.Magnetski tok zavojnice statora određuje izlazni napon generatora.

Unutrašnji otpor zavojnice statora dizel agregata predstavljen je sa Z, uključujući induktivne i otporne dijelove;elektromotorna sila generatora kojom upravlja kalem pobude rotora je predstavljena sa E putem izvora naizmjeničnog napona.Pod pretpostavkom da je opterećenje čisto induktivno, struja I zaostaje za naponom U za tačno 90° električnog faznog ugla u vektorskom dijagramu.Ako je opterećenje isključivo otporno, vektori U i I će se poklopiti ili će biti u fazi.Zapravo, većina opterećenja je između čisto otpornih i čisto induktivnih.Pad napona uzrokovan strujom koja prolazi kroz zavojnicu statora predstavljen je vektorom napona I×Z.To je zapravo zbir dva manja vektora napona, pada napona otpora u fazi sa I i pada napona induktora 90° naprijed.U ovom slučaju se dešava da je u fazi sa U. Zato što elektromotorna sila mora biti jednaka zbroju pada napona unutrašnjeg otpora generatora i izlaznog napona, odnosno vektorskoj sumi vektora E=U i I×Z.Regulator napona može efikasno kontrolisati napon U promjenom E.

Sada razmotrite šta se dešava sa unutrašnjim uslovima generatora kada se koristi čisto kapacitivno opterećenje umesto čisto induktivnog opterećenja.Struja u ovom trenutku je upravo suprotna od induktivnog opterećenja.Struja I sada vodi vektor napona U, a vektor pada napona unutrašnjeg otpora I×Z je također u suprotnoj fazi.Tada je vektorski zbir U i I×Z manji od U.

Budući da ista elektromotorna sila E kao kod induktivnog opterećenja proizvodi veći izlazni napon generatora U u kapacitivnom opterećenju, regulator napona mora značajno smanjiti rotirajuće magnetsko polje.Zapravo, regulator napona možda neće imati dovoljan domet da u potpunosti regulira izlazni napon.Rotori svih generatora su neprekidno pobuđeni u jednom smjeru i sadrže stalno magnetsko polje.Čak i ako je regulator napona potpuno zatvoren, rotor i dalje ima dovoljno magnetnog polja da napuni kapacitivno opterećenje i stvori napon.Ovaj fenomen se naziva "samopobuđenje".Rezultat samopobude je prenapon ili gašenje regulatora napona, a sistem za nadzor generatora smatra da je to kvar regulatora napona (tj. "gubitak pobude").Bilo koji od ovih uvjeta će uzrokovati zaustavljanje generatora.Opterećenje priključeno na izlaz generatora može biti nezavisno ili paralelno, ovisno o vremenu i postavci automatskog rasklopnog ormara.U nekim aplikacijama, UPS sistem je prvo opterećenje povezano na generator tokom nestanka struje.U drugim slučajevima, UPS i mehaničko opterećenje su povezani istovremeno.Mehaničko opterećenje obično ima kontaktor za pokretanje i potrebno je određeno vrijeme da se ponovo zatvori nakon nestanka struje.Postoji kašnjenje u kompenzaciji opterećenja induktivnog motora ulaznog filterskog kondenzatora UPS-a.Sam UPS ima vremenski period koji se naziva "meki start", koji prebacuje opterećenje sa baterije na generator kako bi se povećao faktor ulazne snage.Međutim, UPS ulazni filteri ne učestvuju u procesu mekog pokretanja.Oni su povezani na ulazni kraj UPS-a kao dio UPS-a.Stoga, u nekim slučajevima, glavno opterećenje koje je prvo povezano na izlaz generatora tokom nestanka struje je ulazni filter UPS-a.Visoko su kapacitivni (ponekad i čisto kapacitivni).

Rješenje ovog problema je očito korištenje korekcije faktora snage.Postoji mnogo načina da se to postigne, otprilike na sljedeći način:

1. Instalirajte automatski rasklopni ormar kako bi opterećenje motora bilo povezano prije UPS-a.Neki razvodni ormari možda neće moći implementirati ovu metodu.Pored toga, tokom održavanja, inženjeri postrojenja će možda morati odvojeno da otklone greške UPS-a i generatora.

2. Dodajte trajnu reaktivnu reaktanciju za kompenzaciju kapacitivnog opterećenja, obično koristeći prigušnicu s paralelnim namotajem, spojenu na EG ili izlaznu paralelnu ploču generatora.To je vrlo lako postići, a cijena je niska.Ali bez obzira na veliko ili malo opterećenje, reaktor uvijek apsorbira struju i utiče na faktor snage opterećenja.I bez obzira na broj UPS-a, broj reaktora je uvijek fiksan.

3. Ugradite induktivni reaktor u svaki UPS samo da biste kompenzirali kapacitivnu reaktanciju UPS-a.U slučaju malog opterećenja, kontaktor (opciono) kontroliše ulaz reaktora.Ova metoda reaktora je preciznija, ali je broj veliki, a cijena instalacije i upravljanja je visoka.

4. Instalirajte kontaktor ispred kondenzatora filtera i odspojite ga kada je opterećenje nisko.Budući da vrijeme kontaktora mora biti precizno, a upravljanje je složenije, može se instalirati samo u tvornici.

Koja je metoda najbolja zavisi od situacije na gradilištu i performansi opreme.

Ako želite da saznate više o dizel generatorima, dobrodošli da konsultujete Dingbo Power na e-mail dingbo@dieselgeneratortech.com, a mi ćemo vam biti na usluzi u bilo koje vreme.