Dizel generatorski set odgovara UPS-u

Ovaj članak analizira i objašnjava utjecaj faktora ulazne snage UPS-a i ulaznog filtra na generator struje kako bi se razjasnio uzrok problema, a zatim pronašlo rješenje.

1. Koordinacija između dizel agregata i UPS-a.

Proizvođači i korisnici sustava besprekidnog napajanja odavno su primijetili probleme s koordinacijom između generatorskih setova i UPS-a, posebno strujni harmonici koje generiraju ispravljači generiraju se na sustavima napajanja kao što su regulatori napona generatorskih setova i sinkronizacijski krugovi UPS-a.Štetni učinci ovoga vrlo su očiti.Stoga su inženjeri UPS sustava dizajnirali ulazni filtar i primijenili ga na UPS, uspješno kontrolirajući strujne harmonike u UPS aplikaciji.Ovi filtri igraju ključnu ulogu u kompatibilnosti UPS-a i generatora.

Gotovo svi ulazni filtri koriste kondenzatore i induktore za apsorbiranje najdestruktivnijih harmonika struje na ulazu UPS-a.Dizajn ulaznog filtra uzima u obzir postotak maksimalnog mogućeg ukupnog harmonijskog izobličenja svojstvenog krugu UPS-a i pod punim opterećenjem.Još jedna prednost većine filtara je poboljšanje faktora ulazne snage opterećenog UPS-a.Međutim, još jedna posljedica primjene ulaznog filtra je smanjenje ukupne učinkovitosti UPS-a.Većina filtara troši oko 1% snage UPS-a.Dizajn ulaznog filtra uvijek traži ravnotežu između povoljnih i nepovoljnih čimbenika.

Kako bi što više poboljšali učinkovitost UPS sustava, inženjeri UPS-a nedavno su napravili poboljšanja u potrošnji energije ulaznog filtra.Poboljšanje učinkovitosti filtera uvelike ovisi o primjeni IGBT (Tranzistor s izoliranim vratima) tehnologije u dizajnu UPS-a.Visoka učinkovitost IGBT pretvarača dovela je do redizajna UPS-a.Ulazni filtar može apsorbirati neke harmonike struje dok apsorbira mali dio aktivne snage.Ukratko, smanjuje se omjer induktivnih i kapacitivnih faktora u filtru, smanjuje se volumen UPS-a, a učinkovitost se poboljšava.Čini se da su stvari na polju UPS-a riješene, ali ponovno se pojavila kompatibilnost novog problema s generatorom koji je zamijenio stari problem.

2. Problem rezonancije.

Problem samopobude kondenzatora može biti pogoršan ili prikriven drugim električnim uvjetima, kao što je serijska rezonancija.Kada su omska vrijednost induktivne reaktancije generatora i omska vrijednost kapacitivne reaktancije ulaznog filtra blizu jedna drugoj, a vrijednost otpora sustava je mala, doći će do oscilacija i napon može premašiti nazivnu vrijednost snage sustav.Novodizajnirani UPS sustav je u biti 100% kapacitivne ulazne impedancije.UPS od 500 kVA može imati kapacitet od 150 kvar i faktor snage blizu nule.Shunt induktori, serijske prigušnice i ulazni izolacijski transformatori su konvencionalne komponente UPS-a, a sve te komponente su induktivne.Zapravo, oni i kapacitet filtra zajedno čine da se UPS kao cjelina ponaša kapacitivno, a možda već postoje neke oscilacije unutar UPS-a.Zajedno s kapacitivnim karakteristikama energetskih vodova spojenih na UPS, složenost cijelog sustava je znatno povećana, izvan opsega analize običnih inženjera.

3. Diesel agregat i opterećenje.

Diesel generatorski setovi oslanjaju se na regulator napona za kontrolu izlaznog napona.Regulator napona detektira trofazni izlazni napon i uspoređuje njegovu prosječnu vrijednost s potrebnom vrijednošću napona.Regulator dobiva energiju iz pomoćnog izvora energije unutar generatora, obično malog generatora koaksijalnog s glavnim generatorom, i prenosi istosmjernu snagu na uzbudni svitak magnetskog polja rotora generatora.Struja zavojnice raste ili opada kako bi kontrolirala rotirajuće magnetsko polje zavojnica statora generatora , odnosno veličina elektromotorne sile EMF.Magnetski tok zavojnice statora određuje izlazni napon generatora.

Unutarnji otpor zavojnice statora dizelskog generatorskog agregata predstavljen je sa Z, uključujući induktivne i otporne dijelove;elektromotorna sila generatora upravljana uzbudnim svitkom rotora prikazana je s E izvorom izmjeničnog napona.Uz pretpostavku da je opterećenje čisto induktivno, struja I zaostaje za naponom U za točno 90° električnog faznog kuta u vektorskom dijagramu.Ako je opterećenje čisto otporno, vektori U i I će se podudarati ili biti u fazi.Zapravo, većina opterećenja je između čisto otpornih i čisto induktivnih.Pad napona uzrokovan strujom koja prolazi kroz svitak statora predstavljen je vektorom napona I×Z.To je zapravo zbroj dvaju manjih vektora napona, otpornog pada napona u fazi s I i pada napona induktora 90° ispred.U ovom slučaju događa se da je u fazi s U. Budući da elektromotorna sila mora biti jednaka zbroju pada napona unutarnjeg otpora generatora i izlaznog napona, odnosno vektorskom zbroju vektora E=U i I×Z.Regulator napona može učinkovito kontrolirati napon U promjenom E.

Sada razmotrite što se događa s unutarnjim uvjetima generatora kada se koristi čisto kapacitivno opterećenje umjesto čisto induktivnog opterećenja.Struja je u ovom trenutku upravo suprotna od induktivnog opterećenja.Struja I sada vodi vektor napona U, a vektor pada napona unutarnjeg otpora I×Z također je u suprotnoj fazi.Tada je vektorski zbroj U i I×Z manji od U.

Budući da ista elektromotorna sila E kao u induktivnom opterećenju proizvodi veći izlazni napon generatora U u kapacitivnom opterećenju, regulator napona mora značajno smanjiti okretno magnetsko polje.Zapravo, regulator napona možda nema dovoljan raspon za potpunu regulaciju izlaznog napona.Rotori svih generatora su kontinuirano pobuđeni u jednom smjeru i sadrže stalno magnetsko polje.Čak i ako je regulator napona potpuno zatvoren, rotor još uvijek ima dovoljno magnetskog polja za punjenje kapacitivnog opterećenja i stvaranje napona.Taj se fenomen naziva "samopobuda".Posljedica samouzbude je prenapon ili gašenje regulatora napona, a nadzorni sustav generatora to smatra kvarom regulatora napona (tj. „gubitak pobude“).Bilo koji od ovih uvjeta uzrokovat će zaustavljanje generatora.Opterećenje spojeno na izlaz generatora može biti neovisno ili paralelno, ovisno o vremenu i postavci automatskog sklopnog ormarića.U nekim je primjenama UPS sustav prvo opterećenje spojeno na generator tijekom nestanka struje.U drugim slučajevima, UPS i mehaničko opterećenje spojeni su istodobno.Mehaničko opterećenje obično ima kontaktor za pokretanje, a nakon nestanka struje potrebno je određeno vrijeme za ponovno zatvaranje.Postoji kašnjenje u kompenzaciji opterećenja induktivnog motora kondenzatora ulaznog filtera UPS-a.Sam UPS ima vremenski period koji se naziva "soft start", koji prebacuje opterećenje s baterije na generator kako bi se povećao faktor ulazne snage.Međutim, UPS ulazni filtri ne sudjeluju u procesu laganog pokretanja.Spojeni su na ulazni kraj UPS-a kao dio UPS-a.Stoga, u nekim slučajevima, glavno opterećenje prvo spojeno na izlaz generatora tijekom nestanka struje je ulazni filter UPS-a.Visoko su kapacitivni (ponekad čisto kapacitivni).

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

1. Instalirajte automatski rasklopni ormar kako bi se motorno opterećenje spojilo prije UPS-a.Neki razvodni ormari možda neće moći implementirati ovu metodu.Osim toga, tijekom održavanja, inženjeri postrojenja će možda trebati odvojeno otklanjati pogreške UPS-a i generatora.

2. Dodajte stalnu reaktivnu reaktanciju za kompenzaciju kapacitivnog opterećenja, obično koristeći reaktor s paralelnim namotajem, spojen 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 utječe na faktor snage opterećenja.I bez obzira na broj UPS-a, broj reaktora je uvijek fiksan.

3. Instalirajte induktivni reaktor u svaki UPS samo da kompenzirate kapacitivnu reaktanciju UPS-a.U slučaju niskog opterećenja, kontaktor (opcija) kontrolira ulaz reaktora.Ova metoda reaktora je točnija, ali je broj velik, a troškovi instalacije i kontrole visoki.

4. Ugradite sklopnik ispred kondenzatora filtera i odspojite ga kada je opterećenje nisko.Budući da vrijeme kontaktora mora biti precizno, a upravljanje kompliciranije, može se ugraditi samo u tvornici.

Koja je metoda najbolja ovisi o situaciji na gradilištu i performansama opreme.

Ako želite saznati više o dizelskim generatorima, slobodno se obratite tvrtki Dingbo Power putem e-pošte na dingbo@dieselgeneratortech.com, a mi ćemo vam biti na usluzi u bilo kojem trenutku.