Genset Diesel Cocok Dengan UPS

Artikel ini menganalisis dan menjelaskan dampak faktor daya input UPS dan filter input pada pembangkit listrik untuk memperjelas penyebab masalah, dan kemudian menemukan solusi.

1. Koordinasi antara genset diesel dan UPS.

Produsen dan pengguna sistem catu daya tak terputus telah lama memperhatikan masalah koordinasi antara genset dan UPS, terutama harmonisa arus yang dihasilkan oleh penyearah yang dihasilkan pada sistem catu daya seperti pengatur tegangan genset dan rangkaian sinkronisasi UPS.Efek buruk dari ini sangat jelas.Oleh karena itu, insinyur sistem UPS merancang filter input dan menerapkannya ke UPS, berhasil mengendalikan harmonik arus dalam aplikasi UPS.Filter ini memainkan peran kunci dalam kompatibilitas UPS dan genset.

Hampir semua filter input menggunakan kapasitor dan induktor untuk menyerap harmonisa arus yang paling merusak pada input UPS.Desain filter input memperhitungkan persentase distorsi harmonik total maksimum yang mungkin terjadi pada sirkuit UPS dan di bawah beban penuh.Manfaat lain dari kebanyakan filter adalah untuk meningkatkan faktor daya input dari UPS yang dimuat.Namun, konsekuensi lain dari penerapan filter input adalah mengurangi efisiensi UPS secara keseluruhan.Kebanyakan filter mengkonsumsi sekitar 1% dari daya UPS.Desain filter input selalu mencari keseimbangan antara faktor-faktor yang menguntungkan dan tidak menguntungkan.

Untuk meningkatkan efisiensi sistem UPS sebanyak mungkin, insinyur UPS baru-baru ini melakukan perbaikan dalam konsumsi daya filter input.Peningkatan efisiensi filter sangat bergantung pada penerapan teknologi IGBT (Insulated Gate Transistor) pada desain UPS.Efisiensi tinggi dari inverter IGBT telah menyebabkan desain ulang UPS.Filter input dapat menyerap beberapa harmonisa arus sambil menyerap sebagian kecil dari daya aktif.Singkatnya, rasio faktor induktif terhadap faktor kapasitif dalam filter berkurang, volume UPS berkurang, dan efisiensi ditingkatkan.Hal-hal di bidang UPS tampaknya telah diselesaikan, tetapi kompatibilitas masalah baru dengan generator muncul lagi, menggantikan masalah lama.

2. Masalah resonansi.

Masalah eksitasi diri kapasitor dapat diperburuk atau ditutupi oleh kondisi listrik lainnya, seperti resonansi seri.Ketika nilai ohmik reaktansi induktif generator dan nilai ohmik reaktansi kapasitif filter input berdekatan satu sama lain, dan nilai resistansi sistem kecil, osilasi akan terjadi, dan tegangan dapat melebihi nilai pengenal daya. sistem.Sistem UPS yang baru dirancang pada dasarnya adalah impedansi input kapasitif 100%.UPS 500kVA mungkin memiliki kapasitansi 150kvar dan faktor daya mendekati nol.Induktor shunt, choke seri, dan transformator isolasi input adalah komponen konvensional UPS, dan semua komponen ini bersifat induktif.Faktanya, mereka dan kapasitansi filter bersama-sama membuat UPS berperilaku kapasitif secara keseluruhan, dan mungkin sudah ada beberapa osilasi di dalam UPS.Ditambah dengan karakteristik kapasitif dari saluran listrik yang terhubung ke UPS, kompleksitas seluruh sistem sangat meningkat, di luar cakupan analisis insinyur biasa.

3. Genset dan beban diesel.

Genset diesel mengandalkan regulator tegangan untuk mengontrol tegangan output.Regulator tegangan mendeteksi tegangan keluaran tiga fasa dan membandingkan nilai rata-ratanya dengan nilai tegangan yang diperlukan.Regulator memperoleh energi dari sumber daya tambahan di dalam generator, biasanya koaksial generator kecil dengan generator utama, dan mentransmisikan daya DC ke kumparan eksitasi medan magnet rotor generator.Arus kumparan naik atau turun untuk mengontrol medan magnet berputar dari kumparan stator generator , atau ukuran gaya gerak listrik EMF.Fluks magnet dari kumparan stator menentukan tegangan keluaran generator.

Resistansi internal dari kumparan stator dari genset diesel diwakili oleh Z, termasuk bagian induktif dan resistif;gaya gerak listrik generator yang dikendalikan oleh kumparan eksitasi rotor diwakili oleh E oleh sumber tegangan AC.Dengan asumsi bahwa beban adalah induktif murni, arus I tertinggal dari tegangan U dengan tepat 90° sudut fasa listrik dalam diagram vektor.Jika bebannya murni resistif, vektor U dan I akan berhimpitan atau sefasa.Faktanya, sebagian besar beban berada di antara resistif murni dan induktif murni.Penurunan tegangan yang disebabkan oleh arus yang melewati kumparan stator diwakili oleh vektor tegangan I × Z.Ini sebenarnya adalah jumlah dari dua vektor tegangan yang lebih kecil, tegangan resistansi turun sefasa dengan I dan tegangan induktor turun 90° ke depan.Dalam hal ini, kebetulan sefasa dengan U. Karena gaya gerak listrik harus sama dengan jumlah jatuh tegangan dari resistansi internal generator dan tegangan keluaran, yaitu jumlah vektor dari vektor E=U dan I×Z.Regulator tegangan dapat secara efektif mengontrol tegangan U dengan mengubah E.

Sekarang perhatikan apa yang terjadi pada kondisi internal generator ketika beban kapasitif murni digunakan daripada beban induktif murni.Arus saat ini hanya kebalikan dari beban induktif.Arus I sekarang memimpin vektor tegangan U, dan vektor penurunan tegangan resistansi internal I × Z juga dalam fase yang berlawanan.Maka jumlah vektor U dan I×Z lebih kecil dari U.

Karena gaya gerak listrik E yang sama seperti pada beban induktif menghasilkan tegangan keluaran generator U yang lebih tinggi pada beban kapasitif, pengatur tegangan harus secara signifikan mengurangi medan magnet yang berputar.Faktanya, regulator tegangan mungkin tidak memiliki jangkauan yang cukup untuk mengatur tegangan output sepenuhnya.Rotor dari semua generator terus-menerus bersemangat dalam satu arah dan mengandung medan magnet permanen.Bahkan jika pengatur tegangan tertutup penuh, rotor masih memiliki medan magnet yang cukup untuk mengisi beban kapasitif dan menghasilkan tegangan.Fenomena ini disebut "self-excitation".Hasil dari self-excitation adalah tegangan lebih atau shutdown regulator tegangan, dan sistem pemantauan generator menganggapnya sebagai kegagalan regulator tegangan (yaitu, "kehilangan eksitasi").Salah satu dari kondisi ini akan menyebabkan generator berhenti.Beban yang terhubung ke output generator mungkin independen atau paralel, tergantung pada waktu dan pengaturan kabinet switching otomatis.Dalam beberapa aplikasi, sistem UPS adalah beban pertama yang terhubung ke generator saat listrik padam.Dalam kasus lain, UPS dan beban mekanis terhubung secara bersamaan.Beban mekanis biasanya memiliki kontaktor awal, dan membutuhkan waktu tertentu untuk menutup kembali setelah kegagalan daya.Ada penundaan dalam mengkompensasi beban motor induktif dari kapasitor filter input UPS.UPS itu sendiri memiliki periode waktu yang disebut "soft start", yang memindahkan beban dari baterai ke generator untuk meningkatkan faktor daya inputnya.Namun, filter input UPS tidak berpartisipasi dalam proses soft-start.Mereka terhubung ke ujung input UPS sebagai bagian dari UPS.Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, beban utama yang pertama kali dihubungkan ke output generator saat listrik padam adalah filter input UPS.Mereka sangat kapasitif (kadang-kadang murni kapasitif).

Solusi untuk masalah ini jelas menggunakan koreksi faktor daya.Ada banyak cara untuk mencapainya, kira-kira sebagai berikut:

1. Pasang kabinet sakelar otomatis untuk menghubungkan beban motor sebelum UPS.Beberapa lemari sakelar mungkin tidak dapat menerapkan metode ini.Selain itu, selama pemeliharaan, teknisi pabrik mungkin perlu men-debug UPS dan generator secara terpisah.

2. Tambahkan reaktansi reaktif permanen untuk mengkompensasi beban kapasitif, biasanya menggunakan reaktor belitan paralel, terhubung ke papan paralel keluaran EG atau generator.Ini sangat mudah dicapai, dan biayanya rendah.Namun baik pada beban tinggi maupun beban rendah, reaktor selalu menyerap arus dan mempengaruhi faktor daya beban.Dan terlepas dari jumlah UPS, jumlah reaktor selalu tetap.

3. Pasang reaktor induktif di setiap UPS untuk mengimbangi reaktansi kapasitif UPS.Dalam kasus beban rendah, kontaktor (opsional) mengontrol masukan reaktor.Metode reaktor ini lebih akurat, tetapi jumlahnya besar dan biaya pemasangan dan pengendaliannya tinggi.

4. Pasang kontaktor di depan kapasitor filter dan lepaskan saat beban rendah.Karena waktu kontaktor harus tepat dan kontrolnya lebih rumit, maka hanya bisa dipasang di pabrik.

Metode mana yang terbaik tergantung pada situasi di lokasi dan kinerja peralatan.

Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang generator diesel, selamat datang untuk berkonsultasi dengan Dingbo Power melalui email dingbo@dieselgeneratortech.com, dan kami akan siap melayani Anda kapan saja.