Дизел генераторски сет је упарен са УПС-ом

Овај чланак анализира и објашњава утицај улазног фактора снаге УПС-а и улазног филтера на агрегат како би се разјаснио узрок проблема, а затим пронашао решење.

1. Координација између дизел агрегата и УПС-а.

Произвођачи и корисници система беспрекидног напајања одавно су приметили проблеме у координацији између генераторских сетова и УПС-а, а посебно хармонике струје које генеришу исправљачи генеришу на системима напајања као што су регулатори напона генераторских сетова и кола за синхронизацију УПС-а.Нежељени ефекти овога су веома очигледни.Стога су инжењери УПС система дизајнирали улазни филтер и применили га на УПС, успешно контролишући струјне хармонике у УПС апликацији.Ови филтери играју кључну улогу у компатибилности УПС-а и генераторских сетова.

Практично сви улазни филтери користе кондензаторе и индукторе да апсорбују најразорније хармонике струје на улазу УПС-а.Дизајн улазног филтера узима у обзир проценат максимално могућег укупног хармонијског изобличења својственог УПС колу и под пуним оптерећењем.Још једна предност већине филтера је побољшање фактора улазне снаге напуњеног УПС-а.Међутим, друга последица примене улазног филтера је смањење укупне ефикасности УПС-а.Већина филтера троши око 1% УПС снаге.Дизајн улазног филтера увек тражи равнотежу између повољних и неповољних фактора.

Да би што је више могуће побољшали ефикасност УПС система, УПС инжењери су недавно направили побољшања у потрошњи енергије улазног филтера.Побољшање ефикасности филтера у великој мери зависи од примене ИГБТ (Инсулатед Гате Трансистор) технологије у дизајну УПС-а.Висока ефикасност ИГБТ претварача довела је до редизајна УПС-а.Улазни филтер може да апсорбује неке струјне хармонике док апсорбује мали део активне снаге.Укратко, однос индуктивних фактора према капацитивним факторима у филтеру је смањен, запремина УПС-а је смањена, а ефикасност је побољшана.Чини се да су ствари на пољу УПС-а решене, али се поново појавила компатибилност новог проблема са генератором, замењујући стари проблем.

2. Проблем резонанције.

Проблем самопобуде кондензатора може бити погоршан или маскиран другим електричним условима, као што је серијска резонанца.Када су омска вредност индуктивне реактансе генератора и омска вредност капацитивне реактансе улазног филтера близу једна другој, а вредност отпора система је мала, доћи ће до осциловања и напон може премашити номиналну вредност снаге система.Ново дизајнирани УПС систем је у суштини 100% капацитивна улазна импеданса.УПС од 500кВА може имати капацитет од 150квар и фактор снаге близу нуле.Схунт индуктори, серијске пригушнице и улазни изолациони трансформатори су конвенционалне компоненте УПС-а, а све ове компоненте су индуктивне.У ствари, они и капацитет филтера заједно чине да се УПС понаша капацитивно као целина и можда већ постоје неке осцилације унутар УПС-а.Заједно са капацитивним карактеристикама енергетских водова повезаних на УПС, комплексност целог система је знатно повећана, изван оквира анализе обичних инжењера.

3. Дизел генераторски сет и оптерећење.

Дизел генераторски сетови се ослањају на регулатор напона за контролу излазног напона.Регулатор напона детектује трофазни излазни напон и упоређује његову просечну вредност са потребном вредношћу напона.Регулатор добија енергију из помоћног извора напајања унутар генератора, обично малог генератора коаксијалног са главним генератором, и преноси једносмерну струју на калем побуде магнетног поља ротора генератора.Струја завојнице расте или опада да би контролисала ротирајуће магнетно поље намотај статора генератора , или величина електромоторне силе ЕМФ.Магнетни флукс намотаја статора одређује излазни напон генератора.

Унутрашњи отпор намотаја статора агрегата дизел генератора је представљен са З, укључујући индуктивне и отпорне делове;електромоторна сила генератора којом управља калем побуде ротора је представљена са Е извором наизменичног напона.Под претпоставком да је оптерећење чисто индуктивно, струја И заостаје за напоном У за тачно 90° електричног фазног угла у векторском дијаграму.Ако је оптерећење чисто отпорно, вектори У и И ће се поклопити или ће бити у фази.У ствари, већина оптерећења је између чисто отпорних и чисто индуктивних.Пад напона изазван струјом која пролази кроз намотај статора представљен је вектором напона И×З.То је заправо збир два мања вектора напона, пада напона отпора у фази са И и пада напона индуктора 90° напред.У овом случају се дешава да је у фази са У. Пошто електромоторна сила мора бити једнака збиру пада напона унутрашњег отпора генератора и излазног напона, односно векторској суми вектора Е=У и И×З.Регулатор напона може ефикасно контролисати напон У променом Е.

Сада размотрите шта се дешава са унутрашњим условима генератора када се користи чисто капацитивно оптерећење уместо чисто индуктивног оптерећења.Струја у овом тренутку је управо супротна од индуктивног оптерећења.Струја И сада води вектор напона У, а вектор пада напона унутрашњег отпора И×З је такође у супротној фази.Тада је векторски збир У и И×З мањи од У.

Пошто иста електромоторна сила Е као у индуктивном оптерећењу производи већи излазни напон генератора У у капацитивном оптерећењу, регулатор напона мора значајно да смањи обртно магнетно поље.У ствари, регулатор напона можда нема довољно опсега да у потпуности регулише излазни напон.Ротори свих генератора су непрекидно побуђени у једном правцу и садрже стално магнетно поље.Чак и ако је регулатор напона потпуно затворен, ротор и даље има довољно магнетног поља да напуни капацитивно оптерећење и генерише напон.Овај феномен се назива "самоузбуђење".Резултат самопобуде је пренапон или гашење регулатора напона, а систем за надзор генератора сматра да је то квар регулатора напона (тј. „губитак побуде“).Било који од ових услова ће узроковати заустављање генератора.Оптерећење прикључено на излаз генератора може бити независно или паралелно, у зависности од времена и подешавања аутоматског расклопног ормара.У неким апликацијама, УПС систем је прво оптерећење повезано на генератор током нестанка струје.У другим случајевима, УПС и механичко оптерећење су повезани истовремено.Механичко оптерећење обично има стартни контактор и потребно је одређено време да се поново затвори након нестанка струје.Постоји кашњење у компензацији оптерећења индуктивног мотора улазног филтерског кондензатора УПС-а.Сам УПС има временски период који се назива "меки старт", који пребацује оптерећење са батерије на генератор да би повећао фактор улазне снаге.Међутим, УПС улазни филтери не учествују у процесу меког покретања.Они су повезани на улазни крај УПС-а као део УПС-а.Стога, у неким случајевима, главно оптерећење које је прво повезано на излаз генератора током нестанка струје је улазни филтер УПС-а.Они су високо капацитивни (понекад чисто капацитивни).

Решење овог проблема је очигледно коришћење корекције фактора снаге.Постоји много начина да се то постигне, отприлике на следећи начин:

1. Инсталирајте аутоматски расклопни ормар како би оптерећење мотора било повезано пре УПС-а.Неки разводни ормари можда неће моћи да имплементирају овај метод.Поред тога, током одржавања, инжењери постројења ће можда морати одвојено да отклоне грешке УПС-а и генератора.

2. Додајте трајну реактивну реактансу за компензацију капацитивног оптерећења, обично користећи реактор са паралелним намотајем, повезан са ЕГ или излазном паралелном плочом генератора.Ово је врло лако постићи, а цена је ниска.Али без обзира на велико или мало оптерећење, реактор увек апсорбује струју и утиче на фактор снаге оптерећења.И без обзира на број УПС-а, број реактора је увек фиксан.

3. Инсталирајте индуктивни реактор у сваки УПС да бисте само компензовали капацитивну реактанцију УПС-а.У случају малог оптерећења, контактор (опционо) контролише улаз реактора.Ова метода реактора је тачнија, али је број велики и трошкови инсталације и контроле су високи.

4. Инсталирајте контактор испред кондензатора филтера и искључите га када је оптерећење ниско.Пошто време контактора мора бити прецизно и управљање је компликованије, може се уградити само у фабрици.

Који метод је најбољи зависи од ситуације на локацији и перформанси опреме.

Ако желите да сазнате више о дизел генераторима, добродошли да консултујете Дингбо Повер путем е-поште дингбо@диеселгенератортецх.цом, а ми ћемо вам бити на услузи у било ком тренутку.