Дизель-генераторна установка сумісна з ДБЖ

У цій статті аналізується та пояснюється вплив коефіцієнта вхідної потужності ДБЖ і вхідного фільтра на генератор електроенергії щоб з’ясувати причину проблеми, а потім знайти рішення.

1. Координація між дизель-генераторною установкою та ДБЖ.

Виробники та користувачі систем безперебійного живлення давно помітили проблеми координації між генераторними установками та ДБЖ, особливо гармоніки струму, що генеруються випрямлячами, генеруються такими системами електроживлення, як регулятори напруги генераторних установок і схеми синхронізації ДБЖ.Негативні наслідки цього дуже очевидні.Тому системні інженери ДБЖ розробили вхідний фільтр і застосували його до ДБЖ, успішно контролюючи гармоніки струму в застосуванні ДБЖ.Ці фільтри відіграють ключову роль у сумісності ДБЖ і генераторних установок.

Практично всі вхідні фільтри використовують конденсатори та індуктори для поглинання найбільш руйнівних гармонік струму на вході ДБЖ.Конструкція вхідного фільтра враховує відсоток максимально можливого сумарного гармонійного спотворення, властивого ланцюгу ДБЖ і при повному навантаженні.Ще однією перевагою більшості фільтрів є підвищення коефіцієнта вхідної потужності навантаженого ДБЖ.Однак ще одним наслідком застосування вхідного фільтра є зниження загальної ефективності ДБЖ.Більшість фільтрів споживають близько 1% електроенергії ДБЖ.Конструкція вхідного фільтра завжди шукає баланс між сприятливими та несприятливими факторами.

Щоб максимально підвищити ефективність системи ДБЖ, інженери ДБЖ нещодавно покращили споживання електроенергії вхідним фільтром.Підвищення ефективності фільтра значною мірою залежить від застосування технології IGBT (транзистор з ізольованим затвором) у конструкції ДБЖ.Висока ефективність інвертора IGBT призвела до переробки ДБЖ.Вхідний фільтр може поглинати деякі гармоніки струму, одночасно поглинаючи невелику частину активної потужності.Коротше кажучи, співвідношення індуктивних факторів до ємнісних факторів у фільтрі зменшується, об’єм ДБЖ зменшується, а ефективність підвищується.Справи в галузі ДБЖ, здається, вирішено, але знову з'явилася сумісність нової проблеми з генератором, замінивши стару проблему.

2. Проблема резонансу.

Проблема самозбудження конденсатора може посилюватися або маскуватися іншими електричними умовами, такими як послідовний резонанс.Коли омічні значення індуктивного опору генератора та омічні значення ємнісного опору вхідного фільтра близькі одне до одного, а значення опору системи невелике, виникнуть коливання, і напруга може перевищити номінальне значення потужності система.Нова розроблена система ДБЖ, по суті, має 100% ємнісний вхідний опір.ДБЖ потужністю 500 кВА може мати ємність 150 кВар і коефіцієнт потужності, близький до нуля.Шунти індуктивності, послідовні дроселі та вхідні розділові трансформатори є звичайними компонентами ДБЖ, і всі ці компоненти є індуктивними.Фактично, вони та ємність фільтра разом змушують ДБЖ поводитись як ємнісний як ціле, і всередині ДБЖ вже можуть бути певні коливання.У поєднанні з ємнісними характеристиками ліній живлення, підключених до ДБЖ, складність усієї системи значно зростає, що виходить за межі аналізу звичайними інженерами.

3. Дизель-генераторна установка і навантаження.

Дизель-генераторні установки покладаються на регулятор напруги для контролю вихідної напруги.Регулятор напруги визначає вихідну трифазну напругу і порівнює її середнє значення з необхідним значенням напруги.Регулятор отримує енергію від допоміжного джерела живлення всередині генератора, як правило, невеликого генератора, коаксіального з основним генератором, і передає потужність постійного струму на котушку збудження магнітного поля ротора генератора.Струм котушки зростає або зменшується, щоб контролювати обертове магнітне поле котушка статора генератора , або величина ЕРС електрорушійної сили.Магнітний потік котушки статора визначає вихідну напругу генератора.

Внутрішній опір котушки статора дизель-генераторної установки представлено Z, включаючи індуктивну та резистивну частини;електрорушійна сила генератора, керована котушкою збудження ротора, представлена ​​E джерелом змінної напруги.Припускаючи, що навантаження є чисто індуктивним, струм I відстає від напруги U рівно на 90° електричного фазового кута на векторній діаграмі.Якщо навантаження чисто резистивне, то вектори U і I будуть збігатися або бути синфазними.Насправді більшість навантажень знаходяться між чисто резистивними та чисто індуктивними.Падіння напруги, викликане струмом, що проходить через котушку статора, представлено вектором напруги I×Z.Фактично це сума двох менших векторів напруги, падіння напруги опору в фазі з I та падіння напруги індуктивності на 90° вперед.У цьому випадку він знаходиться в фазі з U. Оскільки електрорушійна сила повинна дорівнювати сумі падіння напруги внутрішнього опору генератора та вихідної напруги, тобто векторній сумі вектора E=U і I×Z.Регулятор напруги може ефективно контролювати напругу U шляхом зміни E.

Тепер розглянемо, що відбувається з внутрішніми умовами генератора, коли використовується чисто ємнісне навантаження замість чисто індуктивного.Струм у цей момент прямо протилежний індуктивному навантаженню.Тепер струм I веде до вектора напруги U, а вектор падіння напруги внутрішнього опору I×Z також знаходиться в протилежній фазі.Тоді векторна сума U і I×Z менша U.

Оскільки така сама електрорушійна сила E, як і в індуктивному навантаженні, створює вищу вихідну напругу генератора U в ємнісному навантаженні, регулятор напруги повинен значно зменшити обертове магнітне поле.Насправді регулятор напруги може не мати достатнього діапазону для повного регулювання вихідної напруги.Ротори всіх генераторів постійно збуджуються в одному напрямку і містять постійне магнітне поле.Навіть якщо регулятор напруги повністю закритий, ротор все ще має достатньо магнітного поля для зарядки ємнісного навантаження та генерування напруги.Це явище називається «самозбудженням».Результатом самозбудження є перенапруга або відключення регулятора напруги, а система моніторингу генератора розцінює це як несправність регулятора напруги (тобто «втрату збудження»).Будь-яка з цих умов призведе до зупинки генератора.Навантаження, підключене до виходу генератора, може бути незалежним або паралельним, залежно від часу та налаштування шафи автоматичного перемикання.У деяких програмах система ДБЖ є першим навантаженням, підключеним до генератора під час збою живлення.В інших випадках ДБЖ і механічне навантаження підключаються одночасно.Механічне навантаження зазвичай має пусковий контактор, і для повторного замикання після збою живлення потрібен певний час.Існує затримка в компенсації навантаження індуктивного двигуна конденсатора вхідного фільтра ДБЖ.Сам ДБЖ має період часу, званий «м’яким пуском», який перемикає навантаження з батареї на генератор, щоб підвищити коефіцієнт споживаної потужності.Однак вхідні фільтри ДБЖ не беруть участь у процесі плавного пуску.Вони підключаються до вхідного кінця ДБЖ як частина ДБЖ.Тому в деяких випадках основним навантаженням, першим підключеним до виходу генератора при відключенні електроенергії, є вхідний фільтр ДБЖ.Вони відрізняються високою ємністю (іноді чисто ємнісними).

Рішення цієї проблеми, очевидно, полягає у використанні корекції коефіцієнта потужності.Існує багато способів досягти цього, приблизно такі:

1. Встановіть автоматичну комутаційну шафу, щоб навантаження двигуна було підключено перед ДБЖ.У деяких розподільних шафах цей метод може бути неможливим.Крім того, під час технічного обслуговування інженерам заводу може знадобитися окремо налагоджувати ДБЖ і генератори.

2. Додайте постійний реактивний опір для компенсації ємнісного навантаження, як правило, використовуючи реактор з паралельною обмоткою, підключений до паралельної плати виходу EG або генератора.Цього дуже легко досягти, а вартість невисока.Але незалежно від високого чи низького навантаження, реактор завжди поглинає струм і впливає на коефіцієнт потужності навантаження.І незалежно від кількості ДБЖ, кількість реакторів завжди фіксована.

3. Встановіть індуктивний реактор у кожному ДБЖ, щоб просто компенсувати ємнісний опір ДБЖ.У разі низького навантаження контактор (опція) контролює вхід реактора.Цей метод реактора є більш точним, але кількість велика, а вартість установки та контролю висока.

4. Встановіть контактор перед конденсатором фільтра і від’єднайте його при низькому навантаженні.Оскільки час контактора повинен бути точним, а управління більш складним, його можна встановити лише на заводі.

Який метод є найкращим, залежить від ситуації на місці та продуктивності обладнання.

Якщо ви хочете дізнатися більше про дизельні генератори, зверніться до Dingbo Power електронною поштою dingbo@dieselgeneratortech.com, і ми будемо до ваших послуг у будь-який час.