论证UPS与发电机组的匹配兼容性-第3页-北极星电源网

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2.2共振问题

电容自激问题可能被其他电气状态所加重或掩盖，如串联共振。当发电机感抗的欧姆值和输入滤波器容抗的欧姆值相互拉近，并且系统的电阻值较小时将产生振荡，电压可能超出电力系统的额定值。新近设计的UPS系统实质上为100%的电容性输入阻抗。一台500kVA的UPS可能有150kvar的电容和接近于0的功率因数。并联电感、串联扼流圈和输入隔离变压器是UPS的常规部件，这些部件都是感性的。事实上他们和滤波器的电容一起使UPS总体表现为容性，可能在UPS内部已经存在一些振荡。加上连到UPS的输电线的电容特性，整个系统的复杂性大为提高，超出了一般工程师所能分析的范围。

近来在关键应用中两个附加因素使得这些问题更普遍。首先，根据用户高可靠数据处理的要求，计算机设备厂商在其设备中更多地提供冗余电源输入。现在典型的计算机柜都带有两个或更多电源线。其次，设备经理要求系统支持在线维护，他们希望在UPS关机维护时关键负载也有保护。这两个因素使得典型数据中心UPS的安装数量增加，每台UPS的负载容量减少。但是发电机的增加没有与UPS保持一致。在设备经理的眼中发电机通常是备用的，容易安排维护。另外在一些大的项目中资金压力限制昂贵的大功率发电机组的数量。结果是每台发电机带更多的UPS，这是一个令UPS厂商高兴，发电机厂商烦恼的趋势。

对自激和振荡的最佳防卫是物理学的基本知识。工程师应仔细地确定UPS系统在所有负载条件下的功率因数特性。UPS设备安装后，业主应坚持全面的测试，在调试验收时仔细测量整个系统的工作参数。当发现问题时，最佳的方案是成立由厂商、工程师、承包商和业主组成的项目小组，对系统进行完全测试并找出解决办法。

3典型案例

以下是一个UPS和发电机兼容性问题的案例，一个在线服务供应商的新建数据中心在调试运行时发生的。它表明厂商、工程师和用户如何发现并解决问题的。

现场装有3套MGEUPS3000kVA系统，每一套由4台75kVAIGBT调宽调频模块组成，可扩展到6台。模块的设计负载率是65%，UPS模块配有输入隔离变压器和最大5%输入电流谐波滤波器。所有的模块分别连到两组发电机并联总线，每组总线有3台1600kW的发电机，可以扩展到6台。每台发电机都配有电子调压器。每条并联总线的电源转换计划是，在第一批负载接入前，等待两台发电机并联。第一批负载包含每套系统中的一台UPS和部分空调负载。

随着后续发电机的并入，与第一批相同的负载随后加入。在故障模式测试中操作员发现，带第一批负载的两台发电机中有一台故障时，另一台将出现过压报警并于2s后关机。但是第一批负载远低于一台发电机的容量，因为此时UPS的负载很轻。随即安排了进一步的测试，以确定UPS对单台发电机的影响。因为首先怀疑的是UPS的输入环节对调压器的*，因此测试的UPS不带负载，或UPS的逆变器关闭。测试装置包括直流电压和电流表，直接监测场激励线圈，因为这些参数由调压器控制，可以立即反映出调压器的动作。同时用发电机本身的仪表监测负载的功率(W)、电流电压(VA)、乏(var)。

首先用纯阻性负载进行测试以建立基准。它表明随着负载增加励磁电流和电压上升，如我们所预期。较大的负载电流在发电机内阻Z上产生较大的压降I×Z，必须克服它以保持输出电压U稳定。接着测试UPS对发电机的影响，每次增加一台。UPS不带负载，观察UPS整流器软启动过程。测试结果很明显调压器的动作和纯阻性负载时相反。接入两台UPS后，调压器已接近允许范围的边缘，再加一台使得发电机2s后进入过载状态。

此时注意单台750kVAUPS对应的负载值，它造成发电机关机实质上却没有真实负载，每台UPS接近230kvar的容抗使得功率因数为0。

由工程师、业主、承包商、供货商和厂商组成的项目小组，在考虑了所有的可能性后，选择了在每个容性负载上安装反应电抗器的方案。根据前面测试的数据，厂商为每台UPS设计了200kvar并联电抗器，并由接触器控制，承包商在现场将其与UPS的输入滤波器并联安装，工程师设计了外部控制电路，它测发电机的负载，仅当UPS由发电机供电且发电机的总负载低于一个(可调)设定值时，才允许电抗器接入。项目小组用修改后的UPS接入一台发电机重新测试。

这时电容的影响依然存在，电抗器只能平衡部分而不是全部电容。因此，随着UPS的增加，励磁电流慢慢减少，然而这并不会造成问题。因为6台UPS已超出一台发电机的容量，而调压器依然正常并控制着输出电压。

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