艾默生网络能源公司         李成章
　　
　　摘要提出了柴油发电机组与UPS并机供电系统的容量匹配问题，分析了导致发电机组工作异常的主要原因，对其问题的解决进行了阐述。
　　
　　在空管系统的供电系统中,常采用由“市电+发电机+电力稳压器+UPS并机系统”所组成的供电系统的设计方案。在选用110kVA的柴油发电机来向处于轻载运行条件下的80kVA“1+1”UPS并机供电系统供电时,不但无法使发电机组进入正常的工作状态,还可能导致“1+1”UPS并机系统出现输出停电的故障状态。在解决UPS并机供电系统与备用发电机之间的容量匹配问题时,常倾向于将6脉冲整流型UPS所产生的电流谐波污染(THDI约为32%)归结为导致必须增大发电机的输出功率的唯一根源。在UPS供电系统的设计中,常采用增大发电机输出功率的办法来解决此问题,从而导致机房建设成本的增加。相关的统计和分析表明,可能导致发电机容量增大的因素有:UPS所产生的电流谐波污染和电压谐波污染;电力稳压器所产生的启动浪涌电流。相关的测试数据表明，导致发电机组异常工作的主要原因是来自电力稳压器的开机启动浪涌电流,而不是来自UPS并机系统的输入电流或谐波电流。
　　
　　1 空管系统的UPS供电系统的配置方案
　　
　　鉴于空管系统中所用的市电电源的电压波动范围较大的情况,为改善UPS供电系统的运行环境和可靠性,常采用由“市电+发电机+电力稳压器+UPS并机系统”所组成的UPS供电系统的设计方案。由市电电源+110kVA柴油发电机+由S1、S2、S3等三个手动输入电源主开关所构成的具有“三选一”输入切换功能的切换开关组+80kVA“1+1”UPS冗余并机系统所组成的供电系统,如图1所示。在UPS的输入配电柜上,分别配置有如下输出开关:80kVA“1+1”UPS冗余供电系统供电的断路器开关;照明及机房用插座电源供电的断路器开关;空调系统(5台5P空调、3台3P空调和5台1.5P空调)供电的断路器开关;照明和其它的备用电源所配置的断路器开关。

　　
　　根据民航系统的行业惯例,为确保不会出现因输入电源的电压波动过大而影响UPS正常运行的事件发生,还在每台80kVAUPS单机的输入端上分别配置有1台100kVA的三相伺服电机调控型的电力稳压器。这种全自动、有偿调控式的稳压器的主要电气参数为
　　
　　(1)输入电压范围为380V±20%;
　　
　　(2)输出电压的调压范围为380V(±1%～±5%);
　　
　　(3)自动调压的响应速率为25V/s左右;
　　
　　(4)效率>98%。
　　
　　所选用的UPS是9315系列的6脉冲整流型的80kVAUPS(带输出隔离变压器的在线双变换式UPS)。
　　
　　用户在工作实践中发现:当市电供电正常时,这种80kVA“1+1”UPS冗余并机可确保后接负载的正常运行。然而,当遇到市电供电中断时,UPS的输入电源改由110kVA的柴油发电机来供电时,不仅会出现因发电机的输出异常(电压/频率波动过大)而无法将其正常地投入到UPS的输入供电端的故障,而且严重时,还可能会导致在“1+1”UPS并机系统的输出中断,从而直接危害空管雷达等关键设备的安全运行。显而易见,最简单的解决办法是增大发电机的容量。然而,为了能配置出最佳性价比的UPS供电系统,有必要知道导致发电机组无法正常带动UPS并机系统的主要原因以及为了能正常带动这套UPS并机系统所需的发电机组的最小容量到底是多少?
　　
　　根据相关的统计资料显示:可能会导致柴油发电机无法正常带动后接的UPS供电系统的原因有:UPS供电系统的输入电流谐波分量(THDI%)偏大;UPS供电系统的开机启动输入浪涌电流偏大;因输入电源的电压失真度(THDV%)偏大而致使分别位于发电机和电力稳压器中的自动稳压系统发生误调节,从而导致发电机始终无法进入正常稳压调控的工作状态。
　　
　　为此,艾默生公司协助用户在其雷达站所用的UPS机房现场内,先后进行了如下的实测和数据分析工作:一是UPS供电系统的输入电流谐波分量的测试;二是UPS供电系统的开机启动输入浪涌电流的测试。
　　
　　2 80kVA􀁬1+1􀁺UPS冗余并机系统及空调机组的输入电流谐波特性的检测
　　
　　2.1􀁬1+1􀁺UPS冗余并机系统中的UPS单机和电力稳压器的输入电流谐波分量
　　
　　电力稳压器1、UPS-1、电力稳压器2和UPS-2的有关的输入电压/输入电流的波形图及其相应的输入电流谐波分量的变化特性图如图2～图5所示。

　　
　　由图2、图3可知:处于串联工作状态的电力稳压器1与UPS-1的输入电压和输入电流都具有非常相似的工作波形。与此同时,它们的输入电流谐波分量的频谱分布曲线具有非常相似的变化规律和几乎相同的谐波运行参数。例如:它们的输入电压峰值比CF电压都等于1.5,输入电流峰值比CF电流分别为1.6和1.7。它们的输入电流谐波分量THDI分别为35.9%和34.6%。反映输入电流谐波的频率特性的参数KF分别为5.9和5.7。类似地,由图4、图5可知:从位于“1+1”UPS冗余并机系统中的另一路处于串联供电工作状态的电力稳压器2与UPS-2上所测得的相关测试数据上,同样可以看到它们也具有几乎完全相同的输入电流谐波变化特性。为了能更详细地分析UPS供电系统的输入谐波电流的变化特性,现将它们的各次输入电流谐波分量(THDI%)的频谱分布特性的测试值及其相关的、能反映输入电流谐波特性的测试值分别列于表1和表2中。(未完待续)

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