康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机如何给UPS充电及匹配方案

 

柴油发电机与UPS配置的容量配比关系上，往往由于UPS的谐波反馈、负载电流突变等干扰，需要柴油发电机的容量为UPS最大负载量的2~3倍，同时还应考虑柴发所带的其他负载的因素而决定其容量。例如每台发电机组可带电阻性负载，可一次性及分段承带发电机组的功率的上限，如KC500GF康明斯发电机组可分二次（第一次280千瓦，第二次120千瓦）带上总负苛400千瓦。遇上起动大型马达及不间断电源，我们还需要考虑瞬间电压降及发电机可承受负载的承受能力。

 

一、非线性负载功率匹配

 

下面表1列出不带滤波器的非线性负载，发电机可承受的能力：

表1 康明斯发电机组带载能力

柴油机型号	额定功率PR	非线性负载的能力
NT855-GA	200KW	75%
NTAA855-G7A	350KW	65%
KTA38-G2	640KW	60%
KTA38-G5	880KW	55%
KTA50-G3	1000KW以上	47%

备注：额定功率附合GB/T2820-3及ISO8528-3。

此部份为发电机的最高非线性负载的能力，发电机内配备以下功能：

（1） AREP或PMG永磁发电机；

（2） 再加上三相r.m.s.值，AVR自动调压板及2/3（pitch）节距。

（3） 能达到300%满载电流量持续10秒及极强的非线性负载的能力。

 

UPS与柴油发电机接线图

 

 

二、发电机组和UPS匹配错误的后果

1、发电机组的输出电压突然增高到440V以上，造成UPS损坏。

2、发电机组输出频率到50～60Hz，致使UPS保护动作。

3、发电机组出现严重的机械共振现象，柴油机出现有节奏的摇摆和声音起伏，严重会损坏发电机的励磁回路和调压板。

4、UPS检测到过电压或过频率而自动关断整流器，由后备电池组逆变向负载供电，反复出现油机+蓄电池逆变切换供电。

 

柴油发电机组与UPS系统示意图

 

 

三、选型案例

 

1、设备参数

 

以某项目的3台400Vac/三相/50周/200kVA/170kW不间断电源为例，送电模式为2台并联使用+1台备用，12默充式，规划UPS先后延时起动。

（1）负载能力：200kVA/170kW，0.8功率因素滞后。

（2）假定电池量：50%放光，UPS继续带全负载即200kVA。

（3）电池充电量：10%。

（4）起动大型负载：UPS放电令冲击减小，对柴油发电机组承受25%冲击。

 

2、负载计算

 

第一台UPS投入时用电量：

瞬态（突增值）：57.9kVA/46.3kW@0.8功率因素滞后；稳态负载：231.6SkVA/196.8SkW@0.8功率因素滞后

第二台UPS投入时用电量：

瞬态（突増值）：115.8kVA/92.6kW@0.8功率因素滞后；稳态负载：463.2SkVA/393.6SkW@0.8功率因素滞后

第三台UPS投入时用电量只预留充电部份：-

瞬态（突增值）：11.OkVA/9.4kW@0.8功率因素滞后；稳态负栽：474.2SkVA/403.0SkW@0.8功率因素滞后

 

3、功率匹配方案

 

（1）发动机

可匹配一台常载功率440KW柴油发动机

审測（a）“连续功率要求”条件：

440kW>403kW（基本功率（PRP）满足）

审测（b）“瞬间（突增）功率要求”条件：

（440 x 80%=）352SkW>92.6SkW@转速降-1.5%，复原0.3秒（满足）

（2）交流发电机

① 可匹配一台斯坦福发电机（880kVA）

审测（a）“连续功率要求”条件

775kVA>474.2kVA（持续功率（COP）满足）

审测（b）“瞬间（突增）功率要求”条件

（115.8+USkVA）126.8 SkVA冲击发电机，瞬间电压降为・3%

（8U dyn<20%）（满足）

② 可匹配一台斯坦福发电机（775kVA）

审测（c）“非线性负载的能力"条件

（477SkVA8>474.2SkVA）非线性负载冲击（满足）

（3）最后选型：

440KW发动机配775KVA发电机，发电机加大了二级，基本功率（PRP）775kVA/440kW，限时运行功率（LPT）775kVA，508kW 。由于发电机组只带负载（403/508=）79.3%，还有很大的负载空间（不含非线性负载），可接上如照明或马达等负载。

 

综述所述，柴油发电机与UPS连接时，存在着相互匹配问题，从发电机的外特性来看，影响其频率和输出电压稳定的因素主要有两个方面:负载电流的高次谐波成分；负载的瞬时启动.传统双变换UPS的输入功率因数只有0. 8，输入电流的高次谐波高达30%以上，当使用柴油发电机为其供电时，必然会严重的影响油机频率和输出电压的稳定 ，所以发电机的功率容量必须要高达UPS容量的2.5—3倍，才能保证系统正常运行。

 

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