改進(jìn)“1+1”UPS并機(jī)供電系統(tǒng)

對并機(jī)系統(tǒng)所采用的技術(shù)改進(jìn)措施

在民航空管系統(tǒng)的UPS供電系統(tǒng)中，為使得UPS并機(jī)系統(tǒng)能適應(yīng)輸入電網(wǎng)的電壓波動(dòng)范圍大的特點(diǎn)，需要在備用發(fā)電機(jī)與UPS供電系統(tǒng)之間增配電力穩(wěn)壓器（見圖1）。對于這樣的UPS供電系統(tǒng)而言，處于“串聯(lián)工作狀態(tài)”中的電力穩(wěn)壓器不會(huì)對它的輸入諧波特性產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性的影響。根據(jù)過去獲得的相關(guān)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：電力穩(wěn)壓器與UPS的輸入電壓和輸入電流不僅具有非常相似的工作波形和基本相同的輸入諧波特性參數(shù)(例如，CosΦ、功率因數(shù)PF、輸入電流峰值比KF電流、輸入電壓的峰值比CF電壓、輸入電流諧波分量THDI和輸入電壓諧波分量THDV等)。而且，它們的輸入電流諧波分量的頻譜分布曲線也具有非常相似的變化規(guī)律。根據(jù)前期在市供電條件下對由110kVA發(fā)電機(jī)+兩臺(tái)100kV電力穩(wěn)壓器+兩臺(tái)6脈沖型80kVA“1+1”UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)所獲得的測試結(jié)果，可以推斷出：能對發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行造成“最大的潛在威脅”的禍根是由兩臺(tái)100kVA的電力穩(wěn)壓器所產(chǎn)生的單極性開機(jī)啟動(dòng)”浪涌電流，而不是由兩臺(tái)

圖1  1+1型冗余并機(jī)UPS供電系統(tǒng)（6脈沖型UPS）

為確保由電力穩(wěn)壓器與“1+1”UPS并機(jī)系統(tǒng)所組成的供電系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)供電的條件下，也能安全和可靠地工作，需要對這套UPS供電系統(tǒng)執(zhí)行如下的技術(shù)改進(jìn)：

1  將原來的輸出功率為110kVA的備用發(fā)電機(jī)組調(diào)換為150kVA的備用發(fā)電機(jī)(常行功率);

2  鑒于在過去的測試中，在兩臺(tái)電力穩(wěn)壓器的輸入端上所曾經(jīng)記錄到的最大“開機(jī)啟動(dòng)浪涌電流”是一串幅值為220A左右，持續(xù)時(shí)間達(dá)到0.2s左右的單極性衰減波形。為改善發(fā)電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境,應(yīng)盡可能地降低由電力穩(wěn)壓器的“開機(jī)啟動(dòng)浪涌電流” 所可能帶來的不利影響。建議相應(yīng)的電力穩(wěn)壓器廠家：將兩臺(tái)穩(wěn)壓器的“開機(jī)啟動(dòng)時(shí)間”錯(cuò)開3s左右。

3  為改善發(fā)電機(jī)的運(yùn)行條件，建議相應(yīng)的UPS廠家：對80kVA“1+1”UPS并機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行“再調(diào)整”，以便盡量地減小兩臺(tái)UPS之間的輸入電流和輸出電流的均流“不平衡度”(通常的期望值<5%)及它們之間的“環(huán)流”,從而提高UPS并機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

對供電系統(tǒng)所執(zhí)行“系統(tǒng)匹配性”調(diào)控操作

在對如圖1所示的由發(fā)電機(jī)、電力穩(wěn)壓器和UPS并機(jī)供電系統(tǒng)所組成的供電系統(tǒng)所執(zhí)行的“系統(tǒng)匹配性”的調(diào)控操作時(shí)，曾先后進(jìn)行過如下調(diào)整步驟、才最終使得這套UPS供電系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行工作狀態(tài)如下。

1 當(dāng)150kVA的發(fā)電機(jī)被開機(jī)啟動(dòng)并等待它進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)之后，在對這套UPS供電系統(tǒng)的輸入端執(zhí)行市電供轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)供電的切換操作時(shí)，卻出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)的聲音“異?！?，電力穩(wěn)壓器的輸出不穩(wěn)，并頻繁地調(diào)節(jié)其輸出電壓等不正常工作現(xiàn)象(注：此時(shí)發(fā)現(xiàn)：位于伺服調(diào)控型的電力穩(wěn)壓器中的碳刷進(jìn)入頻繁的“誤調(diào)”工作狀態(tài)之中)。在此條件下，位于6脈沖型的80KVA“1+1”UPS并機(jī)系統(tǒng)中的1臺(tái)UPS的逆變器因輸入電源的電壓和頻率的“嚴(yán)重不穩(wěn)”而進(jìn)入自動(dòng)關(guān)機(jī)狀態(tài)。

2 此時(shí)，將電力穩(wěn)壓器從這套UPS供電系統(tǒng)中脫離出來,并直接用150kVA 的發(fā)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)“1+1”UPS并機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)果表明：工作基本正常。

3 為了盡可能地發(fā)揮這種發(fā)電機(jī)的潛在驅(qū)動(dòng)能力和為后接的UPS供電系統(tǒng)提供盡可能良好的運(yùn)行環(huán)境，在調(diào)試中將輸出電壓從402V調(diào)節(jié)到396V, 工作頻率從50Hz調(diào)到51Hz。在采取這種措施后，所進(jìn)行的發(fā)電機(jī)帶載實(shí)驗(yàn)證實(shí)：其可以使得UPS供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)獲得了進(jìn)一步的改善。然而，此時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)仍不能達(dá)到令人滿意的程度。主要表現(xiàn)為：發(fā)電機(jī)的輸出電壓仍然不夠穩(wěn)定和聲音仍有異常。

4 將采用發(fā)電機(jī)電源帶載時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)同采用市電電源帶載時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較就可發(fā)現(xiàn)：供電電源的輸入電壓諧波分量THDV增大，從而致使其輸入電壓波形的畸變度有所增大。

圖2  兩種供電條件下的UPS輸入電壓和輸入電流波形

如圖2所示，當(dāng)改用發(fā)電機(jī)供電時(shí)，出現(xiàn)在UPS輸入端的輸入電壓波形上的畸變度明

顯地增大(此時(shí)，可在它的電壓波形上、觀察到頻率較高的瞬態(tài)“電壓躍變”現(xiàn)象)。這里采用的辦法是：將電力穩(wěn)壓器的輸出電壓的穩(wěn)壓范圍從380V