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科技创新

数据中心备用柴油发电机与UPS设备之间匹配问题

  要改善备用发电机与UPS设备之间匹配问题,在尽量选择性能优良发电机的同时,应把主要精力放在改善UPS的输入特性和改善两种之间的连接方式上。

(1)不同的功率输出对柴油发电机组的影响

根据UPS容量,一般配套发电机组的容量为UPS容量的2~倍。而事实上,UPS一般工作在50%~80%额定容量,而对发电机组来说,其发出的功率可能为额定容量的30%左右。这样不但造成发电机组的容量不能充分利用,增加了设备的投资,造成了“大马拉小车”的现象,而且使发电机组更容易产生故障,增加了维护量,降低了发电机组的工作可靠性,其原因是:

①根据柴油机的特性,如果在小负荷下长期工作,气缸内温度较低,正常进入气缸内的润滑油不能完全燃烧,而燃油也不能充分燃烧,造成活塞环处、喷油嘴处积炭严重,气缸磨损加剧,因而使上述部位加速故障的产生,使柴油机工作性能下降,排气冒黑烟。

②柴油机处于30%额定负载以下,经济性变差。

综合各种因素,发电机组要求负载必须在60%以上额定负载的情况下工作,对柴油机较为有利。

(2)现代同步交流发电机的励磁方式的不同对负载的影响也不同

实际上UPS与发电机的功率比可在1:(1~)之间配套,其关键是要考虑发电机组中现代同步交流发电机的励磁方式。当采用自激式同步交流发电机,其UPS功率与发电机组功率之比至少应为1:(2~),但仍不能排除发电机组不受UPS的影响,当采用永磁式发电机时,功率比可取1:(~5),即可保证发电机组正常工作。

(3)发电机组与UPS的选型问题

①尽可能选择内阻小的发电机组。

②发电机组的稳压励磁调节等尽可能采用不受UPS输入谐波电流影响的类型,比如采用PMG(永磁发电机)激励式。

③应选择电流波形失真度较小、功率因数较高的UPS,即使增加成本,其费效比也远远高于增加油机的容量。和油机匹配最好,按照业界通用的UPS整流技术,运行最稳定的整流技术依次是:IGBT整流(有源功率因数校正)、12脉冲整流+11次谐波滤波器、有源滤波器+无源滤波器+相控整流、6脉冲整流+5次谐波滤波器、6脉冲整流器等。

④要求UPS应具备高速宽频的整流控制电路以及旁路琐相频率范围和逆变器同步速率现场可调功能。

⑤ UPS应具有斜坡启动功能,保证整流器在发电机上逐渐启动,启动过程应持续大约10秒钟;当市电恢复时,整流器应可以通过一个辅助开关逐渐斜坡停止,从而避免干扰其它负载,防止发电机飞车。

⑥ UPS还应具有延时启动的功能,防止所有负载在发电机上同时启动,造成发电机过载,延迟时间为0~255秒。

⑦ UPS应具有发电机运行时的第二级充电限流,防止由于发电机出力不足,而电池组却需要很大充电电流的矛盾,第二级充电限流应为0~C10可调。

由上可见,发电机与UPS配合的好坏或兼容性,主要取决于发电机输出阻抗和UPS的输入电流失真度。在发电机组与UPS的配套中,其功率比完全可以做到1:1,而在发电机组的选型上,不但要考虑到功率配套适宜,更应了解发电机的励磁型式,以便能适应UPS(非线性负载)而正常工作。

大型数据中心机房考虑到市电中断时,发电机所带负载包括UPS(计算机类设备)、空调、应急电源、消防电梯等设备,对发电机启动干扰较大,一般建议发电机配备容量至少应满足所有负载总功率要求,并留有30%~40%的余量。

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