如何才能实现UPS和发电机组之间的良好匹配

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随着技术的发展，各行各业的信息业务基本都离不开可靠电力的保障，往往采用“市电+发电机组+大功率UPS”架构的供电系统。但在实际使用过程中，由于种种原因，却会经常出现在市电异常的关键时刻，发电机组或UPS无法正常工作的情况，严重影响关键业务的安全运营。

导致问题的多个因素

机房中的负载既有线性负载，也有大量的非线性负载，其中较典型的非线性负载就是UPS。要在紧急情况下确保UPS对业务设备的持续可靠供电，发电机组就必须适应其非线性的特性。

艾默生网络能源表示，当发电机组与后端负载不匹配时，通常在发电机组的输出电能质量、检测和控制等多个方面会出现严重问题，影响设备的正常工作。如果在设备运行过程中发现存在异常状况，就需要在对发电机组进行检查的同时，仔细考虑一下它和后端负载之间是否匹配良好。

针对造成这种问题的原因，艾默生网络能源分析指出，对于大功率UPS和发电机组之间的匹配效果，主要是由这样几个因素决定。首先是设备容量。计算发电机组容量，不仅要考虑UPS的额定功率、蓄电池充电增加的功率、整机效率、功率因数等因素，还要考虑机房精密空调、照明、消防电梯等负载在启动或运行所产生的冲击电流对发电机组造成的影响。其次是突加载。在发电机组突加载之后，其输出电压和频率都会存在一个不断调节、波动振荡的过程，而此时发电机组的瞬态响应能力，则取决于发动机类型、缸内压力、调速器特性、机组转动惯量，以及发电机类型、励磁系统特性、AVR特性等因素。再次是无功功率。发电机组通常是按照感性0.8功率因数的负载特性来设计的，对于带容性负载的能力没有相应的测试标准和规范要求，故其带容性负载特别是突加容性载的能力通常较弱。同时，UPS设备随着整流器的启停以及负载率的变化，对发电机组的影响是不断变化的，而且UPS系统采用的架构不同带来的影响也不同。最后是电流谐波。发电机组易受到非线性负载的影响，即在负载谐波电流的影响下，其电压波形的失真会明显大于变压器，内部损耗会明显增大，导致绕组发热，发电机AVR的检测准确度和控制效果会明显变差。同时电压和电流谐波还会对UPS的检测和同步电路造成影响，并可能触发某些保护动作。

“对症下药”的解决方案

基于对大功率UPS和发电机组的相关特性进行全面了解后，艾默生网络能源据此给出了针对性的解决方案，从多个方面着手实现二者之间的合理匹配。

首先，需要尽可能详细的了解负载信息，并据此对发电机组输出功率进行适当的放大选型，在此前提下若能尽量达到60%~80%的负载率则对发电机组较为有利；尽可能选择输出阻抗小、瞬态响应能力好的发电机；发电机的稳压励磁调节，建议采用受谐波影响小的类型，如PMG永磁式发电机；发电机AVR的电压检测建议采用三相检测取平均值的方式，而不是单相检测，以提高电压检测的稳定度，降低电压波动对发电机的影响；不同工作方式的发电机组，对非线性负载的带载能力也会有所不同，如两冲程柴油发电机组要优于四冲程柴油发电机组；需要注意如果发电机组的控制器参数设置不当，也会造成与UPS不匹配；在投入UPS时，若发现发电机组电压和频率表的数值摇摆不稳，适当调低AVR的灵敏度旋钮可能会解决问题；为避免交流干扰信号影响发动机电子调速器的性能，需将调速器的外壳良好接地，并对其转速传感信号采取良好的屏蔽措施；建议对发电机组采取分步的方式加载，加载顺序原则上大负载先启动，小负载后启动。

其次，发电机组输出的有功功率取决于发动机的出力，视在功率则主要取决于发电机的容量。所以发电机组在带UPS等非线性负载时，只需增大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而整台机组的输出有功功率并未增加。实践证明，采用这种“小马拉大车”的方式来解决UPS和发电机组的匹配问题完全可行，并能为用户节约一笔相对可观的投入成本。

第三，要选择更能适合发电机组特性的UPS，应选择输入功率因数较高且电流谐波较小的UPS；对于滤波器在UPS空载或轻载时会导致其输入侧呈容性的特点，建议选用可提供针对性完善和优化方案的品牌，如艾默生网络能源的HipulseU和NXL系列；如果UPS具备高速宽频的整流器控制电路、旁路电压/频率保护范围和逆变器同步速率现场可调、Power-Walk-In延时启动、整流器缓启动、智能发电机模式等功能和特点，可更好地与发电机组相匹配。

第四，在低压配电方面，可利用感性负载和容性负载特性互补，尽量使总负载的功率因数保持在感性0.9左右；通过自动投切装置，使空调等感性负载先于UPS接入；将各个ATS的自动切换时间错开，以防止在市电切发电机供电时，所有负载同时启动导致发电机组输出波动过大或保护停机；避免无功补偿柜对发电机组进行补偿；在供电系统中使用成熟可靠的补偿调节装置，进行感性/容性无功补偿和谐波治理。

此外，值得注意的是，数据中心建成验收时的假负载测试通常使用的是阻性载，有一定参考价值，但无法完全模拟真实负载的工况，在无功和谐波等方面存在测试盲区。所以即使通过了严格的假负载测试，也不代表供电系统内各设备之间就实现了完全匹配，仍然不能掉以轻心。

| 更新时间：2017.01.10 查看次数：

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