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同步柴油发电机逆功率保护 1.何谓逆功率保护 当两台以上柴油发电机组并联运行时,若其中一台柴油发电机组的柴油机工作不正常或柴油机与发电机联轴器损坏等原因,使该机组的发电机不但不能输出有功功率,反而从供电系舯吸收功率,同步发电机变为同步电动机,即同步发电机处于逆功率状态下运行。 如果同步发电机在逆功率状态下运行,对供电系统是不利的,造成参以并联运行其他机组过载跳闸,供电中断,因此,应采取措施进行逆功率保护。 2.晶体管逆功率保护装置 晶体管逆功率保护装置电路。 由于逆功率保护是有功功率方向保护,因此,它的检测信号,应取电压、电流两方面的信号及其相位关系,并将其转换为反应有功功率的方向和大小的直流电压控制信号。 该装置逆功率保护信号是取自发电机S相的电压和电流来进行单相逆功率检测。它的电压形成回路中,电压变换器m1、m2吨的原边接成对称星形,取出电压Uso作为电压信号,并使Uso与发电机输出的相电压Uso同相位,其电流信IS号由S相的电流互感器取得,经两个单相桥式整流电路VD1、VD2整流,在电阻R3得电压U1,电阻R4得电压U2,功率检测环节是应用 值比较原理进行检测,当R1=R2时,功率检测环节输出的直流控制信号电压Umn与有功功率P成正比,并反映P的方向。在逆功率时,直流控制信号电压Umn为负值,即n点电位高于通m点电位。当逆功率达8%发电机额定功率时,三极管VT1导通,VT2截止,工作电源经电阻R15、R16对电容C进行充电,充电延时约5s,电容C充电电压UC达到稳压管W1击穿电压时,W1管导通,二极管VD3及三极管VT3导通,出口继电器d1通电动作,供电开关自动跳闸,从而达到保护的目的。
发电机容易产生的问题 该系统不但要求发电机组自动化程度高,更要求发电机必须适应UPS这一非线性负载的特性,使其在无市电的情况下保障UPS对负载的可靠供电。 但在实际选配和使用发电机过程中,经常出现由于发电机容量不足或维护不当等原因,造成市电停电时发电机不能正常工作的情况。如何正确选配金融业机房供电系统中发电机组,如何做好发电机组与UPS的匹配及发电机的使用维护等工作是机房管理人员要特别重视的问题。 一、发电机使用中容易产生的问题 金融业机房一般采用“市电——发电机——UPS”并机系统组成的供电系统。系统中,发电机的负载主要包括UPS、机房专用空调、应急照明、消防电梯等,这些负载启动或运行时都会对发电机产生振荡和干扰。尽管在组成“市电——发电机——UPS”供电系统时,发电机的负载量在其额定输出容量范围内,但在实际情况中,市电中断而发电机投人运行过程中却经常发生工作不稳定,产生多种使“发电机——UPS”系统不能正常工作的现象。 1、负载反馈的波动电压造成发电机输出电压稳定度较差,常出现发电机组输出电压振荡现象。UPS整流器允许的输人电压范围一般在±15%巧或更宽,发电机的输出电压不稳定对其影响较小。 2、UPS整流器的输人谐波造成多个过零点。 3、发电机的频率(转速)振荡一般情况下,频率振荡比电压、电流振荡范围小,但影响比较大,导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内,由于负载有规律地忽大忽小,造成发电机组工作也忽强忽弱,加剧机组振动,加速机械磨损,甚至引起机件严重损坏。频率振荡明显的特征之一,即柴油机工作噪声有规律地忽大忽小,因此必须引起高度重视。 4、工作不正常空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生±Hz频率漂移,造成UPS频繁切换。当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时,UPS由蓄电池供电,而发电机在无UPS负载时恢复正常,随即UPS又自动投人,这样交错进行。频率漂移会对UPS正常运行产生两方面影响。 ①不能旁路。在旁路电源的频率和电压处于允许的范围内,UPS的逆变器输出跟踪旁路电源,逆变电源与旁路电源锁相、同步。当旁路电源由发电机提供时,频率会发生快速的变化。当频率变化超出预先设定的极限值时,逆变器频率变化就跟不上旁路电源的频率变化。这时静态旁路开关将禁止切换到旁路在这种情况下切换,有可能造成逆变器过流、短路。在这种旁路电源频率无法跟踪的状况下,UPS只会发出警示性告警,逆变器仍继续提供电源给负载。 ②电池寿命缩短。瞬间的大负载波动可能导致发电机频率产生±5Hz的漂移,这将导致可控硅整流器的驱动信号与输入交流电失去同步,造成整流器关闭。在整流器重新启动进人正常工作期间,UPS转为电池供电,这样过分的放电循环将明显缩短电池寿命,更严重的情形是会将电池能量全部放光,中断输出。
发电机的电气原理及机械特性 发电机发展至今,各种类功能层出不穷。是在发电机行业较为有代表性的。下面就说说发电机的电气原理及机械特性。 电机绕组和电气性能:所有的发电机绕组都是2/3节距绕制,能有效地电压的三次和3的倍数次谐波,(第3,第9,第15……),是不间断供电设备等非线性负载的 设计。与电网并联时,2/3节距结构抑制了有时较大的线圈节距会产生的过大的中线电流。一个完全连续的阻尼绕组减少了发电机并联运行时的振荡。这种2/3节距、且极和齿都经过了仔细精选的绕组匹配抑制了输出电压的波形畸变。 电机绝缘和浸漆:绝缘等级是“H”级。所有绕制的零部件都是用专门研制的材料并采用特殊的工艺浸漆的,为发电机在恶劣环境中运行提供保障。专门开发的树脂基材料为线圈和各旋转部件提供了高加工强度和高机械强度。 干扰:THF(如BS EN60034—1所定义)小于2%。TIF(如NEMA Mgl - 22)所定义)小于50。 过载能力:陆用发电机可以每12小时过载110%运行1小时。 无线电干扰:无刷装置和高质量的AVR确保无线电传送时干扰很小,满足BSEN61000-6标准要求。如果需要的话,可另外提供抗无线电干扰抑制器( RFI)。接线端子和接线盒:标准的发电机是三相,并可对引至接线端子的12个接线头重接,接线端子安装在发电机非驱动端的出线板上。茌钢板制成的出线盒内有AVR,并具有足够空间让用户布线。为易于操作,面板为拆卸式面板。 机械特性 轴和键:所有发电机转子都经动平衡校验,校验振动比BS6861第1部分第2 5级中规定的小值还要低。双支点发电机带半键校动平衡。 空气过滤器:作为任选件,可在发电机上装备空气过滤器,但额定值下降5%。 我们建议所有安装空气过滤器的电机加装定子绕组高温报警装置。 防护等级:所有发电机都满足IP23标准防护等级作为可选项可以向客户提供IP44空冷防护的发电机,但建议所有IP44发电机加装定子绕组高温报警装置。 过滤接套和联轴器:发电机都具有单支点和双支点两种结构。接套和盘片联轴器符合SAE标准,可以和所有带SAE标准接口的柴油机配套。 海拔和环境温度:所有陆用发电机的额定功率均指海拔不超过1000米,环境温度小于40℃时的功率。若海拔超过1000米,每升高500米,功率下降3%; 海拔超过4000米时,请咨询工厂。环境温度超过40℃时,每上升5℃,电机功率下降3%;当环境温度超过60℃时,请和工厂联系并咨询