柴油發(fā)電機組與UPS的匹配

1、網(wǎng)絡(luò )數據中心、數據交換中心、金融結算中心、重要系統調度中心等關(guān)鍵部門(mén)的設備都需要不間斷的電源供電，都需要配套UPS。

2、通常供電模式采用：一路市電供電+柴油發(fā)電機組備用+UPS。

3、重要供電模式采用：兩路市電供電+柴油發(fā)電機組備用+UPS。

主要是由于整流器產(chǎn)生的電流諧波對供電系統產(chǎn)生的不良影響：

1、對發(fā)電機組的電壓調節器的影響

2、對UPS的同步電路的影響

1.發(fā)電機組的輸出電壓突然增高到440V以上，造成UPS損壞。

2.發(fā)電機組輸出頻率到50～60Hz，致使UPS保護動(dòng)作。

3.發(fā)電機組出現嚴重的機械共振現象，紹興柴油發(fā)電機維修保養，越城柴油發(fā)電機維修保養，新昌柴油發(fā)電機維修保養，諸暨柴油發(fā)電機維修保養，上虞柴油發(fā)電機維修保養，嵊州柴油發(fā)電機維修保養，柴油機出現有節奏的搖擺和聲音起伏，嚴重會(huì )損壞發(fā)電機的勵磁回路和AVR

4.UPS檢測到過(guò)電壓或過(guò)頻率而自動(dòng)關(guān)斷整流器，由后備電池組逆變向負載供電，反復出現油機+蓄電池逆變切換供電。

上述現象的原因都有哪些呢？下面介紹一下負載性質(zhì)！

1、負載的分類(lèi)（根據負載的特性）：

     1）線(xiàn)性負載

     2）非線(xiàn)性負載。

1、 線(xiàn)性負載：

1）電壓和電流之間是線(xiàn)性關(guān)系的負載，如果發(fā)電機的電壓是正弦波，通  過(guò)負載的電流也是正弦波，如圖所示。

2）常見(jiàn)的線(xiàn)性負載有加熱器、白熾照明燈、變壓器、直接啟動(dòng)或傳統降 壓?jiǎn)?dòng)方式的電動(dòng)機等。

3）線(xiàn)性負載根據電壓和電流的相位關(guān)系又分為電阻性（如電阻、電爐 、 白幟燈等）、電感性（如感應電動(dòng)機、變壓器等）、電容性（如電容器等）負載。

1、 非線(xiàn)性負載：

1）電壓和電流之間是非線(xiàn)性關(guān)系的負載，存在基波（50或60 Hz）和諧波(3 次、 5次,、7次、11次等奇次諧波)存在不同的幅值和相位畸變波形。如后附圖。

2）在負載投入、運行過(guò)程中，電壓、電流的關(guān)系是經(jīng)常變化的，其波形也不是我們常說(shuō)的正弦交流波，而是含有不光滑的畸變成分，根據數學(xué)的方法可分解為基波和一系列的高次諧波，主要是3次、5次、7次、11次等奇次諧波

脈沖非線(xiàn)性負載產(chǎn)生的諧波類(lèi)型及電流諧波

圖表中可以看到：

1、四脈沖系統產(chǎn)生諧波有：3、5、7、9、11、 13、15、17、19次

2、六脈沖系統產(chǎn)生諧波有：5、7、11、13、17、19次。

3、 十二脈沖系統產(chǎn)生諧波有：11、13次

** 諧波電流比例% (p.u) ： 1/3rd,  1/5th,  1/7th,  1/9th

**總諧波畸變=諧波電流方根總數

**對應的總的畸變諧波THD分別為：45%---30%---14%

**十二脈沖的UPS諧波危害最小

1、機組的輸出功率選擇。柴油發(fā)電機組在60％以上額定負載的情況下工作對柴油發(fā)電機較為有利。

2、在考慮發(fā)電機總負荷中的UPS負載部分，需考慮的主要因素有：UPS功率，電池充電功率，UPS整機效率，UPS的輸入整流方式，UPS整流器引起的輸入電流失真等，都需適當增加發(fā)電機的功率；

3、UPS的整流器對于頻率漂移更為敏感，這也需增大發(fā)電機功率。一般選擇發(fā)電機功率和UPS功率都有一定的系數

1、柴油發(fā)電機組工作方式的選擇。對于非線(xiàn)性負載，兩沖程柴油發(fā)電機組帶載能力優(yōu)于四沖程柴油發(fā)電機組。

1、同步發(fā)電機永磁勵磁結構的說(shuō)明

1、UPS輸入整流方式的選擇。非線(xiàn)性負載會(huì )向發(fā)電機組反射大量的高次諧波，尤以5次、7次、11次諧波對發(fā)電機的危害性嚴重。

2、不同非線(xiàn)性負載對柴油發(fā)電機組輸出電壓失真度（THD）都有不同的影響程度。

3、以200kVA機組為例

柴油發(fā)電機組控制系統

柴油發(fā)電機原理

    簡(jiǎn)而言之，就是柴油機驅動(dòng)發(fā)電機運轉。
    在汽缸內，經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油 充分混合，在活塞上行的擠壓下，體積縮小，溫度迅速升高，達到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行，稱(chēng)為‘作功’。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過(guò)連桿變成了推動(dòng)曲軸轉動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉。
    將交流或直流發(fā)電機與柴油機曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機的旋轉帶動(dòng)發(fā)電機的轉子，利用‘電磁感應’原理，發(fā)電機就會(huì )輸出感應電動(dòng)勢，經(jīng)閉合的負載回路就能產(chǎn)生電流。
    這里只描述發(fā)電機組最基本的工作原理。要想得到可使用的、穩定的電力輸出，還需要一系列的柴油機和發(fā)電機控制、保護器件和回路。

發(fā)電機的勵磁系統

一、相復勵勵磁

二、三次諧波

三、可控硅直接勵磁

四、無(wú)刷勵磁

柴油發(fā)電機組控制系統的組成

主回路開(kāi)關(guān)

速度調節器

電壓調節器

測量回路

保護回路

同期控制

電力監視

二次操作回路

穩壓電源

主回路開(kāi)關(guān)

長(cháng)延時(shí)脫扣：發(fā)電機額定電流110~115%

短延時(shí)：發(fā)電機額定電流200%~300%

瞬時(shí)脫扣：1000%~1700%

一臺發(fā)電機時(shí)只設置長(cháng)延時(shí)和短延時(shí)

二臺發(fā)電機時(shí)只設置長(cháng)延時(shí)和短延時(shí)

三臺發(fā)電機時(shí)只設置長(cháng)延時(shí)和短延時(shí)、瞬時(shí)

速度調節器

      在不同負載情況下，柴油機電子調速器將保持柴油機的轉速穩定于1000RPM（或1500RPM），從而保持發(fā)電機輸出50Hz的恒定頻率。 WOODWARD 2301A電子調速器，它具有功能全、反應快、精度高、穩定性好、功耗低、調整方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。其基本結構包括數/模轉換電路；調節放大電路、負荷分配電路、輸出電路及穩壓電源等環(huán)節。

柴油機轉速控制指標

頻率穩態(tài)調整率      0—5%（可調）

頻率瞬態(tài)調整率      ±5%

頻率波動(dòng)率          0.5%

頻率穩定時(shí)間        3S

速度調節器
通過(guò)調節油門(mén)大小控制速度

2301A速度調節和負荷分配模塊外形

2301A速度調節和負荷分配模塊主要參數及功能

電源：20V~24V

負載信號：90–240 Vac 3ø 45–66 Hz 3ø 電流

速度傳感器：100~300歐姆，1~30Vac

速度調整范圍：0~10%

同步輸入： ±5Vdc

負載分配：0~6Vdc

速度輸出信號：7.5 Vdc max for 0 to 214 mA

速度降：0~10%

怠速：55%額定轉速

加速時(shí)間：0–10 s

負載增益：最大6Vdc ，5 A 電流

2301A速度調節和負荷分配模塊端子圖

速度控制系統圖

怠速(Low Idle Speed)

快速性(Actuator Compensation)

增益電位器(Gain)  

額定轉速電位器(Rated Speed)

初始燃油限制電位器(Start Fuel Limit)

升速時(shí)間電位器(Ramp Time)

穩定性(Reset)電位器

負荷分配系統圖

調差電位器(Droop)

負載增益電位器(Load Gain)

2301A速度調節和負荷分配模塊接線(xiàn)圖

負荷分配接線(xiàn)示意

電壓調節器要求

        提供發(fā)電機空載勵磁。當負荷發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電機勵磁調節單元將對發(fā)電機的勵磁電流進(jìn)行控制，以保證發(fā)電機輸出電壓的穩定及整個(gè)發(fā)電機組無(wú)功功率的均衡分配。該單元包括PID調節器、功放電路、電壓及無(wú)功測量電路、無(wú)功均衡電路組成。

交流發(fā)電機電壓控制指標

電壓穩態(tài)調整率       ±2.5%

電壓調整范圍         ±20%

電壓波動(dòng)率           0.5%

電壓穩定時(shí)間         1.5S

響應時(shí)間             20mS

DECS-100電壓調節器
主要參數及功能

電源：88V-250Vac，單相或三相，50-400Hz

建壓電壓：>6V

負載信號：100–600Vac，單相或三相

電流檢測：5Aac，50/60Hz,單相

勵磁輸出：63Vdc，7Adc,最大135Vdc，15Adc

并列補償：無(wú)功降落和無(wú)工差動(dòng)（橫流）

磁場(chǎng)過(guò)壓保護

磁場(chǎng)過(guò)電流保護

發(fā)電機過(guò)壓保護

軟起動(dòng)功能

報警和跳閘輸出

RS232接口

DECS-100電壓調節器接線(xiàn)圖

發(fā)電機并聯(lián)運行的條件

待并機組與運行機組（或電網(wǎng)）的電壓相等

待并機組與運行機組（或電網(wǎng)）的頻率數值相等

待并機組電壓的初始相位與運行機組（或電網(wǎng)）電壓的初始相位一致

待并機組相序與運行機組（或電網(wǎng)）相序相同

同期柜功能

用于實(shí)現柴油發(fā)電機組的并網(wǎng)條件的檢測和并網(wǎng)控制。同期控制柜內包括同期控制單元、切換裝置、接地

檢查單元、相序保護單元、功率限制單元、及穩壓電源。

實(shí)現的控制指標如下：
　使用頻率表及選擇開(kāi)關(guān)來(lái)讀發(fā)電機頻率同步波形和同步指示燈發(fā)電機選擇器和發(fā)電機斷路器閉合按鈕
　不需調節頻率和電壓，同步模塊可自動(dòng)調節頻率和電壓，可以防止誤操作

同期原理及方案

實(shí)現控制指標的原理及方案如下：
?。?、同期控制單元
　　為了避免誤操作造成發(fā)電機組對電網(wǎng)或電網(wǎng)對發(fā)電機組的沖擊，防止發(fā)電機組在并網(wǎng)時(shí)出現故障，在同期控制中采取了雙重保護措施，斷路器選用欠壓脫扣方式，在同期閉鎖繼電器控制的基礎上增加一個(gè)電子同期閉鎖裝置，以確保并網(wǎng)合閘瞬間完全在滿(mǎn)足并網(wǎng)的條件下進(jìn)行，否則合閘操作無(wú)效（例如同步指示燈變化還較快，或相位差偏大時(shí)）。
?。?、相序保護單元
　　相序保護單元用來(lái)防止主電網(wǎng)相序出錯。當檢測電網(wǎng)為反相序情況時(shí)，保護單元立即發(fā)出故障信號，以避免電源相序接反而引起的各種事故。
?。?、功率限制單元
　　功率限制單元由kW(有功)限制控制電路和kVA(無(wú)功)限制控制電路兩部分組成。
　　kW（有功）限制控制電路采用或門(mén)形式綜合來(lái)自每臺發(fā)電機組提供的有功超功率檢測信號，當某臺發(fā)電機出現KW數超限時(shí)，相應的比較電路發(fā)出指令，由記憶電路加以記憶并通過(guò)繼電器發(fā)出封鎖信號。
　　kVA（無(wú)功）限制控制電路也采用或門(mén)形式綜合來(lái)自每臺發(fā)電機組提供的無(wú)功超功率檢測信號，當某臺發(fā)電機出現kVA數超限時(shí)，相應的比較電路發(fā)出指令，由記憶電路加以記憶并通過(guò)繼電器發(fā)出封鎖信號。
?。?、接地檢測單元
　　接地檢測單元采用高阻抗接地檢測電路，對三相600V、380V母線(xiàn)及各個(gè)整流柜輸出的正負直流母線(xiàn)的接地情況進(jìn)行檢測，并通過(guò)相應的信號燈顯示出接地故障

同步模塊外形圖

同步模塊主要參數及功能

額定頻率50Hz~60Hz

輸入電壓：115 V±10%或115V ±10%

相角偏置：0~±10°

電壓匹配：1%或5%

 功率：5W

電壓匹配

速度匹配

斷路器閉合信號

同步模塊系統塊圖

同步模塊端子圖

測量回路和電力監視

測量變壓器

電流互感器

電力儀表（多功能保護繼電器）

交直流接地檢測

發(fā)電機回路的保護

目的：

    防止發(fā)電機過(guò)載損傷

    切除發(fā)電機和發(fā)電機故障

    發(fā)電機斷路器和饋電用保護裝置進(jìn)行選擇切除動(dòng)作，并迅速切除匯流故障

    發(fā)電機并聯(lián)運行時(shí)，防止原動(dòng)機損傷

內容：

    發(fā)電機過(guò)載保護

    發(fā)電機短路保護

    發(fā)電機逆功率保護

    發(fā)電機欠電壓保護

    自動(dòng)卸載

發(fā)電機保護整定值

過(guò)電流：依據發(fā)電機的額定電流值進(jìn)行整定

過(guò)電壓：約690V

欠電壓：約530V

過(guò) 頻：54HZ

欠 頻：46HZ

逆功率：-7%

逆序保護

柴油發(fā)電機組其他保護功能

水溫高保護

低油壓保護

有功功率限制電路，防止柴油機過(guò)載

無(wú)功功率限制電路，防止發(fā)電機過(guò)載

穩壓電源

整流變壓器

充電電路

蓄電池

電源分配電路

IFC5系列發(fā)電機勵磁電路

寧波日興動(dòng)力科技有限公司 重康船舶設備有限公司承接：康明斯 珀金斯 依維柯 大宇 富豪 三菱 奔馳 卡特  強鹿等進(jìn)口及國產(chǎn)機組特約維修、保養服務(wù)。公司可與客戶(hù)簽訂長(cháng)期維保協(xié)議，提供專(zhuān)業(yè)、優(yōu)質(zhì)、省心的一條龍服務(wù)。 

主要維修內容（由于各款發(fā)電機組性能及使用狀況差異，所列標準僅供參考，應視具體情況來(lái)操作）

小故障檢修：對于機組小故障，針對故障現象，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的檢測和維修。
小修:（使用時(shí)間：3000-4000小時(shí)）
1、檢查柴油發(fā)電機組氣門(mén)，柴油發(fā)電機組氣門(mén)座等磨損程度，必要時(shí)進(jìn)行柴油發(fā)電機組修理或更換；
2、檢查柴油發(fā)電機組PT泵，噴油器的工作狀況，必要時(shí)進(jìn)行修理、調校；
3、檢查、調整柴油發(fā)電機組連桿及各緊固螺絲的扭力矩；
4、檢查、調整柴油發(fā)電機組氣門(mén)間隙；
5、調整柴油發(fā)電機組的噴油器行程；
6、檢查調整風(fēng)扇充電機皮帶的張緊度；
7、清洗進(jìn)氣支管的積炭；
8、清洗中冷器芯；
9、清洗整個(gè)柴油發(fā)電機組機油潤滑系統；
10、清洗搖臂室、油底殼的油泥及金屬鐵屑。

中修:（使用時(shí)間：6000-8000小時(shí)）
1、含柴油發(fā)電機組小修項目；
2、分解發(fā)動(dòng)機（除曲軸外）；
3、檢查缸套、活塞、活塞環(huán)、進(jìn)排氣門(mén)、等曲柄連桿機構、配氣機構、潤滑系統、冷卻系統的易損零件，必要時(shí)更換；
4、檢查柴油發(fā)電機組燃料供給系統，調校油泵油咀；
5、發(fā)電機電球修理檢測，清凈油污沉積物，潤滑電球軸承。

大修:（使用時(shí)間：9000-15000小時(shí)）
1、含柴油發(fā)電機組中修項目；
2、解體全部柴油發(fā)電機組的發(fā)動(dòng)機；
3、更換氣缸體、活塞、活塞環(huán)、大小軸瓦、曲軸止推墊、進(jìn)排氣門(mén)、全套發(fā)動(dòng)機大修包；
4、調校油泵、噴油器、更換泵芯、噴油頭；
5、更換柴油發(fā)電機組的增壓器大修包、水泵修理包；
6、校正連桿、曲軸、機體等部件，必要時(shí)修復或更換。
7、電機定子，轉子除塵。
8、檢測定子，轉子線(xiàn)圈各項絕緣特性。
9、檢測，恢復發(fā)動(dòng)機控制線(xiàn)路。
10、檢測發(fā)動(dòng)機高水溫、低油壓保護功能，對損壞件予以更換。
11、檢測控制面板各儀表，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。

服務(wù)承諾：
　　經(jīng)我公司維修的所有型號的發(fā)電機組可保用期一年或2000小時(shí)。保用期內機組如發(fā)生故障，所有的修理費，零配件由我公司承擔。公司將以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求為宗旨，長(cháng)期為用戶(hù)提供純正的備品備件、技術(shù)咨詢(xún)，機組改造及人員的培訓。接到用戶(hù)反饋的質(zhì)量問(wèn)題后，在24小時(shí)內作出答復或派出售后服務(wù)人員，盡快到達現場(chǎng)，做到用戶(hù)不滿(mǎn)意服務(wù)不停止。 

服務(wù)體系：
 一、售前服務(wù)
　　 專(zhuān)業(yè)工程師為用戶(hù)提供售前的技術(shù)咨詢(xún)和規劃配套指導，解答用戶(hù)在使用過(guò)程中遇到的疑難問(wèn)題和提供相關(guān)的技術(shù)指導；對于備用電力的建站方式選擇，機組容量的選定，配電設備，投建標準等，我們會(huì )選派具備多年從業(yè)經(jīng)驗的工程技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地考察，給予客戶(hù)清晰明確的建議與指導，并開(kāi)列具備契約書(shū)性質(zhì)的可行性方案、費用明細、驗收標準等，力圖讓用戶(hù)買(mǎi)的放心，用得省心。

二、售中服務(wù)
　　我公司保證機組交付使用后每?jì)蓚€(gè)月巡回用戶(hù)一次，考查機組使用情況，評估機組品質(zhì)提出使用保養建議。集成的客戶(hù)處理系統，通過(guò)強大的數據庫支持和自動(dòng)生成報告來(lái)精確地進(jìn)行產(chǎn)品跟蹤，提供最佳售后服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)和的靈活的配送機制。
另外我們所有對外公布的聯(lián)絡(luò )方式都可以直接指向產(chǎn)品的后續服務(wù)，解除用戶(hù)的后顧之憂(yōu)。  

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