《浅析通信备用柴油发电机组选用问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析通信备用柴油发电机组选用问题（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析通信备用柴油发电机组选用问题中国移动通信 #网络部 市西城区金融大街 29 号 100032 高健通信行业对供电的可靠性要求是不言而喻的， 我们通常形容供电是通信系统的 “心脏 为确保通 信枢纽机房的电力供给，“市电供电 +柴油发电机组备用的供电系统成为通信行 业的标准配置方案。 本文就通信用自动化柴油发电机组的性能和通信备用柴油发电机组的选 用问题做一阐述。一、通信备用柴油发电机组的组成和特点机组由性能完善的柴油机、 三相无刷同步发电机、 燃油自动补给装置和自动控制屏组成。 自动 控制屏采用可编程自动控制器PLC 或油机专用微处理控制器控制。它除了具有自启动、自切换、自运行、自投入和自停
2、机等功能外， 并配有各种故障报警和自动保护装置。更为重 要的是， 配有 RS232 或 RS485/422 通信接口，能够实现与计算机联接，进展远程监控，实现 遥控、遥信和遥 测，做到全自动、无人值守。二、选用自动化机组必须考虑的关键性能1、必须满足的技术标准(1) GB/T 2820-1997 eqv ISO8528:1993 往复式内燃机驱动的交流发电机组(2) GB/T 4712-1996 自动化柴油发电机组分级要求(3) YD/T 502-2000 通信专用柴油发电机组技术要求(4) YD/T 1051-2000 通信局站电源系统总技术要求2、技术性能指标2.1 柴油机(1) 采用电启
3、动方式。(2) 三缸或三缸以上四冲程柴油机。(3) 额定转速 1500rpm。 环境温度低于 5C 以下，标配加装水套加热器。2.2 发电机(1) 采用无刷自励或无刷永磁励磁机励磁方式。(2) 发电机安装阻尼绕组。(3) 相对温度大于 85%环境使用时，标配驱潮装置。2.3 机组额定参数额定电压：400/230V额定频率： 50Hz(额定功率：按GB2820-97标称额定电流： 按 GB2820-97 标称额定功率因数：0.8(滞后)额定转速：1500rpm(7) 机组在空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率应不超过 5%(8) 机组的发电机定子和转子均采用 H 级绝缘。(9) 机组在 95%
4、-100%额定电压时电压和频率的稳态和瞬态指标见表 1表1性能参数单位运行极限值电压稳态电压偏差% 士瞬态电压偏差100%突减功率% +20突加功率注1% -15电压恢复时间s 4电压不平衡度%1注 2频率频率降% 3稳态频率带% 0.5瞬态频率偏差100%突减功率% +10突加功率注1% -7频率恢复时间s 3相对的频率容差带%2注：1、额定容量200kW与以下机组突加工100%负载，额定容量200kW以上机组突加工50%负载。2、机组并联运行时该值应减为0.5。3、自动化功能3.1 自动启动和自动加载(1) 机组接到自控或遥控的启动指令自动启动，启动成功率大于99% 个启动循环包括三次启动
5、，两次启动之间的间歇时间为 10-15秒。(2) 机组启动成功后，当机油压力达到规定值时应能自动加载, 加载时间通常为 10秒。(3) 机组三次启动失败后不再启动，并发出启动失败报警信号；如有备用机组应能将启动指令传递给备用机组。3.2自动卸载停机机组接到自控或遥控停机指令后， 能自动卸载停机，其停机方式有正常停机和紧急停机 两种。正常停机步骤：切断主电路后断开空气开关或将 ATS 转换至市电侧；紧急停机步 骤：立即切断主电路、燃油油路。3.3 自动保护 机组具有机油压力低、过电压、超速、过载、短路、缺相保护，水冷机组有高水温保护 功能，风 冷机组有高缸温保护功能。4、远程监控功能满足远程监控
6、的技术要求， 具有遥测、遥信和遥控功能， 能实时远距离监控机组的运行 参数、 运行状态，当机组出现异常情况或严重故障时能向监控中心自动报警，并能实现远程控制机组。能够提供标准的通信协议。5、串、并机功能(1) 串机备份功能：可配合ATS实现市电与柴油发电机组的自动切换功能或两台柴油发电机组之 间的双备用切换功能。(2) 并机扩容功能：两台或多台规格型号完全一样的三相机组，在额定功率因数下，满足在20-1 00 额定功率X围内稳定并联运行。为了提高有功功率和无功功率合理分配精度和运行的稳定性，要求机组中柴油机调速器具有稳态调速率在2-5X围内调节的装置。在控制箱屏内的调压装置可使稳态电压调整率在
7、5%X围内调整。6、其他功能要求(1) 具有蓄电池的均充和浮充功能(2)具有自动计时功能。图1是自启动备用柴油发电机组的设备原理示意图三、选择机组容量1、机组额定功率1.1标准规定ISO8528-1 : 1993与GB2820.1-1997对交流发电机组的用途、定额和性能作了明确规定，该标准将交流发电机组的输出功率分为三种，即持续功率COP、根本功率PRP和限时运行功率LTP，而该标准同时也对发电机组运行的现场条件做出规定，一般额定现场条件为：绝对大气压力：89.9kPa(或海拔高度1000m)一环境温度：313K 40 C相对湿度：60%1.2通常情况柴油发电机组铭牌标称的输出功率分为备用功
8、率Standby Power、和长行功率PrimePower，其现场条件等同于GB2820.1-1997或ISO8528-1 : 1993。即海拔高度1000 m环境温度40 C,相对湿度60%1.2.1 长行功率 Prime Power 为在规定的维修周期之间和规定的环境条件下， 每年可能运行的时数不受限制的某一可 变功率序 列内存在的最大功率，等同于国标和 ISO 标准中的根本功率 PRP。1.2.2 备用功率 Standby Power 为发电机组在规定的维修周期之间和规定的环境条件下能够 连续运行300h,每年最多500h工作小时的最大功率。等同于国标和ISO标准中的限时运行功率 LT
9、P 。1.3 通信备用柴油发电机组一般情况， 通信枢纽楼有市电供给， 当市电停电时柴油发电机组给负载供电， 保证供电 的可靠 性，柴油发电机组使用时间短，按备用容量来选择。2、在非额定现场条件下，必须考虑功率冗余度2.1 高温环境当环境温度过高时， 空气密度降低， 柴油发动机燃烧时氧气量减少，燃烧效率减低，因 而会减 低柴油机的机械输出功率； 同时发电机工作时需要冷空气对绕组进展冷却， 在环境温 度过高时，冷却 效果降低，发电机绕组内部温度升高，为保证发电机的绕组温度在允许X围内也必须降低发电机的输出 功率。不同品牌的柴油发电机组因选用的柴油机、 发电机不同， 功率定义所参照的标准也不同， 因
10、而 选型时要参考厂家的功率修正曲线来计算降容后的实际功率。 通常可按照环境温度超过 40C 时每升高 5 C，输出功率下降3-4%来进展功率损失的计算，但要注意的是有些厂家的机组标称功率是基于环境温度27C时的输出功率。因此，选用机组时必须根据温度情况，针对性核算功率冗余。2.2 海拔高度当海拔高度升高时空气密度也会降低， 同样影响柴油发动机和发电机的输出功率。 不同 品牌的 柴油发电机组要参考厂家的功率修正曲线来计算降容后的实际功率，通常可按照海拔高度超过1000m时每升高500m输出功率下降4-5%来进展功率损失的计算，但要注意的是有 些厂家 的机组标称功率是基于海拔高度300m时的输出功
11、率。因此，选用机组时必须根据海拔高度，针对性核算功率冗余。3、考虑机房空调电动机起动问题3.1 定频空调感性负载 因感应电动机直接起动时起动电流为正常电流的 6-7 倍，而且功率因数很低， 电动机起 动瞬间 加大机组容量才能满足要求，通常是选择 PMG 励磁方式的发电机。发电机的端电压会下降到低于正常值80%以下，从而影响其他负载的供电，需要考虑3.2 变频空调非线性负载 应用变频电动机和软启动调速控制电路的空调，请参考以下的有关 非线性负载的讨论。四、选择适合非线性负载的机组1、UPS等非线性负载对机组的影响非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波，其中以5 次和 7 次谐波危害最严重，
12、尤其是非线性负载较大而发电机组容量又较小时这种危害就更明显，机组带UPS时主要表现在以下几种现象： 发电机组的输出电压突然增高到 440V以上，其后果是造成UPS损坏。 发电机组输出频率到50 60Hz,致使UPS保护动作。(3) 发电机组在出现频率或电压异常的同时出现严重的机械共振现象，柴油机出现有节奏的摇摆和声音起伏，严重时还出现损坏发电机的励磁回路和AVR自动电压调节器。(4) UPS 因检测到过电压或过频率而自动关断整流器, 由后备电池组向负载放电或从旁 路直接向负载供电。2、非线性负载带载解决方案2.1 采用无刷永磁式励磁交流发电机永磁励磁系统由五局部组成：发电机主励磁绕组转子，永磁
13、发电机PMG,自动电压调节器AVF，励磁机和旋转二极管。图2是无刷永磁式励磁交流发电机的工作原理图，在这个 系统中有以下几个特点：1由于PMG系统提供一个与定子输出电压波形畸变与大小无关的恒定的励磁电源，因而能 提供较高的电动机起动承受能力， 并对非线性负载产生的主机定子输出电压的波形畸 变具有抗干扰性, 可提高发电机带非线性负载能力。2AVR 检测三相输出电压三相方均根检测，具有精度极高的稳态电压调整率通常可达土 0.5%。永磁机励磁AVR电源输入电力输出-k检测参号值设足/綸出丄肌定j-A V.R.水磁机定子屜磁机转子卜门机械旋转 动片输入3更强的抗无线电干扰能力。 4更强的承受短路电流能
14、力通常可达3倍额定电流，持续 10S。2.2采用“小马拉大车方式，选用大容量发电机 在不增加柴油机功率的条件下配置一台较大容量的发电机，以提高机组带非线性负载 的能力。通常柴油机和发 电机的功率匹配关系是柴油机净输出机械功率略大于发电机功率， 但是这里发电机输出功率一般可以按照表3 的参考值进展选择：表3发电机和UPS功率匹配关系UPS整流技术功率匹配关系采用6脉冲整流技术Sg=3-3 5Su采用12脉冲整流技术Sg=2 5-3Su采用单相整流技术Sg=4-5Su采用高频脉宽调制技术Sg=2-3Su注：1Sg表示发电机的标称功率kVA，Su表示UPS的标称功率kVA：2发电机采用永磁他励式PMG发电机、AVR三相电压检测并采取隔离变压器将发电机组输出电压经过隔离后再输送到 AVR从上面的匹配关系来看，柴油发电机组的容量会比UPS大许多2倍以上。但是请注而机组的输出有功功率大小取决于意，从上面提出的是“发电机容量而并非机组的容量，柴油机的出力，而视在功率那么主要取决于发电机的容量，发电机组在带UPS负载时，只要加大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而机组的输出有功功率其实并未增加，因而采用这种所谓“小马拉大车的方
