改進“1+1”UPS并機供電系統

對并機系統所采用的技術改進措施

在民航空管系統的UPS供電系統中，為使得UPS并機系統能適應輸入電網的電壓波動范圍大的特點，需要在備用發電機與UPS供電系統之間增配電力穩壓器（見圖1）。對于這樣的UPS供電系統而言，處于“串聯工作狀態”中的電力穩壓器不會對它的輸入諧波特性產生任何實質性的影響。根據過去獲得的相關現場測試數據可以發現：電力穩壓器與UPS的輸入電壓和輸入電流不僅具有非常相似的工作波形和基本相同的輸入諧波特性參數(例如，CosΦ、功率因數PF、輸入電流峰值比KF電流、輸入電壓的峰值比CF電壓、輸入電流諧波分量THDI和輸入電壓諧波分量THDV等)。而且，它們的輸入電流諧波分量的頻譜分布曲線也具有非常相似的變化規律。根據前期在市供電條件下對由110kVA發電機+兩臺100kV電力穩壓器+兩臺6脈沖型80kVA“1+1”UPS冗余并機系統所獲得的測試結果，可以推斷出：能對發電機的安全運行造成“最大的潛在威脅”的禍根是由兩臺100kVA的電力穩壓器所產生的單極性開機啟動”浪涌電流，而不是由兩臺

圖1  1+1型冗余并機UPS供電系統（6脈沖型UPS）

為確保由電力穩壓器與“1+1”UPS并機系統所組成的供電系統，在發電機供電的條件下，也能安全和可靠地工作，需要對這套UPS供電系統執行如下的技術改進：

1  將原來的輸出功率為110kVA的備用發電機組調換為150kVA的備用發電機(常行功率);

2  鑒于在過去的測試中，在兩臺電力穩壓器的輸入端上所曾經記錄到的最大“開機啟動浪涌電流”是一串幅值為220A左右，持續時間達到0.2s左右的單極性衰減波形。為改善發電機的運行環境,應盡可能地降低由電力穩壓器的“開機啟動浪涌電流” 所可能帶來的不利影響。建議相應的電力穩壓器廠家：將兩臺穩壓器的“開機啟動時間”錯開3s左右。

3  為改善發電機的運行條件，建議相應的UPS廠家：對80kVA“1+1”UPS并機系統進行“再調整”，以便盡量地減小兩臺UPS之間的輸入電流和輸出電流的均流“不平衡度”(通常的期望值<5%)及它們之間的“環流”,從而提高UPS并機系統運行的可靠性。

對供電系統所執行“系統匹配性”調控操作

在對如圖1所示的由發電機、電力穩壓器和UPS并機供電系統所組成的供電系統所執行的“系統匹配性”的調控操作時，曾先后進行過如下調整步驟、才最終使得這套UPS供電系統進入穩定、可靠的運行工作狀態如下。

1 當150kVA的發電機被開機啟動并等待它進入穩定工作狀態之后，在對這套UPS供電系統的輸入端執行市電供轉入發電機供電的切換操作時，卻出現了發電機的聲音“異常”，電力穩壓器的輸出不穩，并頻繁地調節其輸出電壓等不正常工作現象(注：此時發現：位于伺服調控型的電力穩壓器中的碳刷進入頻繁的“誤調”工作狀態之中)。在此條件下，位于6脈沖型的80KVA“1+1”UPS并機系統中的1臺UPS的逆變器因輸入電源的電壓和頻率的“嚴重不穩”而進入自動關機狀態。

2 此時，將電力穩壓器從這套UPS供電系統中脫離出來,并直接用150kVA 的發電機來驅動“1+1”UPS并機系統。運行結果表明：工作基本正常。

3 為了盡可能地發揮這種發電機的潛在驅動能力和為后接的UPS供電系統提供盡可能良好的運行環境，在調試中將輸出電壓從402V調節到396V, 工作頻率從50Hz調到51Hz。在采取這種措施后，所進行的發電機帶載實驗證實：其可以使得UPS供電系統的運行狀態獲得了進一步的改善。然而，此時的運行狀態仍不能達到令人滿意的程度。主要表現為：發電機的輸出電壓仍然不夠穩定和聲音仍有異常。

4 將采用發電機電源帶載時的運行狀態同采用市電電源帶載時的運行狀態進行比較就可發現：供電電源的輸入電壓諧波分量THDV增大，從而致使其輸入電壓波形的畸變度有所增大。

圖2  兩種供電條件下的UPS輸入電壓和輸入電流波形

如圖2所示，當改用發電機供電時，出現在UPS輸入端的輸入電壓波形上的畸變度明

顯地增大(此時，可在它的電壓波形上、觀察到頻率較高的瞬態“電壓躍變”現象)。這里采用的辦法是：將電力穩壓器的輸出電壓的穩壓范圍從380V