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大机组UPS电源常见问题分析(2)
3系统容量估算选配
3.1UPS的输出容量
欲使UPS的容量确定得比较恰当,须进行详细的负荷统计,并搜集同型运行机组的实际资料。
负荷统计,需要搜集负荷的同时率、功率因数、经常性电流和最大可能的冲击电流等资料。
UPS的逆变器设有过载保护,输出电流超过(1.2~1.25)In时,将自动切换至旁路供电。为了避免多台负载同时启动迭加冲击电流,频频出现切换及回切,而且主回路元件不至于过热,UPS容量留有足够的余地是必要的,但容量富裕应有度。
黄埔发电厂300MW机组UPS的输出容量,初拟30kVA,136A。与美国西屋公司洽谈后改为50kVA,227A。投产后的实际负荷,交流侧一般为90~100A(直流侧约125A),偶而达110~120A。如选30kVA,136A,负荷率为110A/136A=0.73,容量有点偏小。如选40kVA,182A,负荷率为100A/182A=0.55,低于规程推荐值0.6,裕度系数为182A/100A=1.82,高于推荐值1.6,才是比较恰当的。
3.2整流器(充电器)输出容量
黄埔发电厂300MW机组逆变器输入功率为
P2=UDC×IDC=280V×245A=68.6kW.
以SCI公司推荐的公式计算整流器输入视在功率,
S1=Uex×Iex×Ce/(kPF×η1).
式中S1——整流器输入视在功率,VA;
Uex——整流器输出电压,V;
Iex——整流器输出电流,A;
Ce——整流器过负荷因数(1.2~1.5);
kPF——波峰因数(一般为0.8);
η1——整流器效率(0.92~0.94)。
可得:
S1=210V×245A×1.2×/(0.8×0.93)=82.9kVA.
整流器输入功率因数
λ1=P2/(S1×η1)=68.6/(82.9×0.93)=0.889,
UPS效率
η=S3/S1=50/82.9=0.603.
假定UPS负荷的功率因数λ=0.7,则逆变器输出有功功率
P3=S3×λ=50kVA×0.7=35kW,
逆变器效率
η2=P3/P2=35/68.6=0.51
可见,整套UPS的效率是比较低的,这是由于各环节存在损耗。如果UPS的容量选择过大,实际负荷偏低,利用率低,效率则更低。
在充电器已选定输出功率65kW情况下,参照上述公式,计算得整流变输入容量为87.3kVA。国产充电器的整流变原设计选配输入容量140kVA,偏大了。
鉴于整流、逆变各环节交直流侧P,U,I等参数换算与整流、逆变的方式、线路及负荷等有关,准确计算比较复杂,我们期待设计规程提供一套UPS系统适用的基本公式,作为 容量选择估算的依据。
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