ДГУ + ИБП

Наиболее часто потребителями электроэнергии, вырабатываемой ДГУ, являются ИБП, которые очищают ее для подачи на критическую нагрузку (см. Рисунок 1).

Вопрос о сопряжении ДГУ и ИБП очень важен, поскольку в зависимости от решения этой задачи мощность ДГУ приходится завышать в несколько раз. Последнее, согласитесь, куда серьезнее учета поправочных коэффициентов, связанных с изменением давления или влажности. В чем же дело?

ИБП характеризуется диапазоном входных характеристик (напряжение и частота), в котором он обеспечивает питанием нагрузку без обращения к аккумуляторным батареям. Как только характеристики электричества выходят за границы указанного диапазона, ИБП уже не может гарантировать требуемое качество и переходит на работу от батарей. Чем шире диапазон, тем реже задействуются батареи, что продлевает срок эксплуатации этого «чувствительного» и дорогостоящего элемента.

Предположим, ИБП справляется без помощи батарей при отклонениях напряжения и частоты 10%, а авария в центральной сети приводит к отключению электроснабжения. В этом случае нагрузка переводится на аккумуляторы ИБП, а автоматика инициирует запуск ДГУ, на которую и переключается все оборудование. Но при «набросе» нагрузки неизбежно понижаются выходное напряжение и частота дизель-генератора. Если «просадка» составит 15%, то характеристики тока выйдут за рамки определенного диапазона ИБП, после чего, согласно запрограммированному алгоритму работы, ИБП опять переведет нагрузку на свои аккумуляторы. Оказавшись в режиме холостого хода, генератор быстро восстанавливает номинальные напряжение и частоту. ИБП немедленно переключает нагрузку на генератор, тот опять «проседает» и далее все повторяется. Такие «качели» могут закончиться печально — полной разрядкой аккумуляторов и потерей нагрузки.

Решить проблему можно, выбрав ДГУ, мощность которого превышает мощность, необходимую для питания нагрузки в штатном режиме. Данный вариант увеличивает расходы, что мало кому понравится. Лучше, конечно, приобрести модели ИБП, в которых реализован плавный перевод нагрузки с аккумуляторов на внешний источник электроснабжения. Однако к необходимости завышения мощности ДГУ приводит не только «просадка» генератора при «набросе» нагрузки. Работа выпрямителя во входной цепи ИБП становится причиной искажения текущих по ней токов. Несинусоидальные токи вызывают потери мощности в генераторе, а значит, и уменьшение мощности, подаваемой на нагрузку (более того, они могут привести к аварийной остановке ДГУ). Как следствие, мощность ДГУ опять придется увеличить.

Коэффициент искажений во входной цепи ИБП во многом определяется схемотехникой выпрямителя. Наихудший вариант — 6-пульсный выпрямитель без фильтров, в этом случае коэффициент нелинейных искажений может достигать нескольких десятков процентов. Ситуация улучшается, если 6-пульсный выпрямитель дополняется фильтрами или используется 12-пульсный выпрямитель. Идеальный выбор — выпрямитель на IGBT-транзисторах – в этом случае искажения не превышают 3-5% и без применения фильтров. Собственно говоря, большинство новых моделей ИБП комплектуются выпрямителями на IGBT-транзисторах.

Каково же рекомендуемое завышение мощности ДГУ над мощностью ИБП? При использовании ИБП с 6-пульсным выпрямителем без фильтров, мощность ДГУ должна быть в 2-2,5 раза больше входной мощности ИБП, если же ИБП имеет выпрямитель на IGBT-транзисторах — достаточно 10-20%-ного завышения. В свою очередь, согласно документам, подготовленным разработчиками Cummins, вполне достаточно 40%-ного завышения для 6-пульсных выпрямителей и 15%-ного — для 6-пульсных, оснащенных фильтрами, и 12-пульсных.

Как видим, единства в этом вопросе нет, что еще раз указывает на сложность данной технической проблемы. Специалисты некоторых компании вообще не рекомендуют использовать ИБП с 6-пульсной тиристорной схемой выпрямления для работы с резервным генератором. Кроме того, некоторые эксперты по системам резервного электроснабжения, не советует для этой цели устанавливать ИБП с входными пассивными фильтрами высших гармоник: во-первых, наличие таких фильтров приводит к большому емкостному току в момент подключения ИБП к ДГУ, что вызывает существенный динамический бросок выходного напряжения ДГУ, а во-вторых, они эффективны в довольно узкой зоне, близкой к точке номинальной работы ИБП.

 

 

Предоставлено по материалам статьи журнала сетевых решений LAN:  http://www.osp.ru/lan/2009/08/10027566/