汕頭雷達站所配備的天氣雷達是北京敏視達雷達有限公司的CINRAD/SA型新一代天氣雷達,于2005年6月份完成安裝調試并投入試運行。所配備的備用電源分別是:深圳科士達公司的EP-60型不間斷電源(UPS),額定功率50kw,于2005年4月份安裝;法國SDMO-JS150Ⅱ型柴油發電機組,額定功率120kw,于2005年7月份安裝。
新的柴油發電機組投入使用后,經常出現轉速和輸出電壓不穩定的現象,當柴油發電機組工作不正常時表現為:轉速在1500~1560來回游蕩(游車現象),電壓在340~460v(雙相)上下波動,頻率在47~53HZ上下漂移。柴油發電機組工作不穩定嚴重影響到雷達設備的正常運轉,尤其是惡劣天氣市電中斷時。檢查發現柴油發電機組與UPS系統工作不匹配是引起柴油發電機組輸出電壓不穩定的主要原因,經過對柴油發電機組進行調整后,實際長時間工作表明,柴油發電機組輸出電壓不穩定的現象沒有再次出現。
1 檢查情況
1.1空載情況
啟動柴油發電機空載運轉大約3小時,檢查其各項技術指標:轉速在1560轉/分鐘,電壓400V(雙相),單相235V,頻率52Hz。表明轉速、頻率、電壓都比較穩定,沒有發生游車現象。
1.2通過UPS給雷達供電
啟動柴油發電機通過UPS給雷達供電,大約30分鐘后,柴油發電機輸出電壓開始波動,其轉速在1500~1560來回震蕩,電壓在340~460v上下波動(雙相),頻率在47~53HZ上下漂移。
1.3直接給雷達供電
將UPS電源打到SWMB(旁路)狀態,柴油發電機直接給雷達供電,連續工作3小時以上,檢查其各項指標:轉速約1525~1530轉/分鐘,電壓380~390V(雙相),單相220~225V頻率50.8~52.8Hz。結果表明轉速、頻率、電壓都相對穩定,沒有發生游車現象。
從檢查的情況看,當柴油機空載或直接給雷達供電時,工作穩定正常。而當柴油機通過UPS給雷達供電時,出現嚴重的游車現象。
2 分析判斷
2.1柴油發電機組與UPS配套使用時存在的問題
有研究表明,UPS系統通過整流器/充電器從交流配電系統獲得電力,對于前端的配電系統而言,UPS系統是一個會引起正弦波波失真的非線性負載。發電機較高的內阻(比變壓器高2~3倍)增加了諧波的副作用。當柴油發電機與UPS配合使用時,對柴油發電機而言容易出現產生以下異常現象或者故障:
2.1.1電壓振蕩
反饋的波動電壓會造成發電機輸出電壓振蕩范圍達±10%~±20%。當調整AVR達到最佳時,振蕩仍>2%。
2.1.2電流振蕩
在UPS負載穩定的情況下,發電機輸出電流擺動范圍仍達±20%~±50%,并且這種擺動無法調整。
2.1.3頻率漂移
頻率振蕩范圍在±5%以內,會導致UPS頻繁切換,造成柴油發電機負載有規律的忽大忽小,從而使發電機的電壓、工作噪聲也有規律地忽大忽小,加大輸出電壓的不穩定。同時發電機組的震動加劇,加速了機械磨損,甚至機件損壞。
2.2UPS引起的諧波的治理方法
所有造成正弦波波形失真的負載,稱之為非線性負載并且都會引起諧波。UPS系統作為非線性負載產生的諧波對柴油發電機的運行會產生很大的危害。目前解決發電機組與UPS系統間諧波問題有兩種策略:
2.2.1消除諧波
使用濾波器或有源諧波調節器來部分或全部地消除諧波。
2.2.2接受并允許諧波的存在
在實際應用中,若UPS負載相對柴油發電機組的其他負載來說相對小很多,也就是說UPS功率比發電機組的功率小很多,在功率比為1:(2~5)時,UPS系統產生的諧波可不采用濾波措施。
2.3具體分析
2.3.1額定功率比情況
汕頭雷達站所配備的UPS電源和柴油發電機組兩者的額定功率比為1:2.5,UPS系統產生的諧波應該在柴油發電機組的承受范圍之內。同時考慮到該型號的UPS電源和柴油發電機組之前在我省其他雷達站已多次配套使用,沒有出現UPS的諧波副作用影響到柴油發電機組穩定工作的現象,因此我們判斷汕頭雷達站柴油發電機組游車現象應該不是主要由UPS諧波的副作用引起的。
2.3.2初步判斷
從前面檢查的情況看,柴油發電機組不論是在空載或者是負載的情況下,其轉速和頻率都偏高。當雷達在做立體掃描觀測時,每完成一個仰角的掃描會關掉高壓,等天線到達下一個指定方位、仰角時,又重新加上高壓(時間間隔不到1秒),從配電柜上可以明顯看出,這時電流有15A左右的起落。由于柴油發電機組的轉速和頻率都偏高,當其負載突然起落時,其輸出的交流電電壓、頻率振蕩有可能超出UPS的適應范圍。當UPS設備檢測到發電機輸出電壓瞬間在控制范圍內外漂移,瞬間給出分合信號,反映到發電機的CB板(核心控制電路板),核心控制命令發動機的噴射泵增減油量,以保證工作的穩定。但是,由于是瞬間的分合、反饋,當這種切換頻繁出現,會導致UPS頻繁切換,反過來造成柴油發電機負載有規律的忽大忽小,從而使發電機的電壓、工作噪聲也有規律地忽大忽小,發電機組的震動加劇,造成整個控制過程的惡性循環,最終導致游車現象發生。
3 處理情況
調整柴油機高壓油泵上的調速器和發電機上的AVR(電子調節器)將柴油發電機的各項指標在空載條件下向下調整為:轉速1530r/min,電壓為385V(雙相),223V(單相),頻率為51Hz,與當地市電電壓相當;在三相負載為50-100A時,將發動機的轉速控制在1490-1515r/min之間,頻率在49.8-50.5Hz之間,電壓保持平穩(385±3)V。通過上述反復調試,把柴油發電機的各項指標調整到UPS的設置范圍后,實際長時間工作表明,波動與游車現象基本消失。
責任編輯:小柯