超前功率因数负载对备用电源系统的影响

摘要

通过对超前功率因数备用发电机系统的分析计算,提出超前功率因数运行的风险所在.通过计算分析可知发电机组轻载时，如果此时负载中存在较大的容性负载，会引起容性负载与发电机的内部电抗产生电压谐振的故障现象，导致发电机的端电压升高。如果发电机的谐振电压幅值不大，可以通过调低励磁电势的方式来维持电压的平稳输出，但是如果谐振的电压太大，即使励磁电压降到比较的水平，也无法抑制发电机端电压的升高，那么系统本身就会面临比较严重的过电压风险，如果不及时停机，可能会导致其他设备的损坏。结合电力行业对于供电系统功率因数的控制要求以及如何消除电力系统中多余容性负载的方法,提出备用发电机系统中容性负载的管理策略,以保证备用电源系统安全可靠运行.建议尽量减少发电机容性负载的输入。轻载模式下，带容性负载电源系统的谐振电压是需要考虑的重要故障现象，当容性负载小于20％时，上升速率较为平稳，在发电机的处理能力之内，如果大干30％，则面临较大的过电压风险。满载时，则要避免功率大于90。此时增大容性负载虽然谐振电压的风险降低，但是增加容性负载也会增大功率角，减弱系统动态响应特性。建议容性负载的百分比尽量小于20％，如果系统没有较大的负载波动时可考虑适当放大到30％，系统设计时，尽量让UPS负载与冷却系统负载搭配供电，避免UPS负载的过分集中，引起局部的功率因数超前，造成局部的系统运行不稳定。同时在负载管理方面，当备用电源供电时采用初步加载的方式，避免系统在较大的短时容性负载的冲击下引起的短时过电压，使得机组带载的过程平滑和稳定。如果整个系统呈现容性负载，需要采取手段抑制容性负载的产生。在系统轻载运行时，可以主动切除滤波装置，降低容性负载。对于无法摘除容性负载的UPS设备，可以通过增加并联电抗器来抵消多余的容性负载。