隨著技術的發展，各行各業的信息業務基本都離不開可靠電力的保障，往往采用“市電+發電機組+大功率UPS”架構的供電系統。但在實際使用過程中，由于種種原因，卻會經常出現在市電異常的關鍵時刻，發電機組或UPS無法正常工作的情況，嚴重影響關鍵業務的安全運營。

導致問題的多個因素

機房中的負載既有線性負載，也有大量的非線性負載，其中較典型的非線性負載就是UPS。要在緊急情況下確保UPS對業務設備的持續可靠供電，發電機組就必須適應其非線性的特性。

海瑞思表示，當發電機組與后端負載不匹配時，通常在發電機組的輸出電能質量、檢測和控制等多個方面會出現嚴重問題，影響設備的正常工作。如果在設備運行過程中發現存在異常狀況，就需要在對發電機組進行檢查的同時，仔細考慮一下它和后端負載之間是否匹配良好。

針對造成這種問題的原因，海瑞思分析指出，對于大功率UPS和發電機組之間的匹配效果，主要是由這樣幾個因素決定。首先是設備容量。計算發電機組容量，不僅要考慮UPS的額定功率、蓄電池充電增加的功率、整機效率、功率因數等因素，還要考慮機房精密空調、照明、消防電梯等負載在啟動或運行所產生的沖擊電流對發電機組造成的影響。其次是突加載。在發電機組突加載之后，其輸出電壓和頻率都會存在一個不斷調節、波動振蕩的過程，而此時發電機組的瞬態響應能力，則取決于發動機類型、缸內壓力、調速器特性、機組轉動慣量，以及發電機類型、勵磁系統特性、AVR特性等因素。再次是無功功率。發電機組通常是按照感性0.8功率因數的負載特性來設計的，對于帶容性負載的能力沒有相應的測試標準和規范要求，故其帶容性負載特別是突加容性載的能力通常較弱。同時，UPS設備隨著整流器的啟停以及負載率的變化，對發電機組的影響是不斷變化的，而且UPS系統采用的架構不同帶來的影響也不同。最后是電流諧波。發電機組易受到非線性負載的影響，即在負載諧波電流的影響下，其電壓波形的失真會明顯大于變壓器，內部損耗會明顯增大，導致繞組發熱，發電機AVR的檢測準確度和控制效果會明顯變差。同時電壓和電流諧波還會對UPS的檢測和同步電路造成影響，并可能觸發某些保護動作。

　　“對癥下藥”的解決方案

基于對大功率UPS和發電機組的相關特性進行全面了解后，海瑞思據此給出了針對性的解決方案，從多個方面著手實現二者之間的合理匹配。

首先，需要盡可能詳細的了解負載信息，并據此對發電機組輸出功率進行適當的放大選型，在此前提下若能盡量達到60%~80%的負載率則對發電機組較為有利；盡可能選擇輸出阻抗小、瞬態響應能力好的發電機；發電機的穩壓勵磁調節，建議采用受諧波影響小的類型，如PMG永磁式發電機；發電機AVR的電壓檢測建議采用三相檢測取平均值的方式，而不是單相檢測，以提高電壓檢測的穩定度，降低電壓波動對發電機的影響；不同工作方式的發電機組，對非線性負載的帶載能力也會有所不同，如兩沖程柴油發電機組要優于四沖程柴油發電機組；需要注意如果發電機組的控制器參數設置不當，也會造成與UPS不匹配；在投入UPS時，若發現發電機組電壓和頻率表的數值搖擺不穩，適當調低AVR的靈敏度旋鈕可能會解決問題；為避免交流*信號影響發動機電子調速器的性能，需將調速器的外殼良好接地，并對其轉速傳感信號采取良好的屏蔽措施；建議對發電機組采取分步的方式加載，加載順序原則上大負載先啟動，小負載后啟動。

其次，發電機組輸出的有功功率取決于發動機的出力，視在功率則主要取決于發電機的容量。所以發電機組在帶UPS等非線性負載時，只需增大發電機的容量，其瞬態特性就會大大的增強，而整臺機組的輸出有功功率并未增加。實踐證明，采用這種“小馬拉大車”的方式來解決UPS和發電機組的匹配問題完全可行，并能為用戶節約一筆相對可觀的投入成本。

第三，要選擇更能適合發電機組特性的UPS，應選擇輸入功率因數較高且電流諧波較小的UPS；對于濾波器在UPS空載或輕載時會導致其輸入側呈容性的特點，建議選用可提供針對性完善和優化方案的品牌，如海瑞思的HipulseU和NXL系列；如果UPS具備高速寬頻的整流器控制電路、旁路電壓/頻率保護范圍和逆變器同步速率現場可調、Power-Walk-In延時啟動、整流器緩啟動、智能發電機模式等功能和特點，可更好地與發電機組相匹配。

第四，在低壓配電方面，可利用感性負載和容性負載特性互補，盡量使總負載的功率因數保持在感性0.9左右；通過自動投切裝置，使空調等感性負載先于UPS接入；將各個ATS的自動切換時間錯開，以防止在市電切發電機供電時，所有負載同時啟動導致發電機組輸出波動過大或保護停機；避免無功補償柜對發電機組進行補償；在供電系統中使用成熟可靠的補償調節裝置，進行感性/容性無功補償和諧波治理。

此外，值得注意的是，數據中心建成驗收時的假負載測試通常使用的是阻性載，有一定參考價值，但無法完全模擬真實負載的工況，在無功和諧波等方面存在測試盲區。所以即使通過了嚴格的假負載測試，也不代表供電系統內各設備之間就實現了完全匹配，仍然不能掉以輕心。

編輯：Harris

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