PORADNIK Cz. - elektro.info.pl
Transkrypt
PORADNIK Cz. - elektro.info.pl
PORADNIK Cz. 3 Zasilacze UPS Od redakcji Partnerzy publikacji Duża część odbiorników energii elektrycznej to urządzenia, które wymagają ciągłego zasilania energią elektryczną o określonych parametrach. Każdy, nawet najmniejszy zapad, zanik lub zakłócenie sieci elektroenergetycznej może spowodować nieobliczalne straty związane z przestojami urządzeń, ich wadliwą pracą lub uszkodzeniem. Systemy gwarantowanego zasilania, w tym zasilacze umożliwiają podtrzymanie zasilania wrażliwych odbiorników w określonym czasie. W poradniku prezentujemy normy oraz wybrane zagadnienia dotyczące systemów gwarantowanego zasilania. Przedstawimy także zestawienie zasilaczy UPS firm, które przesłały ankiety do redakcji. Życzymy miłej lektury Redakcja www.elektro.info.pl Spis treści Na co zwracać uwagę przy wyborze zasilacza UPS? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 4 Współpraca zespołu prądotwórczego z zasilaczem UPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 10 Gwarancja bezpieczeństwa zasilania w prowadzeniu działalności biznesowej – artykuł sponsorowany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 14 Redakcja Wpływ wahań napięcia na jakość energii elektrycznej w aspekcie zastosowania zasilaczy UPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 18 Zestawienie zasilaczy UPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 24 Wpływ zasilaczy UPS na parametry energii elektrycznej . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 34 UPS-y w zastosowaniach specjalnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 44 Adres redakcji ul. Karczewska 18, 04-112 Warszawa tel. 22 810 65 61 faks 22 810 27 42 [email protected] www.elektro.info.pl Artykuł sponsorowany Benning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 48 Redakcja Marta Muszyńska Emilia Sobiesiak [email protected] Reklama ReklamaRosa Karolina Karolina Rosa [email protected] [email protected] Moduły bateryjne w systemach zasilania gwarantowanego (UPS) . . . . . . . . . . . s. 50 Rynek zasilaczy UPS w Polsce a niezawodność zasilania – zagadnienia wybrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 58 Systemy gwarantowanego zasilania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 64 Katalog firm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s. 66 2 GRUPA Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A. ul. Karczewska 18, 04-112 Warszawa tel. 22 810 21 24, faks 22 810 27 42 ISBN 978-83-64094-10-1 3 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy wybór układu UPS ze względu na niezawodność systemu Znając poziom dostępności, jaki jest wymagany przez odbiory, należy dobrać układ na co zwracać uwagę przy wyborze zasilacza UPS? zasilania gwarantowanego o odpowiedniej niezawodności. Najczęściej stosowane są na- mgr inż. Karol Kuczyński ● VFD (Off-Line) – zastosowania domowe, pojedyncze komputery, stacje robocze, stępujące rozwiązania [2]: komputery biurowe, Występowanie stanów awaryjnych lub innych zaburzeń w systemie elektroenergetycznym, jak również oddziaływanie czynników atmosferycznych wpływa na powstawanie przerw w dostawach energii. Oddziałujące zaburzenia bądź przerwy w zasilaniu odbiorników mogą powodować utratę przetwarzanych danych, uszkodzenie urządzeń, przegrzewanie się systemów z uwagi na wyłączenie klimatyzacji, a w konsekwencji ich natychmiastowe zatrzymanie lub uszkodzenie. Zabezpieczeniem przed przytoczonymi konsekwencjami jest zastosowanie systemów zasilania gwarantowanego, w tym zasilaczy UPS. W przypadku wystąpienia zaburzeń w sieci bądź przerw w dostarczaniu energii elektrycznej umożliwiają one podtrzymanie zasilania wrażliwych odbiorników w określonym czasie [1]. Dobierając zasilacz UPS do konkretnego przypadku warto dokładnie przeanalizować kilka istotnych kwestii, które mogą decydować o właściwym doborze i długoletnim zadowoleniu jego użytkownika. rozmieszczenie odbiorników W zależności od rozmieszczenia odbiorników w obiekcie lub obiektach, należy rozważyć ● VI (Line-Interactive) – serwery, małe sieci, komputery PC, urządzenia sieciowe, ● VFI (On-Line) – wszystkie urządzenia, które wymagają bezprzerwowego zasilania, serwerownie, bazy danych, sieci komputerowe, urządzenia automatyki przemysłowej, sterowniki przemysłowe, ● układy redundantne UPS – odbiory o znaczeniu krytycznym, centra przetwarzania danych, ośrodki obliczeniowe, farmy serwerów, urządzenia do pracy ciągłej 24 h/365 dni, ● podwójne systemy zasilania, współbieżne, bez pojedynczych punktów awarii – systemy IT o najwyższym znaczeniu krytycznym o dostępności na poziomie 99,999%, ● dwa lub więcej układy zasilania gwarantowanego dla odbiorników posiadających redundantne zasilacze wewnętrzne. schemat blokowy systemu zasilania zastosowanie centralnego systemu zasilania z jednym lub kilkoma UPS-ami zasilającymi Przed przystąpieniem do wyboru systemu zasilania gwarantowanego, dobrą praktyką wszystkie odbiory lub zasilanie rozproszone, tzn. UPS-y o mniejszej mocy zasilają mniej- jest wykonanie schematu blokowego systemu. W schemacie należy uwzględnić konfi- sze grupy odbiorników, najczęściej w ich pobliżu. Optymalny wybór wynika z wymagań gurację zasilacza UPS, sposób połączeń odbiorników, grupy odbiorników, urządzenia do niezawodności układu zasilania, naturalnie wynikającego podziału na grupy, z kalkula- dystrybucji zasilania, przeanalizować sytuacje awaryjne, działania serwisowe, okresowe cji kosztów systemu UPS-a i instalacji zasilającej, możliwości monitoringu i zarządzania wyłączenia urządzeń do przeglądów i konserwacji, tory obejściowe, określić najsłabsze [1, 2]. Należy pamiętać, że małe zasilacze UPS nie posiadają wielu funkcji i zaawansowa- punkty systemu zasilania. Na podstawie uzyskanych od producentów danych należy nych rozwiązań technologicznych, takich jak zasilacze dużej mocy, stąd ich niezawodność wyliczyć niezawodność projektowanego systemu. może być znacznie obniżona. dobór mocy UPS-a podział na grupy Moc znamionowa UPS-a jest mocą na wyjściu zasilacza, czyli jest to moc, jaką W projekcie systemu zasilania należy uwzględnić znaczenie odbiorników i ich wyma- UPS jest w stanie dostarczyć do odbiorników. Moc pobierana przez UPS jest większa gany czas podtrzymania. Jedne odbiory mogą być wyłączone po zaniku zasilania, inne o wartość strat oraz moc potrzebną na doładowanie baterii akumulatorów. Posiadając powinny pracować jak najdłużej, a niektóre nie powinny być w ogóle zamknięte. Wyłą- koncepcję układu zasilania gwarantowanego można przystąpić do dobrania mocy po- czenie części odbiorników oszczędza energię zgromadzoną w bateriach, która może być szczególnych zasilaczy UPS. Po wyliczeniu mocy zapotrzebowanej przez odbiory należy użyta przez odbiory wymagające znacznie dłuższego czasu podtrzymania [1, 2]. Dlatego dobrać moc UPS-a. Ponieważ współczynnik mocy wyjściowej UPS-a jest różny dla róż- przy projektowaniu, konfiguracji zasilaczy UPS i doborze baterii należy uwzględnić czas nych konstrukcji, należy uwzględnić zarówno moc pozorną, w [VA], jak i moc czynną, podtrzymania poszczególnych grup odbiorników. w [W]. Przy doborze mocy zaleca się uwzględnienie potrzeb na przyszłą rozbudowę 4 5 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy odbiorników. Zwykle przewymiarowanie wynosi 20% mocy odbiorników. Niektóre za- Sprawność tych urządzeń jest zwykle silacze UPS posiadają możliwość zwiększenia mocy poprzez aktualizację oprogramo- większa (nie występuje podwójne prze- wania UPS-a, bez konieczności dokładania dodatkowych elementów systemu. Taka twarzanie energii) niż zasilaczy On-Line. możliwość zapewnia rozbudowę systemu w przyszłości. Należy jednak dobrać kable W przypadku, gdy jakość zasilania siecio- i inne elementy obwodu zasilania na moc docelową [2, 3]. Dla UPS-ów średniej i du- wego jest niska (występują częste zapa- żej mocy moc odbiorników może być pokryta przez sumę mocy UPS-ów pracujących dy napięcia), UPS-y Line-Interactive będą równolegle (sumacyjnie). często korzystały z baterii powodując UPS przełącznik obejścia zasilanie z sieci transformator prostownik wejściowy falownik M 3~ dioda prostownik ładowarka układ bateria akumulatorów sterowania obsługa szybsze ich zużycie i częstsze wymiany. topologia wykonania Rys. 1. Schemat blokowy zasilacza UPS zasilającego z falownika napęd [1] Topologia On-Line stanowi najlepsze roz- Topologia Off-Line (VFD) charakteryzuje się tym, że UPS pracuje normalnie z sieci filtrując napięcie wejściowe, napięcie i częstotliwość wyjściowa nie są regulowane, tzn. wiązanie zarówno dla odbiorników IT, przemysłowych, jak i najprostszych zastosowań [1, 2]. ich parametry są takie jak sieci zasilającej. Po przekroczeniu parametrów zakresu napięcia wejściowego lub częstotliwości, następuje przełączenie na pracę bateryjną w czasie kilku milisekund. UPS zasila odbiory do czasu rozładowania baterii lub powrotu napięcia zasilającego do akceptowalnych parametrów [1, 2]. zgodność z parametrami sieci zasilającej Podstawowe parametry elektryczne, które musi spełniać UPS to: napięcie i częstotliwość, odpowiednia liczba faz, układ sieci, zgodność faz dla podwójnych torów zasilania O topologii Line-Interactive (VI) mówimy wówczas, gdy UPS pracuje normalnie z sie- i toru obejściowego. Jeżeli parametry te nie są zagwarantowane, należy obwód zasilania ci o niezależnej częstotliwości (jak częstotliwość sieci) i regulowanej wartości napięcia uzupełnić o dodatkowe elementy, takie jak transformatory, konwertery częstotliwości, w zadanym przedziale bez wykorzystania energii z baterii akumulatorów. Gdy napięcie wspólne linie zasilające dla linii wejściowych i toru bypassu serwisowego lub układy syn- i częstotliwość sieci znajdą się poza zadaną tolerancją, następuje przełączenie na pracę chronizacji napięcia wyjściowego falownika z napięciem linii zasilającej tor obejściowy z baterii, tak jak ma to miejsce w zasilaczach Off-Line. Generalnie różnica pomiędzy [2, 3]. VFD i VI polega na możliwości regulacji wartości napięcia zasilającego w czasie pracy Przy przełączeniu zasilania UPS-a z sieci elektroenergetycznej na pracę z zespołu prądotwórczego (szczególnie dla systemów średniej i dużej mocy) przydatna jest funkcja normalnej [1, 2]. Topologia On-Line (VFI) – UPS w czasie pracy normalnej dwukrotnie konwertuje energię ac/dc i dc/ac, na wyjściu UPS-a dostarczane jest zasilanie o stabilnych para- „miękkiego startu”, czyli stopniowego zwiększania mocy pochodzącej z zespołu prądotwórczego, przy jednoczesnym zmniejszaniu mocy pobieranej z baterii akumulatorów. metrach napięcia i częstotliwości. Gdy zasilanie sieciowe nie spełnia warunków dopuszczalnych przez UPS (napięcie, częstotliwość) następuje przełączenie na pracę z baterii, przy czym na wyjściu zasilacza UPS nie występuje przerwa w zasilaniu. Zmiana trybu dobór baterii akumulatorów do wymaganego czasu podtrzymania Informacje o czasach podtrzymania można znaleźć w tabelach czasów podtrzymania zamieszczonych w specyfikacjach producenta lub wyliczyć na podstawie parame- pracy odbywa się w zerowym czasie [1, 2]. Topologie Off-Line (VFD) i Line-Inte- trów elektrycznych zasilacza UPS. UPS-y posiadają baterie akumulatorów wewnętrzne ractive (VI) mają zastosowanie dla jedno- (znajdujące się we wspólnej obudowie z elektroniką UPS-a) lub baterie zewnętrzne. fazowych UPS-ów małych mocy do 3 kVA W UPS-ach małej mocy baterie zewnętrzne wykonane są w postaci modułów bateryj- podłączanych do gniazd sieciowych lub nych (najczęściej w obudowach dopasowanych do zasilaczy UPS). W większych jednost- podłączonych na stałe do 10 kVA i wszę- kach UPS baterie zewnętrzne umieszczane są w zamkniętych szafach fabrycznych lub dzie tam, gdzie jakość zasilania jest na po- na otwartych lub zamkniętych stojakach bateryjnych. Większość UPS-ów jednofazowych ziomie tolerowanym przez odbiory. o małej mocy posiada baterie wewnętrzne, zapewniające pracę 5–10 minut przy pełnym obciążeniu. Jeżeli wymagany jest dłuższy czas podtrzymania, można [2, 3]: Fot. 1. Przykładowy widok wnętrza zasilacza VFI 6 7 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy ● przewymiarować UPS-a, wybierając większą pojemność baterii wewnętrznych, ● wybrać model UPS-a oferujący dłuższy czas podtrzymania, ● dobrać zewnętrzne moduły bateryjne, ZMIENIAMY SIĘ DLA WAS ● zamknąć część odbiorników, jeśli istnieje taka możliwość (przy użyciu oprogramowania do zarządzania pracą UPS-a), pozostawiając więcej energii dla odbiorników krytycznych. Należy zwrócić uwagę, że liczba zewnętrznych modułów bateryjnych jest ograniczona wydajnością ładowarki w zasilaczu UPS. Większe pojemności baterii wymagają dłuższego czasu ładowania, przez co UPS nie jest w krótkim czasie gotowy do podjęcia pracy po wcześniejszym rozładowaniu baterii. UPS-y dużej mocy posiadają najczęściej ładowarki baterii o regulowanym prądzie ładowania. Funkcja ta daje możliwość szybkiego naładowania baterii, a z drugiej strony, może ograniczyć wartość prądu pobieranego z sieci zasilającej (co może okazać się przydatne przy limitach dostępnej mocy lub doborze zabezpieczeń). Należy zwrócić uwagę, że niektóre zasilacze UPS wymagają stosowania wyłączników bateryjnych ze stykami pomocniczymi podnapięciowymi i cewką wyzwalającą [2, 3]. Ze względów niezawodnościowych zaleca się stosowanie co najmniej dwóch gałęzi baterii akumulatorów (eliminacja pojedynczego punktu awarii). Niektórzy producenci baterii zalecają stosowanie nie więcej niż 4 gałęzi oraz wymagają stosowania takich samych typów baterii w każdej gałęzi. podsumowanie Dla odbiorników o mocy do około 40 kVA wymagających zasilania przy krótkich przerwach rzędu kilkudziesięciu sekund ciekawym rozwiązaniem może być zastosowanie zasilacza UPS z superkondensatorami. Zestawy takie mogą również pracować wiele lat w szerokim zakresie zmian temperatury otoczenia od –40 do +60°C. Interesującymi rozwiązaniami w zasilaczach VFI są różne tryby „eco”, które zapewniają zwiększenie efektywności energetycznej przy jednoczesnym zapewnieniu niezawodności zasilania. W trybie tym odbiorniki są zasilane przez statyczny tor obejściowy z możliwością przełączenia na podwójną konwersję, w czasie <2 ms w przypadku jakichkolwiek nieprawidłowości ze strony źródła zasilania. Przy pracy w trybie ekonomicznym, odbiorniki są najczęściej chronione przez zintegrowane zabezpieczenie przeciwprzepięciowe. 8 odwiedź nas na... Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy ● klasa wymagań G2 – dotyczy zasilania odbiorników, dla których wymagania w za- współpraca zespołu prądotwórczego z zasilaczem UPS – zagadnienia wybrane mgr inż. Karol Kuczyński kresie jakości dostarczanej energii elektrycznej są zbliżone do wymagań określonych w odniesieniu do publicznych sieci elektroenergetycznych. W przypadku zmian w obciążeniu dopuszczalne są chwilowe odchylenia od znamionowych wartości napięcia i częstotliwości. Do odbiorników spełniających wymagania tej klasy należy zaliczyć: oświetlenie, pompy, wentylatory, dźwigi itp., W miarę powtarzających się przerw w dostawie energii elektrycznej, zespoły prądotwórcze stają się niezastąpionym źródłem zasilania. Nowoczesne zespoły prądotwórcze zapewniają niezbędne zasilanie w energię elektryczną o wymaganych parametrach w przypadku przerw w dostawie energii z sieci elektroenergetycznej. Mogą także zasilać tereny budowy, szpitale i inne obiekty pozbawione źródeł zasilania. ● klasa wymagań G3 – dotyczy zasilania odbiorników o zwiększonych jakościowych wymaganiach w zakresie dostarczanej energii elektrycznej. Przykładem takich urządzeń mogą być zasilacze UPS, systemy telekomunikacyjne itp., ● klasa G4 – dotyczy zasilania odbiorników o wysokich wymaganiach w zakresie dostarczanej energii elektrycznej. Ze względu na czas rozruchu, to jest czas, jaki upływa od chwili zaniku napięcia w sieci Zespoły prądotwórcze to prądnice bądź generatory napędzane najczęściej silnikiem spali- elektroenergetycznej, do chwili jego podania z generatora zespołu prądotwórczego, ze- nowym wysokoprężnym, rzadziej turbiną gazową, gotowe przejąć obciążenie na czas od kil- społy prądotwórcze dzieli się na [1]: ku godzin nawet do kilku dni. Układy te wyposażone są zwykle w autonomiczny system ● z długotrwałym zanikiem napięcia, automatycznej regulacji prędkości obrotowej i synchronizacji z siecią elektroenergetyczną ● z krótkotrwałym zanikiem napięcia, bądź z innymi jednostkami prądotwórczymi. Zespoły prądotwórcze produkowane są w bar- ● bez zaniku napięcia. dzo szerokim zakresie mocy znamionowych, od kilkunastu kW do kilku MW [1, 2]. Zespoły z długotrwałym zanikiem napięcia są urządzeniami powszechnie stosowanymi w układach zasilania awaryjnego. Zespół taki wyposażony jest w automatykę wymagania eksploatacyjne samorozruchu i samozatrzymania. Po zaniku napięcia w sieci elektroenergetycznej au- Zróżnicowane wymagania dotyczące pewności zasilania wymusiły wprowadzenie kla- tomatyka zespołu uruchamia procedurę rozruchu zespołu. Zespoły te dla ułatwienia syfikacji odbiorników energii elektrycznej na kategorie zasilania, które można sklasyfiko- rozruchu są wyposażone w grzałki przeznaczone do ogrzewania bloku silnika napędo- wać zgodnie z kryterium przyjętym w gospodarce energetycznej [1]: wego. Grzałki te są zasilane w układzie wyposażonym w termostat, dzięki czemu utrzy- ● odbiorniki III kategorii zasilania – odbiorniki, w których dowolnie długa przerwa mywana jest stała temperatura bloku silnika. Moc grzałek jest uzależniona od mocy w dostawie energii elektrycznej nie spowoduje żadnych negatywnych skutków, ● odbiorniki II kategorii zasilania – odbiorniki, w których krótka przerwa w dostawie energii elektrycznej (do kilku minut) nie spowoduje negatywnych skutków, zespołu prądotwórczego i określana przez producenta zespołu. Zasilanie grzałek jest realizowane z rozdzielnicy potrzeb własnych zespołu. Załączenie odbiorów zasilanych z zespołu odbywa się automatycznie przez układ automatyki SZR i może być realizo- ● odbiorniki I kategorii zasilania – odbiorniki, w których nawet krótka przerwa w do- wane jednocześnie lub sekwencyjnie [1, 3]. Automatyka zespołu po zaniku napięcia stawie energii elektrycznej może spowodować zagrożenie życia ludzi lub znaczne straty w sieci elektroenergetycznej wypracowuje procedury uruchomienia zespołu z kilku- materialne spowodowane np. przerwaniem procesu produkcyjnego. sekundowym opóźnieniem. Takie rozwiązanie jest konieczne dla uniknięcia zbędnych Zgodnie z normą PN-ISO 8528-1 Zespoły prądotwórcze prądu przemiennego napędzane rozruchów powodowanych zapadami lub krótkotrwałymi zanikami napięcia. Opóźnie- silnikiem spalinowym tłokowym. Zastosowanie, klasyfikacja i wymagania eksploatacyjne, nie to wynosi na ogół od 5 do 10 sekund. Czas, jaki upływa od zaniku napięcia w sieci występują cztery klasy wymagań eksploatacyjnych [1, 5]: elektroenergetycznej do podania go ze źródła awaryjnego, na ogół nie przekracza ● klasa wymagań G1 – dotyczy odbiorników, które wymagają spełnienia podstawo- 1 minuty. Po powrocie napięcia w sieci elektroenergetycznej automatyka SZR powo- wych parametrów w zakresie napięcia oraz częstotliwości, takich jak np. oświetlenie, duje przełączenie zasilania na tor zasilania podstawowego, nie wyłączając zespołu. Po ogrzewanie elektryczne itp., 10 11 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy przełączeniu zespół prądotwórczy pracuje na biegu jałowym około 3 minuty, w celu wychłodzenia generatora [1, 3]. Uwzględnienie prądów rozruchowych oraz odkształconych przy doborze mocy zasilacza UPS jest niezbędne do jego poprawnego funkcjonowania. UPS o zbyt małej mocy przeznaczony do zasilania odbiorników nieliniowych lub silników elektrycznych przy wzroście definicje mocy znamionowej Zgodnie z normą PN-ISO 8528-1 wyróżnia się następujące rodzaje mocy znamiono- obciążenia automatycznie przejdzie na bypass zewnętrzny, co będzie skutkowało pozbawieniem układu zasilania funkcji napięcia gwarantowanego. Przy doborze zasilacza UPS wej [4, 5]: należy również zwrócić uwagę na znamionowy współczynnik szczytu, który określa, ile ● moc trwała (COP) – moc, którą zespół prądotwórczy jest w stanie dostar- może zostać przekroczona chwilowa wartość szczytowa prądu w stosunku do rzeczywi- czać w sposób ciągły przez nieograniczony czas w roku, pomiędzy określony- stej wartości skutecznej tego prądu. W produkowanych obecnie zasilaczach UPS współ- mi przerwami na konserwację i w określonych warunkach otoczenia, przy czym czynnik szczytu wynosi na ogół 3:1. Jeżeli wartość współczynnika szczytu w przebiegu prace konserwacyjne są wykonywane zgodnie z instrukcjami wytwórców, prądu pobieranego z UPS-a przekroczy wartość znamionowego współczynnika szczytu, ● moc szczytowa (PRP) – to największa moc możliwa do uzyskania w ramach cią- to mogą wystąpić zakłócenia w pracy zasilacza, łącznie z jego wyłączeniem [1]. gów zmieniających się mocy, które mogą występować w czasie nieograniczonej liczby W przypadku, gdy zasilacz służy do zasilania urządzeń z dużym prądem rozrucho- godzin w roku, pomiędzy ustalonymi przerwami na prace konserwacyjne i w określo- wym, za podstawę doboru mocy należy przyjmować prądy rozruchowe tych urządzeń, nych warunkach otoczenia. Dalszym warunkiem jest przeprowadzanie prac konser- które nie mogą przekraczać wartości prądu znamionowego zasilacza UPS z uwzględnie- wacyjnych zgodnie z instrukcjami obsługi dostarczonymi przez wytwórców, niem jego chwilowego przeciążenia określonego w karcie katalogowej. W przypadku, ● moc ograniczona czasowo (LTP) – najwyższa moc, którą zespół prądotwórczy gdy zasilacz UPS zasila odbiorniki nieliniowe, powstają zniekształcenia prądu pobie- jest w stanie dostarczyć w czasie nieprzekraczającym 500 h rocznie, z czego co naj- ranego ze źródła. Zniekształcenia te powodują pojawianie się w sieci zasilającej oraz wyżej 300 h jest pracą ciągłą pomiędzy określonymi przerwami na prace konserwa- instalacji odbiorczej harmonicznych i interharmonicznych, które na ogół nie są w fazie cyjne i w określonych warunkach otoczenia, przy czym obsługa wykonywana jest z napięciem. według instrukcji wytwórcy silnika spalinowego. Zjawisko wyższych harmonicznych powoduje, że oprócz mocy czynnej i biernej pojawia się moc deformacji, co oznacza, że moc pozorna nie może być określona jako współpraca zespołu z UPS-em iloczyn prądu i napięcia podstawowej harmonicznej. Wartość mocy deformacji zależy Moc zespołu prądotwórczego należy dobierać do mocy zapotrzebowanej przez za- od stopnia odkształcenia przebiegów napięcia i prądów, czyli od zawartości wyższych silane odbiorniki. Jej wartość należy oszacować drogą analityczną lub przeprowadzić harmonicznych, a w układach wielofazowych również od stopnia asymetrii [1]. W przy- pomiary tygodniowych obciążeń, na podstawie których można ustalić wartości szczyto- padku obciążeń asymetrycznych współczynnik mocy cos wych obciążeń danej sieci [2]. W przypadku zasilacza UPS moc pobierana z sieci ener- szczególnych faz. nie jest jednakowy dla po- getycznej jest większa od mocy znamionowej. Przy zastosowaniu zespołu prądotwórczego jego moc powinna być wyższa co najmniej o sprawność zasilacza UPS oraz o moc potrzebną na ładowanie baterii akumulatorów. W przypadku zasilaczy True On-Line sprawność waha się w granicach od 80 do 95%, w zależności od wielkości urządzenia, a moc potrzebna na ładowanie baterii akumulatorów może dochodzić do kilkunastu procent mocy zasilacza. W takim przypadku moc zespołu prądotwórczego powinna być co najmniej równa mocy pobieranej przez UPS i powiększona o współczynnik przewymiarowania zespołu. Jest to konsekwencją zniekształceń THDi wprowadzanych do źródła zasilania przez zasilacz oraz zależy od charakteru obciążeń odbiorników [2]. literatura 1 J. Wiatr, Zastosowanie zespołów prądotwórczych do awaryjnego zasilania sieci elektroenergetycznej nn (część 1.) „elektro.info” 6/2010. 2. K. Kuczyński, Agregaty prądotwórcze jako źródła zasilania rezerwowego, „elektro. info” 6/2011. 3. A. Klajn, H. Markiewicz, Jakość energii i niezawodność zasilania w instalacjach elektrycznych, zeszyt 14 INPE, marzec 2007. 4. Materiały firmy Fast Group. 5. Materiały firmy Comex. 12 13 Systemy Wstęp gwarantowanego zasilania LEGRAND – gwarancja bezpieczeństwa zasilania w prowadzeniu działalności biznesowej Łukasz Świszczewski – Legrand Rys. 2. Redundancja fazowa i redundancja sterowania Firma Legrand globalny specjalista w zakresie infrastruktury elektrycznej i teletechnicznej dostarcza rozwiązania, które stanowią odpowiedź na potrzeby kompleksowego rozdziału energii, systemu prowadzenia instalacji i realizacji zintegrowanych sieci teleinformatycznych światłowodowych i miedzianych. Zasilacze UPS Konwencjonalne o mocy do 10 kVA gwarantują bezpieczne i niezawodne zasilanie. Wykonane w technologii true on-line podwójnego przetwarzania energii, dzięki czemu żadne zakłócenia z sieci elektroenergetycznej nie przenoszą się do instalacji za zasilaczem, z której zasilane są odbiorniki. Czytelny wyświetlacz pozwala na proste i intuicyjne zarządzanie zasilaczem UPS, aby osiągnąć najlepsze parametry energii i maksymalną wydajność. nowe trendy w systemach zasilania gwarantowanego Wymagania stawiane nowoczesnym systemom zasilania gwarantowanego to między innymi skalowalność i elastyczność systemu. Realizowane poprzez prostą i szybką możliwość rozbudowy systemu, która nie generuje dużych kosztów i nakładu czasu pracy. Zapewnienie wysokiej sprawności energetycznej, która wprost proporcjonalnie przekłada się na późniejsze koszty użytkowania systemu oraz zmniejszenie kosztów użytkowania i serwisu. Wymienione powyżej wymagania wpływają bezpośrednio na wymaganie nadrzędne będące składową wielu czynników, a jest to niezawodność systemu (MTBF), która dzięki nowoczesnym modułowym systemom zasilania gwarantowanego, może zostać spełniona w maksymalnym stopniu. W nowej ofercie UPS firmy Legrand, szczególnie interesujące są zasilacze modułowe zapewniające maksymalną niezawodność i ochronę systemów do nich podłączonych. trzy grupy produktowe Oferta została podzielona na trzy grupy produktowe. Zasilacze UPS Line – Interactive o mocy do 3 kVA wykonane w technologii Line-interactive (VI), które posiadają skokowy regulator napięcia wyjściowego AVR. Dzięki niewielkim wymiarom idealnie nadają się do zasilania stacji roboczych PC oraz innych urządzeń biurowych takich jak drukarki lub skanery. UPSy to typowe urządzenia Plug & Play, dzięki czemu są łatwe w instalacji i uruchomieniu. Wyposażone w elektroniczny stabilizator, diody sygnalizujące oraz zabezpieczenie linii telefonicznej, zapewniają całkowitą i niezawodną ochronę podłączonych urządzeń. zasilacze line interactive o mocy do 3 kVA Rys. 1. Trzy grupy produktowe 14 zasilacze konwencjonalne o mocy do 10 kVA zasilacze modułowe o mocy do 120 kVA unikalność modułów mocy i modułów sterowania Zasilacze modułowe Trimod i Archimod wykonane w technologii true on-line (VFI) gwarantują najwyższą jakość użytkowanej energii, ponadto zapewniają redundancję, skalowalność oraz prawdziwą modułowość systemu. A to dzięki unikatowej konstrukcji zasilaczy UPS. 3-fazowe moduły mocy zbudowane są z pojedynczych modułów 1-fazowych co jest rzadko spotykanym rozwiązaniem wśród zasilaczy UPS. W przypadku awarii jakiegokolwiek modułu pozostałe moduły są w stanie pracować ze zwiększoną mocą, aby zapewnić zapotrzebowanie na moc na niezmienionym poziomie. Rozdział mocy odbywa się dzięki równoległej pracy modułów na każdej z faz. Nawet w przypadku braku zasilania na fazie L1 UPSy Trimod i Archimod są w stanie zasilać wszystkie odbiorniki podłączone do faz L1, L2, L3 a jedynie faza L1 przejdzie na zasilanie bateryjne. Co ważne w UPSie Archimod moduły mocy można wymienić podczas pracy zasilacza „Hot Swap”, a waga modułu nie przekracza 8,5 kg. Pomimo zastosowania większej liczby modułów rozwiązanie takie jest bardziej niezawodne niż w przypadku UPSów zbudowanych z modułów 3-fazowych. Awaria modułu 3-fazowego np. 20 kVA powoduje całkowite wyłączenie go z pracy systemu zasilania gwarantowanego. Awaria modułu 1fazowego o mocy 6,7 kVA, który jest częścią modułu 3-fazowego o mocy 20 kVA pracującego na faze L1 nie wpłynie na pracę modułów mocy na pozostałych fazach L2 i L3. Rozwiązanie unikatowe to nie tylko moduły mocy, które są w stanie zapewnić ciągłość zasilania w przypadku awarii, ale również moduły sterowania, które podobnie jak moduły mocy w przypadku awarii mogą pracować redundantnie. W przypadku awarii modułu sterowania kolejny moduł przejmuje jego funkcję. Funkcję tę uzyskano eliminując pojedyncze wspólne punkty awarii w układzie sterowania (SPoF). Moduły sterowania monitorują pracę modułów mocy i modułów bateryjnych ponadto moduły mocy wyposażone są we własny mikroprocesorowy kontroler monitorujący parametry pracy pojedynczej jednostki. Wraz z rozwojem biznesu i rosnącym zapotrzebowaniem na energię, urządzenia mogą wymagać zwiększenia mocy i czasu podtrzymania zasilania. W przypadku zasilaczy modułowych UPS nie stanowi to żadnego problemu, a rozbudowa o moduły mocy i moduły bateryjne może odbyć się bez przerw w zasilaniu. Bez narzędziowa instalacja modułów to niższe koszty utrzymania, trwałość i oszczędność miejsca. Główną zaleta modułowej konstrukcji UPSów Trimod i Archimod z modułami zaprojektowanymi w technologii „Hot-Swap” to prosta Rys. 3. Archimod konstrukcja modułowa 15 Systemy Wstęp gwarantowanego zasilania Trimod Archimod Moc znamionowa od 10 do 60 kVA od 20 do 120 kVA Moc czynna od 9 do 54 kW od 18 do 108 kW Współczynnik mocy na wejściu 0,99 0,99 koszt utrzymania Sprawność 100% obciążenia 95% 95% i serwis Sprawność w trybie ECO 99% 99% THDi <3% <3% Współczynnik szczytu 3,5:1 3,5:1 Przeciążalność 100 sek 125%/30sek 150% 10min 125%/1min 150% Bypass automatyczny i serwisowy automatyczny i serwisowy Technologia VFI-SS-111 VFI-SS-111 Konfiguracja 1f/3f; 3f/1f/ 1f/1f 3f/1f 1f/3f; 3f/1f/ 1f/1f 3f/1f Wymiary [mm] [WxSZxGŁ] 1345×414×628 2080×570x×912 (47 U) Tab. 1. Podstawowe parametry UPS-ów Trimod i Archimod Rys. 4. Dostosowanie mocy Trimod W przypadku UPSów Trimod i Archimod współczynnik mocy wynosi 0,9. Większa moc czynna pozwala na podłączenie większej ilości urządzeń odbiorczych oraz zmniejsza moc bierną co wpływa na niższe rachunki za energię elektryczną. Modułowość systemu UPS zmniejsza koszty sytemu w przypadku późniejszej rozbudowy. Technologia „HotSwap” zastosowana w UPSach pozwala na łatwą wymianę oraz zwiększenie lub zmniejszenie liczby modułów w systemie. Instalowane moduły integrują się w sposób automatyczny, taka konstrukcja redukuje współczynnik MTTRśredniego czasu naprawy co znacznie obniża koszty serwisu. Szybsze i sprawne wykonywanie czynności serwisowych dzięki: • Szybkiej diagnozie, • Wymiennym modułom – brak innych części zamiennych, • Naprawie bez potrzeby wyłączania systemu (Hot Swap), • Ograniczonej liczbie interwencji serwisowych, • Modułom 1-fazowym, które są tańsze w zakupie niż 3-fazowe. Podstawowe parametry UPSów Trimod i Archimod przedstawia tabela 1. reklama Legrand Polska Sp. z o.o. 02-672 Warszawa ul. Domaniewska 50 tel. 22 549 23 30 faks 22 843 94 51 [email protected] Rys. 5. Dostosowanie mocy Archimod 16 Systemy rozbudowa systemu w zależności od aktualnego zapotrzebowania mocy przez urządzenia odbiorcze. Podstawowe dane techniczne: zasilania gwarantowanego UPS MODUŁOWE LINE INTERACTIVE KONWENCJONALNE AKCESORIA KOMUNIKACYJNE Więcej informacji na stronie www.legrand.pl Przykłady zastosowania zasilczy UPS Karty katalogowe i dokumentacje techniczne Konfigurator doboru zasilczy UPS Oprogramowanie diagnostyczne i zarządzające Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy wywoływać niepożądane skutki w centrach przetwarzania danych, takie jak zadziała- wpływ wahań napięcia na jakość energii elektrycznej w aspekcie zastosowania zasilaczy UPS zagadnienia wybrane mgr inż. Karol Kuczyński nia zabezpieczeń nadprądowych, przegrzanie czy też utratę nadmiarowości systemu zasilania [3, 4]. amplituda dynamicznych wahań mocy W latach dziewięćdziesiątych prawie wszystkie serwery charakteryzowały się niemal stałym poborem mocy. Główne przyczyny wahań mocy w serwerach były związane z rozpędzaniem się napędów dyskowych oraz zmianami prędkości obrotowej wentyla- Zasilacze UPS to urządzenia energoelektroniczne zapewniające bezprzerwową pracę urządzeń wrażliwych na przerwy w zasilaniu, wahania napięcia oraz zakłócenia występujące w sieci zasilającej. Przy projektowaniu danego systemu należy uwzględnić typ zasilacza, biorąc pod uwagę jego niezawodność oraz sposób połączenia odbiorników i grup odbiorników. W fazie przygotowania należy wziąć pod uwagę znaczenie odbiorników i wymagany czas podtrzymania zasilania. Praca niektórych z nich może być zakończona bezpośrednio po zaniku zasilania podstawowego. torów, wynikającymi z regulacji temperatury. Obciążenie obliczeniowe procesorów oraz systemów pamięci powodowało pomijalne wahania całkowitego poboru mocy. W przypadku typowych serwerów przeznaczonych dla małych firm lub przedsiębiorstw, całkowite wahania mocy miały wartość rzędu 5% i były niezależne od obciążenia obliczeniowego [4]. Znaczące obniżenie poboru mocy wymaga współpracy systemu BIOS, układu chipsetu, procesora i systemu operacyjnego. W takim systemie z funkcją zarządzania zasi- Wyłączenie części odbiorników powoduje oszczędność zgromadzonej w akumulatorach laniem, za każdym razem, gdy wykorzystanie procesorów spada poniżej 100%, system energii, która może być wykorzystana do wydłużenia czasu podtrzymania odbiorników wy- operacyjny wprowadza tryb bezczynności, co powoduje przejście procesorów w stan magających zasilania gwarantowanego. Zróżnicowane wymagania spowodowały wprowa- niskiego poboru mocy. Ilość czasu spędzonego w trybie niskiego poboru mocy jest od- dzenie klasyfikacji odbiorników energii elektrycznej [1, 2]: wrotnie proporcjonalna do obciążenia obliczeniowego systemu, tj. procesor pracujący ● odbiorniki III kategorii – w przypadku których dowolnie długa przerwa w zasilaniu nie przy wykorzystaniu 20% mocy obliczeniowej będzie przez 80% czasu znajdował się powoduje negatywnych skutków, ● odbiorniki II kategorii – w przypadku których przerwa kilkuminutowa nie powoduje negatywnych skutków, w stanie niskiego poboru mocy [4]. Rozwiązania stosowane w celu osiągania stanów niskiego poboru mocy różnią się pomiędzy producentami i rodzinami procesorów, niemniej jednak te najczęściej spotykane ● odbiorniki I kategorii – w przypadku których nawet krótka przerwa w zasilaniu powoduje polegają na obniżaniu częstotliwości lub ograniczeniu taktowania zegara oraz wyłączaniu nieprawidłowe działanie urządzeń i zagrożenie życia lub przerwanie procesu produkcyj- lub obniżaniu napięcia zasilającego różne elementy procesora, układów chipset i pamię- nego. ci. Inna jeszcze metoda polega na dostosowywaniu częstotliwości taktowania oraz poziomu napięcia zasilającego zagrożenia w centrach przetwarzania danych Centra przetwarzania danych pobierają całkowitą moc elektryczną, która jest sumą mocy zużywanej przez zainstalowane urządzenia komputerowe system zarządzania procesor do jego obciążenia w trybie innym niż bezczyn- rozdzielnia główna zasilanie z sieci elektroenergetycznej agregat prądotwórczy ność [4]. odbiory wymagające ciągłości zasilania (II kategorii) SZR (samoczynne załączanie rezerwy) budynku oraz chłodzenie serwerowni. Nowo konstruowane serwery charakteryzują Warto zaznaczyć, że każ- się poborem mocy o znacznych wahaniach zależnych od obciążenia obliczeniowego de rozwiązanie, które warun- serwerów. Czasowe wahania poboru mocy powodują powstanie nowych problemów kowo obniża moc procesora, w zakresie projektowania i zarządzania centrami przetwarzania danych. Jeszcze kil- redukuje ka lat temu problem ten był marginalny. Obecnie jego znaczenie osiągnęło poziom, moc pobieraną przez system, przy którym nie można go pominąć, a jego skala wzrasta. Wahania poboru mocy mogą podczas gdy moc maksymal- jedynie rozdzielnia zasilająca system UPS zewnętrzny układ obejściowy odbiory niewymagające ciągłości zasilania (III kategorii) system równoległy 2 jednostek UPS UPS nr 1 UPS nr 2 miejsce na UPS nr 3 średnią odbiory wymagające zasilania gwarantowanego (I kategorii) monitoring systemu zasilającego Schemat zasilania odbiorników o różnych wymaganiach [3] 18 19 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy na pozostaje na niezmienionym poziomie. Należy również zdawać sobie sprawę, że zasilania. Z tego powodu obciążenie obwodów zasilających urządzenia w systemie w przypadku, gdy udział mocy procesora w całkowitym poborze mocy serwera wzrasta, dwutorowym nie może nigdy przekraczać 50% znamionowej obciążalności prądowej, wahania całkowitego poboru mocy przez serwer powodowane obciążeniem obliczenio- aby było możliwe przejęcie w razie potrzeby pełnego obciążenia [4]. wym stają się procentowo odpowiednio większe. Serwery wieloprocesorowe oraz serwery kasetowe charakteryzują się największymi dynamicznymi wahaniami mocy [4]. postępowanie z dynamicznymi wahaniami mocy Aby złagodzić problemy opisane w poprzednich punktach, projektanci i kierownicy problemy związane z dynamicznymi wahaniami mocy Dynamiczne wahania mocy stanowią przyczynę następujących problemów [4]: centrów przetwarzania danych powinni przystosować się do nowych realiów dynamicznego poboru mocy. Można to osiągnąć za pomocą wielu różnych środków. Podstawo- ● przeciążenie obwodów zasilania – gdy suma maksymalnych poborów mocy serwerów wym jest rozdzielenie obwodów zasilania dla każdego serwera, przez zasilenie każdego podłączonych do jednego obwodu zasilania przekracza parametry znamionowe ob- serwera z oddzielnego obwodu zasilania. Rozwiązuje to problem przeciążenia obwodu wodu, może nastąpić jego przeciążenie. Taka grupa serwerów będzie działać prawid- zasilania oraz utraty nadmiarowości. Nie rozwiązuje jednak kwestii emisji ciepła, gdyż łowo aż do momentu, w którym odpowiednia liczba serwerów będzie jednocześnie zazwyczaj to nie one stanowią największe ryzyko. Takie rozwiązanie będzie jednak bar- podlegać dużemu obciążeniu. W warunkach przeciążenia spowodowanego opisaną dzo skomplikowane i kosztowne w sytuacji, gdy mamy do czynienia z niewielkimi serwe- powyżej sytuacją, w obwodzie zasilania będzie płynął prąd o natężeniu przekracza- rami o rozmiarze 1U lub 2U, ponieważ będzie wymagało bardzo dużej liczby obwodów jącym parametry znamionowe obwodu. W środowisku centrum przetwarzania da- zasilania na szafę. Jest ono bardziej praktyczne w przypadku dużych serwerów lub ser- nych najpoważniejszym następstwem takiej sytuacji będzie zadziałanie zabezpiecze- werów kasetowych [4]. nia nadprądowego obwodu i wyłączenie zasilania sprzętu komputerowego. Niestety Kolejnym rozwiązaniem może być ustanowienie norm określających marginesy bez- może ono wystąpić podczas wysokiego obciążenia obliczeniowego, gdy urządzenia pieczeństwa dla najgorszego przypadku i wykonanie pomiarów w czasie instalacji. komputerowe będą w tym czasie obsługiwać znaczną liczbę operacji, Większość operatorów centrów przetwarzania danych dysponuje normami określają- ● duży wzrost temperatury może nastąpić lokalnie, jeśli pobór mocy urządzeń znajdu- cymi marginesy obciążenia, które są zazwyczaj wyrażone w postaci ułamka wartości jących się w jednej części centrum przetwarzania danych nagle wzrośnie. W przy- znamionowych dla w pełni obciążonego obwodu. padku, gdy system chłodzenia centrum przetwarzania danych został zbilansowany Typowo dobierane wartości mieszczą się w za- z wykorzystaniem typowej wartości rozpraszania energii, podwojenie mocy w lo- kresie od 60% do 80% parametrów znamiono- kalnym obszarze może prowadzić do niepożądanego wzrostu temperatury, którego wych obwodu, przy czym poziom 75% uważa się system chłodzenia nie będzie w stanie zniwelować. Taka sytuacja może spowodować za rozsądny kompromis pomiędzy wydajnością wyłączenie urządzeń z powodu zbyt wysokiej temperatury lub nieprawidłowego ich zasilania, kosztami oraz dostępnością. W celu działania. Wynika to z faktu, że wraz z wahaniami poboru mocy urządzeń kompute- weryfikacji zgodności z normą, dokonuje się po- rowych, spowodowanymi zmianami obciążenia obliczeniowego, zmienia się również miaru faktycznych obciążeń danego obwodu zasi- ilość wydzielanego ciepła, lania, w tym także działania systemu pod pełnym ● utrata nadmiarowości może nastąpić w centrum przetwarzania danych o wysokiej obciążeniem obliczeniowym [4]. dostępności, gdy do serwerów doprowadzane są podwójne tory zasilania. Takie sys- Jeszcze innym rozwiązaniem może być usta- temy mogą przetrwać całkowitą awarię w dowolnym miejscu jednego z torów zasila- nowienie norm określających marginesy bezpie- nia i kontynuować pracę. Komputery te są zaprojektowane w taki sposób, aby pod- czeństwa dla najgorszego przypadku i bieżący czas normalnej pracy oba tory zasilania były równomiernie obciążone. W przypadku monitoring instalacji. Wówczas zostają ustano- awarii, w jednym z torów zasilania pełne obciążenie serwera zostaje przeniesione wione marginesy bezpieczeństwa, a następnie na działające źródło zasilania. Wiąże się to z podwojeniem obciążenia tego toru wszystkie obwody zasilania są na bieżąco moni- 20 Przykładowe rozwiazanie umiejscowienia w centrum przetwarzania danych 21 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy torowane przez automatyczny system monitorowania. W przypadku, gdy obciążenie obwodu wykracza poza margines bezpieczeństwa, wysyłane są ostrzeżenia. Przykładowo, w przypadku normy obciążenia obwodu równej 60%, alarmy są wysyłane po przekroczeniu przez obciążenie poziomu 60%. Marginesy bezpieczeństwa są ustalane w taki sposób, aby operatorzy otrzymywali z wyprzedzeniem ostrzeżenia o możliwych problemach i mogli podjąć działania przed wystąpieniem stanu przeciążenia. Dużą zaletą tej metody jest to, że sprawdza się w sytuacjach, gdy istnieje prawdopodobieństwo, że użytkownicy będą instalować, przenosić lub podłączać urządzenia Przykładowe rozwiazanie umieszczenia baterii centralnej zasilającej zasilacze UPS do innego gniazda bez wiedzy kierownika cen- zasilacze awaryjne UPS stabilizatory napiecia ˛ akumulatory VRLA agregaty pradotwórcze ˛ trum przetwarzania danych. Z taką sytuacją mamy często do czynienia w pomieszczeniach z urządzeniami sieciowymi, w pomieszczeniach kolokacyjnych oraz w centrach przetwarzania danych o średnim poziomie zabezpieczeń. Takie rozwiązanie umożliwia również ostrzeganie o zbliżającej się utracie nadmiarowości w stale zmieniającym się środowisku. podsumowanie Liczba urządzeń komputerowych w centrum przetwarzania danych, które charakteryzują się poborem mocy zmieniającym się w znacznym stopniu wraz z obciążeniem, stale wzrasta. Taka sytuacja stanowi dla operatorów infrastruktury centrum przetwarzania danych przyczynę wielu nieoczekiwanych problemów [2, 4]. Właściwe planowanie i monitorowanie zapotrzebowania mocy obwodów zasilania to kluczowe zagadnienie mające na celu poprawienie warunków zasilania. literatura 1. Materiały dla studentów Wojskowej Akademii Technicznej. 2. Materiały firmy Eaton Power Quality. 3. Materiały firmy Est Energy. 4. Materiały firmy APC by Schneider Electric. 22 ANMARO Sp. z o.o. ul. Na Skały 1b, 35-321 Rzeszów www.anmaro.pl e-mail: [email protected] zestawienie UPS-ów Dystrybutor ANMARO Sp. z o.o. 35-321 Rzeszów ul. Na Skały 1B tel./faks 17 857 84 22 [email protected] www.anmaro.pl ANMARO Sp. z o.o. 35-321 Rzeszów ul. Na Skały 1B tel./faks 17 857 84 22 [email protected] www.anmaro.pl BENNING Power Electronics Sp. z o.o. 05-503 Głosków, ul. Korczunkowa 30, tel. 22 757 84 53, 22 757 36 68-70, faks 22 757 84 52, [email protected], www.benning.pl MAKELSAN MAKELSAN BENNING Power Electronics Sp. z o.o. Producent Oznaczenie katalogowe zestawienie UPS-ów BOXER Powerpack RT PM Modułowy ENERTRONIC Modular ENERTRONIC L True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI SS 111) modułowa True On-Line (VFI) 10...600 1...3 10...200, moduły 10, 15 oraz 20 kVA 10–480 (12×40kVA) 60–1600 3×400± 1 1×230± 1 3×400± 1 3f∼400 (± 1) 3f∼400 (± 1) 50/60 (± 0,01) 50/60 (± 0,2) 50/60 (± 0,2) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 3×400 (± 20) 1×230 (± 20) 3×400 (± 20) 3f∼400 (± 20) 3x400 (± 15) Zależny od ilości i pojemności zastosowanych akumulatorów Zależny od ilości i pojemności zastosowanych akumulatorów Zależny od ilości i pojemności zastosowanych akumulatorów w zależności od liczby baterii do 1 h <2/<3 <3/<3 <2/<2 <2/<4 <1/<5 0,99/0,8 lub 0,9 0,99/0,8 0,99/0,9 0,99/0,8 0,99/0,8 Zdjęcie produktu Parametry techniczne Technologia Znamionowa moc wyjściowa, w [kVA] Znamionowe napięcie wyjściowe, w [V] (± regulacja napięcia, w [%]) Częstotliwość napięcia wyjściowego, w [Hz], (± tolerancja, w [%]) Znamionowe napięcie wejściowe, w [V], (± tolerancja, w [%]) Czas podtrzymania przy 80% obciążenia znamionowego, w [min] Współczynnik zawartości harmonicznych (THDu na wyjściu/THDi na wejściu), w [%] Współczynnik mocy wejściowej/wyjściowej, cos ϕ, w [-] Współczynnik szczytu (crest factor), w [-] 3:1 3:1 3:1 >3:1 3:01:00 Dopuszczalne przeciążenie, w [%/min] 125% przez 10 minut 150% przez 60 sekund 108%–150% przez 30 s 150%–200% przez 300 ms 110% przez 30 s 125% przez 1s 125/10, 150/1 125/10, 150/1 „Miękki” (soft) start/obejście (bypass) automatyczne/ręczne +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ Praca równoległa do 16 jednostek _ tak 2 szafy z modułami 6×40 kVA do 8 jednostek Zabezpieczenie: zwarciowe/przeciążeniowe/ /termiczne akumulatorów +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ Stopień ochrony IP obudowy IP20/IP51 IP20 IP20 IP20/IP21 IP20 RS-232, RS-485, LAN RJ-45, SNMP, EPO, styki bezpotencjałowe USB, RS-232, RS-485, LAN RJ-45, SNMP, styki bezpotencjałowe RS-232, RS-485, LAN RJ-45, SNMP, EPO, styki bezpotencjałowe 1200×460×800...1900×1750×850 440x380x86,5...440x520x131 1300×600×800...1400×980×740 115...1800 12...14,5 171...455 0 do 40 0 do 40 0 do 40 od 0 do 40 od 0 do 40 prostownik i falownik IGBT, zimny start, podwójne wejście zasilające, pamięć 500 zdarzeń, opcjonalny transformator separacyjny, dodatkowy, zdalny panel sterujący, inteligentne ładowanie akumulatorów, konfiguracja faz 3/1 dla mocy 10...30 Kva prostownik IGBT, funkcja zimnego startu, możliwość montażu w wersji tower oraz w szafie Rack 19 zasilacz modułowy, moduły 10 kVA, 15 kVA oraz 20 kVA, wysokość modułów 3U do 12 modułów 10/20/40 kVA, wymiana na „gorąco” – HOT-Plug&Play, konstrukcja beztransformatorowa, zastosowanie Data Center, automatyka przemysłowa i budynkowa prostownik i falownik IGBT, duża moc zwarciowa, duży wielofunkcyjny ekran dotykowy CE, ISO9001, ISO14001, ISO18001, EN62040-1-1, IEN60950, EN62040-2 CE, ISO9001, ISO14001, ISO18001, EN62040-1-1, IEN60950, EN62040-2 CE, ISO9001, ISO14001, ISO18001, EN62040-1-1, IEN60950, EN62040-2 EN 60801, EN 60950, EN 61000, EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3, EN 62040-1-1 CE, wszystkie odnośne normy europejskie 24 24 24 24 24 (opcja do 60) Wbudowane porty komunikacyjne Wymiary zewnętrzne (wys.×szer.×gł.), w [mm] Masa całkowita, w [kg] Temperatura pracy (otoczenia), w [°C] Uwagi techniczne Normy, certyfikaty, standardy, znaki jakości Gwarancja, w [miesiącach] 24 RS-232, RS-485, LAN RJ-45 (SNMP, Modbus RTU, Modbus TCP/IP), EPO, styki bezpotencjałowe od 2000×600×800 Do 2000×800×800 200–1000 (w zależności od liczby modułów) USB, LAN RJ-45 (SNMP/Modbus/Profibus) od 1800×800×800 Do 1800×1000×800 od 470 (60 kVA) 25 zestawienie UPS-ów zestawienie UPS-ów Dystrybutor COMEX SA 80-298 Gdańsk ul. Azymutalna 9 tel. 58 556 13 13 faks 58 556 13 35 [email protected] www.comex.com.pl COMEX SA 80-298 Gdańsk ul. Azymutalna 9 tel. 58 556 13 13 faks 58 556 13 35 [email protected] www.comex.com.pl DELTA POWER Sp. z o.o. 02-849 Warszawa ul. Krasnowolska 82R tel. 22 37 91 700 faks 22 37 91 701 [email protected] www.deltapower.pl Producent COVER-ENERGY SA COVER-ENERGY SA Delta Power Sp. z o.o. Oznaczenie katalogowe PRM NH M SPRING Green Force Green Force MAX True On-Line (VFI) True On-Line (VFI), modułowa LINE INTERACTIVE (VI) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) 1/2/3/6/10 20–200 (moduły mocy 20 kVA/16 kW) 1/2/3 10–120 100–600 1f∼208/1f∼220/1f∼230/1f∼240 (± 1) 3f∼380/3f∼400/3f∼415 (± 1) 220/230/240 VAC +/–5% 3f∼400 (± 1) 3×400± 1 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,2) 50/60 (± 0,01) 50/60 (± 0,05) 1f∼230 (–48/+20) 3f∼400 (–40/+25) 220/230/240 VAC (–35%/+25%) 3f∼400 (± 20) 3×400 (+20/–10, –40 przy obciążeniu 65%) w zależności od konfiguracji w zależności od konfiguracji w zależności od konfiguracji dowolny dowolny 1/<3 1/<3 n/d <1/<3 <1/<3 0,99/0,9 0,99/0,8 0,99/0,9 0,99/0,9 0,99/0,9 3:1 5:1 3:1 3:01:00 np. 3:1 Dopuszczalne przeciążenie, w [%/min] 150/30 s, 125%/ 3 min 110/60, 125/10, 150/1 110%- 3 minuty; 150% – 200 ms 150/1 150 „Miękki” (soft) start/obejście (bypass) automatyczne/ręczne +/+/+ +/+/+ n/d +(ustawialny)/+/+ np. +/+/+ 2 jednostki (6/10 kVA) do 10 modułów w jednej obudowie (maksymalnie 2 jednostki) n/d do 6 jednostek do 8 jednostek +/+/+ +/+/+ np. +/+/+ +/+/+ +/+/+ IP20 IP20 IP20 IP21 IP20 RS-232, USB, Dry Contact, SNMP, REPO RS-232, RS-485, Dry Contact, SNMP, REPO, Modbus, LBS, port równoległy RS232, USB 2.0, TVSS, SNMP Slot, złącze EPO RS-232, LAN RJ-45, USB, AS400 2×RS-232, EPO, LAN RJ-45 Wymiary zewnętrzne (wys.×szer.×gł.), w [mm] w zależności od konfiguracji 2000×600×900 1 kVA: 438 szer × 87 (2u) wys × 430 głębokość od 1320×440×850 Do 1900×750×855 W zależności od mocy Masa całkowita, w [kg] w zależności od konfiguracji 172–400 13 kg (1 kVA) 105–380 (bez baterii) 730–2700 od 0 do 40 od 0 do 40 od 0 do 40 od 0 do 40 od 0 do 40 PF=0,9, wielojęzyczny panel LCD, praca ECO mode, funkcja konwertera częstotliwości, sterowane wentylatory, montaż Rack 19”/Tower budowa modułowa, system Hot Swap, rozbudowa systemu do mocy 400 kVA, dotykowy panel LCD, prostownik IGBT, programowana długośc łańcucha baterii Mały kompaktowy zasilacz przystosowany do montażu w szafach rack 19” oraz jako wolnostojący (Tower) CE, EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3 CE, EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3 EN 61000-2-2, EN 61000-3-2, EN 61000-4-2, EN 61000-4-8; EN 62014-1, EN 62040-2, EN 61000-4-11, CE, EN 62040-1-1, IEC 60950 prostownik IGBT, praca równoległa zasilaczy różnych mocy, możliwość podłączenia wspólnej baterii kilku jednostek, sprawność do 96,5% potwierdzona certyfikatem, test samoobciążenia EN/IEC 62040-1-1, IEC 62040-3 (VFI-SS-111), EN/IEC 62040-2 (2. edycja), CE prostownik IGBT, funkcja zimnego startu prostownik IGBT, praca równoległa zasilaczy do 8 jednostek sprawność do 94,3% w trybie on line, w pełni programowalny układ łagodnego startu EN/IEC 62040-1-1, IEC 62040-3 (VFI-SS-111), EN/IEC 62040-2 (2. edycja), CE 24 12 (opcja 60) 24 24 24 Zdjęcie produktu Parametry techniczne Technologia Znamionowa moc wyjściowa, w [kVA] Znamionowe napięcie wyjściowe, w [V] (± regulacja napięcia, w [%]) Częstotliwość napięcia wyjściowego, w [Hz], (± tolerancja, w [%]) Znamionowe napięcie wejściowe, w [V], (± tolerancja, w [%]) Czas podtrzymania przy 80% obciążenia znamionowego, w [min] Współczynnik zawartości harmonicznych (THDu na wyjściu/THDi na wejściu), w [%] Współczynnik mocy wejściowej/wyjściowej, cos ϕ, w [-] Współczynnik szczytu (crest factor), w [-] Praca równoległa Zabezpieczenie: zwarciowe/przeciążeniowe/ /termiczne akumulatorów Stopień ochrony IP obudowy Wbudowane porty komunikacyjne Temperatura pracy (otoczenia), w [°C] Uwagi techniczne Normy, certyfikaty, standardy, znaki jakości Gwarancja, w [miesiącach] 26 27 zestawienie UPS-ów zestawienie UPS-ów Eaton Power Quality SA Oddział w Polsce 02-146 Warszawa, ul. 17 Stycznia 45a tel. 22 320 38 00, faks 22 320 38 01 [email protected] www.powerquality.eaton.com Dystrybutor Producent Eaton Power Quality S.A Oznaczenie katalogowe EST Energy Sp. z o.o. 05-400 Otwock ul. Żeromskiego 114 tel. 22 779 09 00 Faks 22 779 09 09 [email protected] www.estenergy.pl Elteco Poland Sp. z o.o. ul. Pilotów 2 31-462 Kraków tel. (012) 623 33 00-05 www.elteco.pl SOCOMEC Elteco AS AEG Power Solutions UPS Eaton 9PX EATON 93PM Green Power 2.0 100 PL 15i Protect Blue On-line z korekcją współczynnika mocy (PFC) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) True On-Line (VFI-SS-111) modułowy beztransformatorowy 5/6/8/11 30-40-50-80-100-120-150-160-200 kW 100 15 250 200/208/220/230/240 (± 1) 220/380, 230/400, 240/415 V 50/60 Hz 3×400± 1 3×400± 0,5% 3f~400 (± 1) 40-70 45-65 Hz 50/60 (± 10) 50 (± 10) 50/60 (± 0,1) dla 5 kVA: 200/208/220/230/240 (± 1) dla 6, 8 i 11 kVA: 200/208/220/230/240/250/380/40 0/415 (± 1) 220/380, 230/400, 240/415 V 50/60 Hz Górny +20% wejście prostownika, 10% wejście bypassu Dolne -15% przy 100% obciążenia, -40% przy 50% obciążenia bezrozładowania baterii 3×400 (± 20) np. 3×400 (± 20) 1×230; 3×400 (–20/+15) od 13 do 150 (baterie zewnętrzne lub wewnętrzne) do kilku godzin w zależności od zastosowanej szafy bateryjnej 20 min, w obudowie UPSa dłuższe czasy podtrzymania przy wykorzystaniu zewnętrznych szaf bateryjnych w zależności od konfiguracji (bateria do każdego modułu lub wspólna) <2/<5 <1/<3 <3/<2,5 <4/<5 ≤1/≤3 0,99/0,9 0,99/96,7% 0,99/1 np. 0,99/1 0,99/0,9 3:1 3:1 np. 3:1 3:1 3:1 Dopuszczalne przeciążenie, w [%/min] 110/2, 125/1, 150/10s, >150/500 ms 10 min. 102-110%, 60 s 111-125% 10 s 126-150% 300 ms > 150%. W trybie bateryjnym 300 ms > 126% 150 150 150/1, 125/10 „Miękki” (soft) start/obejście (bypass) automatyczne/ręczne +/+/+ +/+/+ +/+/+ np. +/+/+ +/+/+ 2 moduły do 8 jednostek do 6 jednostek - do 16 jednostek +/+/+ +/+/+ np. +/+/+ +/+/+ +/+/+ IP 20 IP20 IP20 np. IP20 IP 20 Komunikacja MiniSlot (Web/SNMP, ModBus/Jbus, przekaźnikowa) RS-232, LAN RJ-45 RS-485, USB, wyjścia przekaźnikowe RS-232, RS-485, styki beznapięciowe, SNMP, Modbus, Profibus (opcja) 560 x 914 x 1876 mm np. 700×800×1930 np.440×790×1000 1900×1000×900 (jednostka) 890 kg 380 260 897 (jednostka) od 0 do 40 od 0 do 40 np. od 0 do 40 od 0 do 40 prostownik IGBT, funkcja zimnego startu, dodatkowe gniazda kart komunikacyjnych, Sprawność do 96%, Moc w kVA=Moc w kW -wyjściowy współczynnik mocy =1 prostownik IGBT, funkcja zimnego startu, kolorowy wyświetlacz dotykowy, sprawność do 96%, wbudowana ochrona BFB budowa modułowa (250–4000 kVA), sprawność podwójnej konwersji: >96% (>25% obciążenia), redundancyjny układ sterowania i chłodzenia, kompatybilność z odnawialnymi źródłami energii, kolorowy wyświetlacz dotykowy Zdjęcie produktu Parametry techniczne Technologia Znamionowa moc wyjściowa, w [kVA] Znamionowe napięcie wyjściowe, w [V] (± regulacja napięcia, w [%]) Częstotliwość napięcia wyjściowego, w [Hz], (± tolerancja, w [%]) Znamionowe napięcie wejściowe, w [V], (± tolerancja, w [%]) Czas podtrzymania przy 80% obciążenia znamionowego, w [min] Współczynnik zawartości harmonicznych (THDu na wyjściu/THDi na wejściu), w [%] Współczynnik mocy wejściowej/wyjściowej, cos ϕ, w [-] Współczynnik szczytu (crest factor), w [-] Praca równoległa Zabezpieczenie: zwarciowe/przeciążeniowe/ /termiczne akumulatorów Stopień ochrony IP obudowy Wbudowane porty komunikacyjne Wymiary zewnętrzne (wys.×szer.×gł.), w [mm] Masa całkowita, w [kg] Temperatura pracy (otoczenia), w [°C] USB/RS-232 (porty USB i RS-232 nie mogą być używane jednocześnie), 4 styki beznapięciowe (DB9), zdalny wyłącznik awaryjny, port do pracy równoległej od 440×130 (3U)× 685 (5kVA) do 440×260 (6U)×700 (8/11 kVA) (bez dodatkowych modułow bateryjnych i mocy) od 48 do 86 (bez dodatkowych modułów bateryjnych i mocy) od 0 do 40 wielojęzyczny interfejs graficzny LCD, pomiar energii Najwyższa sprawność na rynku potwierdzona testadostępny poprzez LCD lub oprogramowanie, wyłączalne mi: 96,7%, zewnętrzne szafy bateryjne z bateriami grupy gniazd (modele 5 i 6 kVA), kompatybilność ze śroo wydłużonej żywotności, zewnętrzny przełącznik dowiskami (VMware, Hyper-V, Citrix Xen, Redhat) bypassu serwisowego, zintegrowany bypass ręczny, Uwagi techniczne Normy, certyfikaty, standardy, znaki jakości Gwarancja, w [miesiącach] 28 CE, raport CB (TÜV), UL Bezpieczeństwo (certyfikacja CB) IEC 62040-1 EMC IEC 62040-2, EMC kategoria C2 Parametry IEC 62040-3 EN 62040-1, EN62040-2, EN62040-3, EN 60950-1, CE EN 62040-1, EN 60950-1, EN 62040-2, EN 60529, CE EN 62040-1-1, EN 50091-23, EN 62040-3 24 12/możliwość rozszerzenia do 5 lat 12 12 12 29 zestawienie UPS-ów zestawienie UPS-ów EST Energy Sp. z o.o. 05-400 Otwock ul. Żeromskiego 114 tel. 22 779 09 00 Faks 22 779 09 09 [email protected] www.estenergy.pl Dystrybutor Producent EST Energy Sp. z o.o. 05-400 Otwock ul. Żeromskiego 114 tel. 22 779 09 00 Faks 22 779 09 09 [email protected] www.estenergy.pl FAST Group Sp. z o.o. 00-391 Warszawa Al. 3 Maja 12 tel. 22 625 10 18 faks 22 625 19 19 [email protected] www.fast-group.com.pl Legrand Polska Sp. z o.o. 02-672 Warszawa ul. Domaniewska 50 tel. 22 549 23 30 faks 22 843 94 51 [email protected] Legrand General Electric EST Energy (OEM) NEWAVE S.A. LEGRAND ARCHIMOD TLE Series ESTer DSP seria E300 EcoPower DPA UPScale ARCHIMOD True On-Line (VFI-SS-111) modułowy Beztransformatorowy True On-Line (VFI-SS-111) beztransformatorowy True On-Line (VFI-SS-111) beztransformatorowy True On-Line (VFI), modułowa True On-Line (VFI-SS-111) modułowy Beztransformatorowy 20–120 160–400 10–300 10-200 20 – 120 1×230; 3×400 (± 1) 3f∼400 (± 1) 1f∼230*/3f∼400 (± 1) 3f∼400 (± 1) 1x230; 3×400 (± 1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 3f∼400 (–20/+15) 3f∼400 (± 15) 3f∼400 (± 15) 3f∼400 (–23/+15) 1×230; 3×400 (–20/+15) do kilku godzin w zależności od konfiguracji (bateria do każdego modułu lub wspólna) dowolny dowolny do kilku godzin <1/<3 <1/<3 ≤3/≤4 <1,5/<3 <1/<3 0,99/0,9 0,99/1 0,99/0,8 0,99/1 0,99/0,9 3,5:1 3:1 3:1 3:1 3,5:1 Dopuszczalne przeciążenie, w [%/min] 150/1, 125/10 150/1, 125/10 150/1, 125/10 125/10, 150/1 150/1, 125/10 „Miękki” (soft) start/obejście (bypass) automatyczne/ręczne +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ system modułowy 20 kVA+ do 6 jednostek do 4 jednostek między modułami system modułowy 20 kVA+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ +/+/+ IP21 IP20 IP20 IP20 IP21 2×RS-232, 1×gniazdo logiczne, 5×styki Beznapięciowe, 2 sloty do kart rozszerzeń, adapter SNMP, Modbus RS-232, USB, styki beznapięciowe, SNMP RS-422, RS-232, adapter SNMP, Modbus, modem, EPO, free contacts, GenSet ON RS-232, RS-485, LAN RJ-45, EPO, styki bezpotencjałowe wejściowe i wyjściowe, SNMP 2×RS-232, 1×gniazdo logiczne, 5×styki Beznapięciowe, 2 sloty do kart rozszerzeń, adapter SNMP, Modbus 2170 (42U)×570×912 od 1905×820×865 Do 1905×1420×865 od 1070×400×780 Do 1860×960×980 od 550×1135×770 Do 550×1975×770 2170 (42U)×570×912 205–364 (bez baterii) 500–950 102–700 18,6–21,5 (moduł) 205–364 (bez baterii) od 0 do 40 od 0 do 35 od 0 do 40 od 0 do 40 od 0 do 40 wymiana modułów na gorąco (hot swap), sprawność 95%, poziom głośności 50 dB, dowolna konfiguracja fazowa wejścia/wyjścia do 40 kVA sprawność energetyczna podwójnej konwersji >96,5%, sprawność w trybie eco do 99% (również w układzie równoległym), moc pozorna >11% w stosunku do PF=0,9, kolorowy wyświetlacz dotykowy redundancyjny układ sterowania, opcjonalny transformator separacyjny, konfiguracja 3f–1f w zakresie mocy 10–30 kVA* EN 62040-1-1, EN 50091-2EN 62040-3 EN 62040-1-1, EN 50091-2, EN 62040-3, ISO 9001, CSQ 9130.GELE EN 62040-1-1, EN 50091-2, EN 62040-3, ISO 9001 24 12 24 Oznaczenie katalogowe Zdjęcie produktu Parametry techniczne Technologia Znamionowa moc wyjściowa, w [kVA] Znamionowe napięcie wyjściowe, w [V] (± regulacja napięcia, w [%]) Częstotliwość napięcia wyjściowego, w [Hz], (± tolerancja, w [%]) Znamionowe napięcie wejściowe, w [V], (± tolerancja, w [%]) Czas podtrzymania przy 80% obciążenia znamionowego, w [min] Współczynnik zawartości harmonicznych (THDu na wyjściu/THDi na wejściu), w [%] Współczynnik mocy wejściowej/wyjściowej, cos ϕ, w [-] Współczynnik szczytu (crest factor), w [-] Praca równoległa Zabezpieczenie: zwarciowe/przeciążeniowe/ /termiczne akumulatorów Stopień ochrony IP obudowy Wbudowane porty komunikacyjne Wymiary zewnętrzne (wys.×szer.×gł.), w [mm] Masa całkowita, w [kg] Temperatura pracy (otoczenia), w [°C] Uwagi techniczne Normy, certyfikaty, standardy, znaki jakości Gwarancja, w [miesiącach] 30 technologia modułowa oparta na modułach 10 i 20 kW, wymiana modułów „SAFE HOT SWAP”, obciążenie do cos ϕ=1, sinusoidalny pobór prądu z sieci, idealne dla małych i średnich serwerowni i blade’ów, w opcji zabudowa w szafie RACK CE, ISO 9001, ISO 14001, EN 62040-1-1, EN 60950-1, EN 61000-6-4, EN 62040-2, EN 61000-6-2, EN 62040-2, EN 61000-4-2, EN 61000-4-3, EN 61000-4-4, EN 61000-4-5, EN 61000-4-6, EN 62040-3 24 wymiana modułów na gorąco (hot swap), sprawność 95%, poziom głośności 50 dB, dowolna konfiguracja fazowa wejścia/wyjścia do 40 kVA EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3 24 31 zestawienie UPS-ów Legrand Polska Sp. z o.o. 02-672 Warszawa ul. Domaniewska 50 tel. 22 549 23 30 faks 22 843 94 51 [email protected] Dystrybutor Producent LEGRAND Oznaczenie katalogowe TRIMOD DAKER DK True On-Line (VFI) True On-Line (VFI) Znamionowa moc wyjściowa, w [kVA] 10 – 60 1 – 10 Znamionowe napięcie wyjściowe, w [V] (± regulacja napięcia, w [%]) 1x230; 3×400 (± 1) 1x230 (± 1) 50/60 (± 0,1) 50/60 (± 0,1) 1x230; 3×400 (+15/-20) 1x230 (± 6) Zależny od mocy Zależny od mocy Współczynnik zawartości harmonicznych (THDu na wyjściu/THDi na wejściu), w [%] <1/<3 <1/<3 Współczynnik mocy wejściowej/wyjściowej, cos ϕ, w [-] 0,99/0,9 0,99/0,9 Współczynnik szczytu (crest factor), w [-] 3,5:1 3:1 Dopuszczalne przeciążenie, w [%/min] 150/1 200/5s „Miękki” (soft) start/obejście (bypass) automatyczne/ręczne +/+/+ +/+/– system modułowy 10 kVA+ Nie +/+/+ +/+/+ IP21 IP21 RS-232, bramka logiczna, 4xI/O, EPO, SNMP RS-232, USB, SNMP 1345x414x628 440x88x405 standard 19” do 165 w zależności od mocy Od 16 w zależności od mocy od 0 do 40 od 0 do 40 Zdjęcie produktu Parametry techniczne Technologia Częstotliwość napięcia wyjściowego, w [Hz], (± tolerancja, w [%]) Znamionowe napięcie wejściowe, w [V], (± tolerancja, w [%]) Czas podtrzymania przy 80% obciążenia znamionowego, w [min] Praca równoległa Zabezpieczenie: zwarciowe/przeciążeniowe/ /termiczne akumulatorów Stopień ochrony IP obudowy Wbudowane porty komunikacyjne Wymiary zewnętrzne (wys.×szer.×gł.), w [mm] Masa całkowita, w [kg] Temperatura pracy (otoczenia), w [°C] UPS modułowy moduły mocy 1fazowe 3,4/5/6, 7kVA, UPS odwracalny wersja Tower i Rack 19”, Dodatkowe prostownik PFC panele bateryjne standard 19” Uwagi techniczne Normy, certyfikaty, standardy, znaki jakości Gwarancja, w [miesiącach] 32 EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3 EN 62040-1, EN 62040-2, EN 62040-3 24 24 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy W tabeli 1. zamieszczono parametry określające jakość energii elektrycznej i jej wpływ zasilaczy UPS na parametry energii elektrycznej odchylenia na podstawie normy PN-EN 50160 [4]. Wykrywane zakłócenia w sieci elektrycznej są tylko niewielkim procentem występujących niekorzystnych zjawisk. Nawet w czasie normalnej bezawaryjnej pracy sieci elektroenergetycznej (brak zwarć lub wyładowań atmosferycznych) występuje codziennie mgr inż. Mirosław Miegoń wiele zjawisk, które przyczyniają się do zużywania i niszczenia wrażliwych elementów Zakłady energetyczne są zobligowane do zapewnienia dostaw energii elektrycznej zgodnej z wymaganiami rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (DzU nr 93/2007, poz. 623 z późn. zm.). Zgodnie z nimi parametry jakościowe, które są akceptowalne przez odbiory przemysłowe, mogą znacznie odbiegać od tych, jakie są wymagane przez urządzenia IT – wraz z ich postępem w miniaturyzacji i wzrostem mocy przetwarzania. odbiorników. Drugim problemem związanym z jakością zasilania są zakłócenia występujące w zasilanym obiekcie spowodowane przez odbiorniki (awarie, rozruch lub wyłączenia) lub inne czynniki wprowadzające zakłócenia do sieci zasilającej. Wśród odbiorników czułych na zakłócenia należy wyróżnić: ● komputery i serwery, ● układy sterowania procesami produkcyjnymi, ● urządzenia telekomunikacyjne, Idealne zasilanie odbiorników AC charakteryzuje się stałą wartością skuteczną napię- ● urządzenia diagnostyczne i ochrony zdrowia, cia przy stałej częstotliwości i przebiegu sinusoidalnym. Problemy związane z jakością ● kasy elektroniczne i automaty, zasilania pojawiają się, gdy dopuszczalne zakresy tych parametrów są przekraczane ● zegary elektroniczne, z trzech powodów: ● urządzenia automatyki i robotyki, ● zmiany częstotliwości: odchylenia częstotliwości zasilania od wartości znamionowej, ● systemy ochrony i zabezpieczeń, ● zmiany napięcia: odchylenia amplitudy od założonego zakresu, zarówno w krótkich, ● monitory VCR. jak i długich odstępach czasu, ● zmiany kształtu przebiegu napięcia: odchylenia napięcia od założonego zakresu przebiegu sinusoidalnego. rodzaje zakłóceń i ich przyczyny Obniżenie amplitudy napięcia spowodowane jest przez nagły wzrost obciążenia, czę- Rysunek 1. przedstawia wizualizację typowych zakłóceń mających istotny wpływ na pracę zasilanych urządzeń. sto wynikający ze zwarcia lub awarii w obwodzie zasilania, rozruchu odbiorników o dużych mocach, np. silników czy grzejników. Obniżenie napięcia może pojawiać się od strony sieci elektroenergetycznej, jednak większość tego rodzaju zakłóceń jest generowana po stronie od- niami w sieci zasilającej lub instalacji odbiorczej. Najczęstsze skutki zakłóceń w sieci biorcy energii. Obniżenie napięcia powoduje zasilającej to: spadek momentu silników, lecz nie powodu- ● uszkodzenie czułych urządzeń przetwarzających dane, sterujących procesami, odkształcenia spowodowane wyższymi harmonicznymi wahania amplitudy wahania częstotliwości je przerwania ich pracy. Może być natomiast ● przerwanie pracy urządzeń, przyczyną przerwy w pracy urządzeń elek- ● zmiany prędkości jednostek napędo- tronicznych, które nie posiadają wystarcza- wych, ● błędy przetwarzania danych, sterowania i pomiarów, jącego magazynu energii (np. układu kondensatorów w zasilaczach wejściowych) lub baterii akumulatorów. Urządzenia IT mogą mikroprzerwy (t < 10 ms) ● przegrzanie kondensatorów, transfor- działać prawidłowo w przypadku głębokich zaniki napięcia przebieg pożądany – idealna sinusoida Rys. 1. Wizualizacja typowych zakłóceń napięcia [2] 34 matorów i silników, ● migotanie światła. krótkotrwałych obniżeń napięcia lub płytszych, trwających dłuższy czas. krzywa ITIC (CBEMA) wartość procentowa napięcia znamionowego (RMS lub wartość szczytowa) Zmiany napięcia zasilającego poza dopuszczalny zakres spowodowane są zakłóce- 500 400 300 obszar zabroniony obszar tolerancji napięcia (zastosowanie do urządzeń jednofazowych o napięciu 120 V) 200 140 120 100 80 70 110 90 obszar bezprzerwowego działania obszar bez ryzyka uszkodzeń 40 0 1 μsec 0,01 c 0,1 c 1c 1 msec 20 msec 3 msec 10 c 100 c 0,5 sec 10 sec czas trwania w cyklach (c) i sekundach (s) stan ustalony Rys. 2. Krzywa ITIC opisująca dopuszczalny zakres zmian napięcia zasilającego urządzenia IT w funkcji czasu [1] 35 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy Wzrost amplitudy napięcia jest najczęściej spowodowany nagłym zmniejszeniem progi obniżenia napięcia wartości znamionowej, które są wymagane do prawidłowej wartości obciążenia w obwodzie zasilania, w którym nie ma odpowiedniej regulacji napięcia. pracy odbiorników: Wzrost amplitudy może być także spowodowany uszkodzeniem lub poluzowaniem przewo- ● 90 % dla najbardziej czułych odbiorników w czasie do 1 minuty (dłuższe zakłócenie du neutralnego. Rysunek 2. przedstawia krzywą ITIC określającą dozwolony obszar zmian amplitudy napięcia w funkcji czasu do zasilania urządzeń komputerowych (IT). Zaznaczony kolorem zielonym obszar wskazuje wartości napięcia, w których urządzenie pracuje poprawnie. W odpowiednio krótkim czasie dozwolone są zarówno wzrosty, jak i obniżenia napięcia. Lewa górna część krzywej zaznacza zabroniony obszar pracy; wzrost napięcia trwający dłuższy czas może doprowadzić do szybszego zużycia zasilacza jest związane ze sprawnością regulatorów napięcia), ● 80 % dla czułych odbiorników w czasie 500 ms, ● 70 % dla większości odbiorników przemysłowych i komercyjnych w czasie jednego okresu (20 ms), ● 50 % dla odbiorników półprzewodnikowych w czasie 200 ms, zgodnie ze standardem SEMI F47. lub wręcz jego uszkodzenia. wpływ wahania napięcia na urządzenia odbiorcze Parametr Warunki pomiaru i dopuszczalne odchylenie od wartości znamionowej Wartość średnia częstotliwości mierzonej przez 10 s powinna być zawarta w przedziale: a) 50 Hz ±1 %, tj. 49,5 - 50,5 Hz przez 95 % tygodnia, b) 50 Hz +4/-6 %, tj. 47 - 52 Hz przez 100 % tygodnia Częstotliwość Wartość napięcia zasilającego Znormalizowane napięcie nominalne w sieciach publicznych niskiego napięcia powinno wynosić 230/400 V Zmiany napięcia zasilającego Średnia wartość skuteczna napięcia mierzona w czasie 10 minut w normalnych warunkach pracy powinna wynosić w przedziale ±10 % napięcia nominalnego przez 95 % tygodnia Szybkie zmiany napięcia ich zasilacze, nie są w stanie dostarczyć energii koniecznej do ich prawidłowej pracy. W zasilaczach napięcie AC jest konwertowane na napięcie stałe DC za pomocą prostowników mostkowych. Transformowana energia jest magazynowana w kondensatorach filtrów wygładzających. Jeśli wartość napięcia zasilającego spadnie poniżej wymaganego Szybkie zmiany napięcia w normalnych warunkach pracy nie powinny przekraczać 5 % Un (dopuszcza się w pewnych okolicznościach zmiany do 10 % kilka razy w ciągu dnia) Zapady napięcia zasilającego W normalnych warunkach zapady o wartości większej niż 10 % Un mogą występować od kilkudziesięciu do tysiąca razy w roku Krótkie przerwy w zasilaniu (do 3 minut) W normalnych warunkach pracy liczba krótkich przerw w zasilaniu może wynosić w ciągu roku od kilkudziesięciu do kilkuset Długie przerwy w zasilaniu (powyżej 3 minut) W przypadku obniżenia napięcia zasilania AC urządzenia elektroniczne, a dokładniej Z pominięciem wyłączeń planowych, liczba krótkich przerw może dochodzić do 50 w ciągu roku Przepięcia dorywcze o częstotliwości sieciowej Niektóre uszkodzenia po stronie pierwotnej transformatora mogą powodować przepięcia po stronie niskiego napięcia. Wartość tych przepięć nie przekracza 1500 V. W przypadku doziemień po stronie niskiego napięcia przepięcia te mogą uzyskiwać wartość √3⋅1500 V Przepięcia przejściowe o krótkim czasie trwania, oscylacyjne lub nieoscylacyjne Powodowane są wyładowaniami atmosferycznymi i na ogół nie przekraczają wartości 6 kV Niesymetria napięcia zasilającego Średnie wartości skuteczne składowej symetrycznej przeciwnej mierzone w czasie 10 minut, w normalnych warunkach pracy, w okresie każdego tygodnia, w 95 % pomiarów nie powinny przekraczać 2 % składowej zgodnej; w instalacjach odbiorców zasilanych jednofazowo lub międzyfazowo dopuszcza się niesymetrię w sieci trójfazowej do 3 % Harmoniczne napięcia zasilającego Średnie wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych, mierzone w czasie 10 minut w normalnych warunkach pracy, w okresie każdego tygodnia w 95 % pomiarów nie powinny przekraczać wartości podanych w tabeli 3.1.2. normy Współczynnik THDU napięcia zasilającego, uwzględniający harmoniczne do 40 włącznie, nie powinien przekraczać 8 % reklama Nowy UPS Eaton 93PM. Osiąga nowe, najwyższe poziomy przy sprawności energetycznej w trybie podwójnej konwersji. 97% 95 % wartości wskaźnika długotrwałego migotania światła Plt mierzony w ciągu 1 tygodnia nie powinien przekraczać wartości 1 Migotanie światła Tab. 1. Parametry określające jakość napięcia oraz dopuszczalne odchylenia tych parametrów od wartości znamionowych według PN-EN 50160 [4] Co jest krytyczne dla Ciebie jest krytyczne dla nas. Wyższy poziom sprawności, uniwersalności i skalowalności. Zrzeszenie producentów elementów półprzewodnikowych wypracowało standard Pozwala obniżyć całkowite koszty ekspolatacji. SEMI F47, w którym zwiększono wymagania w porównaniu z wymaganiami oznaczonymi przez krzywą ITIC. Zasilacze urządzeń elektronicznych powinny być odporne na 50 % spadki napięcia w czasie 200 ms. Podobne wymagania zostały uwzględnione w normach IEC 61000-4-11 i IEC 61000-4-34 [5, 6]. Na krzywej ITIC zaznaczone są procentowe UPS Eaton 93PM wyznacza nowe standardy wydajności dla centrum przetwarzania danych. Łączy niezrównaną sprawność energetyczną 97% w trybie podwójnej konwersji oraz > 99% w trybie pracy systemu podwyższonej sprawności ESS, a także uniwersalność i kompaktowość konstrukcji przy poziomie skalowalności mocy w zakresie 30 - 800 kW. Innowacyjne, energooszczędne technologie zapewniają niższy całkowity koszt eksploatacji, który osiąga nowe szczyty w zakresie ochrony najbardziej krytycznych odbiorów. Aby dowiedzieć się więcej odwiedź www.eaton.pl 36 37 Definicja Wartość zerowa napięcia trwająca dłużej niż 2 okresy Wizualizacja Przyczyna Skutek Rozwiązanie UPS poziomu, zasilane elementy przestaną filtr hybrydowy L pracować. Zastosowanie zabezpieczeń Napięcia poniżej 80 % skutecznego napięcia znamionowego przez jeden lub więcej okresów Długotrwałe obniżenie napięcia Gwałtowny wzrost napięcia do 6 kV w czasie od 100 μs do ½ okresu Stała wartość skuteczna napięcia poniżej nominalnej o relatywnie stały procent Długotrwałe podwyższenie napięcia Udar napięcia Wahania amplitudy Problem zasilania Zaniki napięcia Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy Napięcie powyżej 110 % skutecznego napięcia znamionowego Wyzwolony wyłącznik obwodu, awaria Uszkodzenie plików, awarie dystrybucji zasilania, sprzętu, utrata i błędy awaria zasilania danych, wyłączenie systemu sieciowego Załączenie urządzeń o dużej mocy, załączenie silników dużej mocy, przełączenie wyłączników mocy (wewnętrzne i sieciowe) Uderzenie pioruna, operacje przełączania, wyładowania łukowe, wyładowania statyczne Utrata pamięci, błędy danych, migotanie oświetlenia, wyłączanie urządzeń Utrata pamięci, błędy danych, przeciążenia komponentów, uszkodzenie PCB Załączenie dużych odbiorników, rozruch dużych silników, załączenie wyłączników mocy (wewnętrznych i sieciowych), przeciążone obwody Przedwczesne awarie sprzętu, utrata i błędy danych Wyłączenie urządzenia elektrycznego o dużej mocy Utrata pamięci, błędy danych, migotanie oświetlenia, wyłączenie urządzeń (-) Ogranicznik przepięć (-) Stabilizator napięcia (++) UPS off-line (++) UPS line-interactive (++) UPS on-line (-) Ogranicznik przepięć (±) Stabilizator napięcia (!) Poprawa w ciągu 2 okresów (±) UPS off-line (!) Tylko, gdy falownik i bateria są źródłami zasilania (±) UPS line-interactive (!) Obwód podwyższania napięcia (wymaga zasilania z baterii) (++) UPS on-line (±) Ogranicznik przepięć (++) Stabilizator napięcia (-) UPS off-line (±) UPS line-interactive (++) UPS on-line (-) Ogranicznik przepięć (±) Stabilizator napięcia (!) Poprawa w ciągu 2 okresów (±) UPS off-line (±) UPS line-interactive (!) Obwód podwyższania napięcia (wymaga zasilania z baterii) (++) UPS on-line (±) Ogranicznik przepięć (!) Ochrona zależna od stosowanego elementu (++) Stabilizator napięcia (++) UPS on-line (-) UPS off-line (-) UPS line-interactive podnapięciowych w obwodzie odbiorprąd przepięciowy czym spowoduje wyłączenie obwodu filtr odbiornik i jednoczesne odłączenie odbiorników. N W systemach 3-fazowych może natomiast dojść do zadziałania zabezpieczeń Rys. 3. Hybrydowy układ zabezpieczenia odbiorników przed przepięciami i szumami o wysokiej częstotliwości [1] związanych z asymetrią napięć. Obniżenie napięcia w jednej z faz może być przyczyną zadziałania zabezpieczeń i wyłączenia odbiorników. W czasie nagłego powrotu obniżonego napięcia do wartości znamionowej może pojawić się krótkotrwały skok napięcia. Urządzenia zaprojektowane do automatycznego restartu mogą go zinterpretować jako załączenie napięcia i zresetować odbiornik. Wahania częstotliwości występują rzadko przy zasilaniu sieciowym. Może do nich dojść przy katastrofalnym załamaniu systemu elektroenergetycznego. Natomiast mogą pojawiać się częściej przy zasilaniu odbiorników z awaryjnego źródła zasilania, którym jest zespół prądotwórczy. Przepięcia przejściowe są krótkimi wzrostami napięcia o wysokiej częstotliwości w sieci zasilającej. Generalnie występują dwa rodzaje przepięć: przepięcia ze składowymi o niskiej częstotliwości kilkuset Hz, powodowane przez przełączanie pojemnościowe Odkształcenia harmoniczne Wahania częstotliwości Szumy linii zasilającej Przepięcia łączeniowe (np. załączanie baterii kondensatorów kompensacyjnych) oraz przepięcia o wysokiej Gwałtowny wzrost napięcia do 20 kV w czasie od 10 ms do 100 ms Uderzenie pioruna, operacje przełączania, wyładowania łukowe, wyładowania statyczne Utrata pamięci, błędy danych, przeciążenia komponentów, uszkodzenie PCB (±) Ogranicznik przepięć (++) Stabilizator napięcia (-) UPS off-line (-) UPS line-interactive (++) UPS on-line Zakłócenia częstotliwości radiowej (RFI) i interferencja elektromagnetyczna oraz inne przyczyny związane z częstotliwością Silniki elektryczne, przekaźniki, urządzenia sterownicze silników, promieniowanie mikrofalowe, odległe burze magnetyczne Utrata pamięci, błędy danych, zablokowanie klawiatury, zablokowanie systemu Zmiany częstotliwości większe niż 3 Hz Wadliwa praca awaryjnych zespołów prądotwórczych, niestabilne źródła zasilania Uszkodzenie twardych dysków, zablokowanie klawiatury, błędy oprogramowania, błędy danych (-) Ogranicznik przepięć (-) Stabilizator napięcia (±) UPS off-line (!) Z filtrowaniem (±) UPS line-interactive (!) Z filtrowaniem (++) UPS on-line Odbiorniki nieliniowe, przekształtnikowe, prostowniki, przekaźniki, urządzenia sterownicze silników Uszkodzenie twardych dysków, uszkodzenie komponentów, błędy oprogramowania, błędy danych, uszkodzenie kabla zasilającego (-) Ogranicznik przepięć (++) Stabilizator napięcia (±) UPS off-line (!) Z filtrowaniem (±) UPS line-interactive (!) Z filtrowaniem (++) UPS on-line Odkształcenia prądu wejściowego od przebiegu sinusoidalnego Objaśnienia: (-) – brak ochrony, (±) – ograniczona ochrona, (++) – nieograniczona ochrona, (!) – warunek ochrony Tab. 2. Sposób ochrony odbiorników przed różnymi zakłóceniami sieciowymi przy użyciu zasilaczy UPS [10] 38 (-) Ogranicznik przepięć (++) Stabilizator napięcia (±) UPS off-line (!) Z filtrowaniem (±) UPS line-interactive (!) Z filtrowaniem (++) UPS on-line częstotliwości rzędu kilkuset kHz i napięciu u odbiorców końcowych rzędu kilkuset do kilku tysięcy woltów, powodowane przez wyładowania atmosferyczne oraz obciążenie indukcyjne. Harmoniczne napięcia zasilającego generowane są zarówno w źródłach zasilania, jak i w odbiornikach. Jeżeli w obwodzie znajdują się odbiorniki nieliniowe, to przebiegi czasowe prądu i napięcia zostają odkształcone od sinusoidy. Harmoniczne napięcia stanowią dodatkowe źródła napięcia, które nie są wykorzystywane do pracy urządzeń, a jedynie powodują straty, najczęściej ciepła. Wyższe harmoniczne oraz niepoprawna ich filtracja mogą powodować: ● przeciążenie przewodu neutralnego, ● przegrzewanie transformatorów i silników, ● przeciążenia baterii kondensatorów, ● osłabienie izolacji przewodów w instalacji oraz uzwojeń transformatorów i silników, ● zjawisko naskórkowości, ● wzrost prądów upływowych w instalacji oraz urządzeniach elektrycznych. 39 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy migotanie światła zaniki napięcia Migotanie światła jest modulacją przebiegu napięcia o częstotliwości poniżej 25 Hz. Zasilacz UPS posiada magazyn energii (najczęściej baterię akumulatorów), który do- Modulacja częstotliwości jest odbierana przez oko ludzkie jako zmiana natężenia światła starcza energię do obwodu falownika i utrzymuje napięcie do momentu, gdy poziom w standardowej żarówce, stąd nazwa migotanie. Migotanie napięcia spowodowane jest napięcia DC na zaciskach magazynu energii spadnie do wartości nieakceptowalnej przez najczęściej wyładowaniami łukowymi w systemie zasilania, pochodzącymi np. od spa- falownik. Należy zwrócić uwagę, że tylko UPS-y wykonane w topologii on-line nie powo- warki elektrycznej, pieca łukowego lub wyładowań atmosferycznych. Rozruch silników dują przerwy zasilania podczas przełączania na pracę autonomiczną. Aby nie dopuścić pomimo spadków napięć powyżej 3 % może także powodować objawy migotania, ale do zaniku napięcia po rozładowaniu baterii lub innego magazynu energii, do współpracy zdarzenie nie charakteryzuje się modulacją częstotliwości. z zasilaczem UPS stosuje się rezerwowe źródło zasilania, jakim jest np. zespół prądotwórczy. zastosowanie zasilaczy UPS do poprawy jakości zasilania Istnieje wiele metod poprawy jakości zasilania. W artykule dokonano oceny przydat- udary napięcia ności zasilaczy UPS do poprawy parametrów dostarczanej energii. W tabeli 2. przed- Zasilacze UPS wyposażone są w zabezpieczenia przepięciowe. Poziom zabezpieczeń stawiono zastosowanie zasilacza UPS do ochrony odbiorników przed zakłóceniami sie- jest w wielu przypadkach niewystarczający i należy stosować dodatkowe zabezpieczenia ciowymi. Ze względu na koszt poprawy jakości i niezawodności zasilania elektrycznego od strony zasilania UPS, a także po stronie odbiorników, na wypadek awarii samego za- należy wydzielać dedykowane obwody do zasilania wrażliwych odbiorników. silacza. Niezawodny wielostopniowy system ograniczenia przepięć powinien zapewniać elementy UPS i ich rola w eliminacji zakłóceń koordynację ograniczników przepięć w układzie zasilania gwarantowanego z uwzględ- Zastosowanie odpowiedniej metody pomiarowej do oceny jakości energii pozwoli nieniem zastosowanych ograniczników w zasilaczu UPS. Podstawą doboru ograniczni- na użycie skutecznych środków poprawy jakości energii. Firma Eaton posiada w ofercie ków przepięć w instalacji zasilającej UPS jest jego odporność udarowa. UPS-y małej mierniki PowerExpert™, które umożliwiają pomiar wszystkich parametrów sieci zasila- mocy posiadają zwykle odporność udarową nieprzekraczającą 2 kV, natomiast UPS-y jącej wraz z przebiegami czasowymi prądów i napięć, a co więcej, dzięki synchronizacji dużej mocy mogą mieć 4 kV. czasowej (GPS, NTS) umożliwiają one lokalizację miejsc, z których pochodzą zakłóce- Zasilacze UPS są testowane standardowo zgodnie z wymaganiami normy EN 61000- nia. Na podstawie tych informacji można skutecznie poprawić jakość zasilania. W przy- 4-5:1966 [7] na przepięcia, EN 61000-4-4:1995 [8] na szybkie stany przejściowe, EN padku ich braku, można zastosować środki poprawy jakości, biorąc pod uwagę rodzaj 61000-4-2 [9] na wyładowania elektrostatyczne. zasilanych odbiorników. Wśród stosowanych środków należy wyróżnić w kolejności ich stosowania [3]: ● ochronę przeciwprzepięciową, długotrwałe obniżenie napięcia Zasilacze UPS off-line i line-interactive mogą regulować napięcie tylko w nieznacz- ● zasilacze UPS, nym zakresie bez wykorzystania energii z baterii akumulatorów. Po przekroczeniu tole- ● pomiary RMS, rowanych wartości napięcia następuje przełączenie w tryb pracy autonomicznej. Jeżeli ● przewymiarowanie urządzeń, nie nastąpi zwiększenie wartości napięcia przed rozładowaniem baterii, układ zasilania ● całkowitą wymianę instalacji, zostaje wyłączony. Znacznie lepiej radzi sobie z obniżeniem napięcia UPS on-line. Po ● dodatkowe uziemienie, konwersji energii przez prostownik, energia jest dostarczana ciągle do falownika. Dopó- ● filtry pasywne, ki utrzymywane jest napięcie DC na odpowiednim poziomie, dopóty UPS zasila odbior- ● aktywne urządzenia poprawy jakości zasilania, niki napięciem o założonych parametrach. W niektórych rozwiązaniach zasilaczy UPS, ● zastosowanie instalacji typu TN-S, do zapewnienia ciągłej pracy falownika energia z prostownika jest uzupełniana z baterii ● zwiększenie przekroju przewodu neutralnego (N). akumulatorów. 40 41 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy wahania częstotliwości Jeżeli częstotliwość napięcia zasilającego przekracza zakres tolerancji, jedynym sposobem jest wygenerowanie napięcia AC o właściwej częstotliwości. Falownik zasilacza W naszej księgarni znajdziecie Państwo książki z dziedziny: UPS daje taką możliwość. UPS w topologii on-line może pracować jako stabilizator częstotliwości bez korzystania z wewnętrznego źródła energii, natomiast UPS-y off-line i line-interactive mogą stabilizować częstotliwość tylko przy wykorzystaniu energii zmaga- □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ zynowanej. szumy linii zasilającej Zasilacz UPS on-line całkowicie eliminuje szumy i zakłócenia związane z oscylacją napięcia o częstotliwościach od 50 do 250 kHz i amplitudzie do kilkunastu woltów. W przypadku zasilaczy off-line i line-interactive do eliminacji tego typu zakłóceń przy pracy normalnej (bocznikowej) UPS-a stosowane są hybrydowe ograniczniki przepięć składające się najczęściej z równoległego połączenia ogranicznika przepięć typu MOV (ang. Metal Oxide Varistor) oraz filtru pojemnościowego. Układ taki umożliwia eliminację przepięć o niskiej amplitudzie oraz szumy EMI/RFI o wysokiej częstotliwości. Rysunek 3. przedstawia typowy układ hybrydowy zabezpieczająco-filtrujący przed przepięciami i szumami. Zastosowanie transformatora separacyjnego na wyjściu zasilacza UPS poprawia Krzysztof Kaiser ENTYLACJA POŻAROWA seria seria ochronę czułych odbiorników przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. rojektowanie i instalacja odkształcenia harmoniczne Jedynie zasilacz UPS w topologii on-line może całkowicie wyeliminować proble- budownictwa chłodnictwa ciepłownictwa i ogrzewnictwa gazownictwa instalacji sanitarnych ochrony środowiska wentylacji i klimatyzacji instalacji elektrycznych informatyki oraz programy, słowniki, poradniki my związane z odkształceniami harmonicznymi pochodzącymi od zasilanych odbiorników. Nowe beztransformatorowe technologie wykonania prostowników UPS pozwalają zmniejszyć występowanie harmonicznych do poziomu 3 - 5 %, niezależnie od ich poziomu generowanego przez odbiorniki. Starsze konstrukcje zasilaczy oraz zasilacze małej seria mocy wprowadzają zakłócenia harmoniczne na poziomie kilkunastu procent. W przy- Krzysztof Kaiser Krzysztof Kaiser WENTYLACJA POŻAROWA WENTYLACJA POŻAROWA Projektowanie i instalacja Projektowanie i instalacja seria padku zastosowania ochrony rozproszonej (znaczna liczba zasilaczy w sieci przeznaczona do ochrony pojedynczych odbiorników lub ich grup) poziom harmonicznych Księgarnia Techniczna Grupa MEDIUM będzie znacznie wyższy niż przy zastosowaniu centralnej jednostki UPS. Teresa Taczanowska Anna Ostańska Dokładność realizaji a potrzeba modernizacji budynków wielkopłytowych 42 Teresa Taczanowska Anna Ostańska Dokładność realizaji a potrzeba modernizacji budynków wielkopłytowych ul. Karczewska 18 04-112 Warszawa tel.: 22 810 21 24 faks 22 810 27 42 e-mail: [email protected] www.ksiegarniatechniczna.com.pl 43 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy UPS-y w zastosowaniach specjalnych zagadnienia wybrane mgr inż. Karol Kuczyński ● blokowanie pracy falownika we wszystkich L jednostkach UPS, gdy w którymkolwiek z nich N zamknięty jest by-pass serwisowy lub gdy za- PE typ B mknięty jest centralny by-pass zewnętrzny. ΔI=30 mA Z uwagi na wspólny system sterowania jednostkami UPS pracującymi równolegle, liczba tych jednostek Zaniki i zapady napięcia oraz inne zaburzenia, które występują coraz częściej w sieciach elektroenergetycznych, powodują zakłócenia w pracy czułych odbiorników, często prowadzą do zatrzymania linii produkcyjnych, powodując znaczne straty ekonomiczne. Występujące zakłócenia są w praktyce nie do uniknięcia, co w przypadku zasilania wrażliwych odbiorników energii elektrycznej powoduje konieczność stosowania źródeł napięcia gwarantowanego. Układy te mogą być ograniczone do pojedynczego zasilacza UPS lub bardziej rozbudowane. w układzie jest ograniczona. Różni producenci stosują własne układy sterowania, stąd różna jest maksymalna dopuszczalna liczba jednostek w układzie wejście równoległym. Na ogół liczba ta zawiera się w przedziale od 4 do 8. Ograniczenie liczby jednostek UPS pracujących równolegle wynika nie tylko z ograniczeń Rys. 1. Przykładowe rozwiązanie zabezpieczenia zasilacza UPS z prostownikiem o małym prądzie upływowym [3] układów sterowania. Powodem tym jest nierówno- układy równoległe UPS mierność rozpływu prądu w połączonych równolegle jednostkach pracujących na wspólny tor, do W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie rynku w zakresie bezprzerwowych zasilaczy którego są przyłączone odbiorniki [1]. Wiadomo bowiem, że nawet przy pozornie identycznych UPS dużych mocy pracujących w systemach o zwiększonej niezawodności producenci oferu- torach pracujących równolegle, rozpływ prądu nie jest równomierny. Aby ograniczyć to zjawisko, ją urządzenia w zakresie mocy od 10 do 800 kVA. UPS-y tego typu mogą pracować równo- wszystkim jednostkom UPS w układzie równoległym należy zapewnić podobne warunki pracy sie- legle najczęściej do 8 jednostek, zapewniając dostępną moc rzędu kilku MVA [1, 2]. ciowej. Dlatego wymaga się, aby kable zasilające wszystkie jednostki UPS były tego samego typu, Jednym z powodów budowania układów równoległych UPS jest zwiększenie mocy UPS w sytuacji, gdy moc pojedynczej jednostki jest niewystarczająca. W tym przypadku miały jednakowy przekrój oraz jednakową długość. Dotyczy to zarówno obwodów wejściowych, jak i obwodów wyjściowych. stosuje się tak zwane jednostki „modularne”, gdzie każdy UPS wyposażony jest w wewnętrzny by-pass elektroniczny oraz układ sterowania umożliwiając pracę samodzielną centralny by-pass zewnętrzny każdej z jednostek. Często stosuje się również dla całego węzła centralny by-pass ze- Centralny by-pass zewnętrzny w układach pracujących równolegle UPS-ów może być za- wnętrzny, który umożliwia wykorzystanie pełnej mocy układu zasilaczy UPS pracujących mknięty tylko wtedy, gdy wszystkie jednostki UPS pracują na układach by-pass wewnętrznych. równolegle. W układzie sterowania z by-passem zewnętrznym powinna być zastosowana blokada unie- W układach równoległych wszystkie jednostki UPS muszą komunikować się ze sobą lub być zarządzane przez jeden wspólny układ sterowania. Zadaniem jego jest [1]: ● utrzymywanie jednakowych napięć, co do wartości i fazy, wytwarzanych przez wszyst- możliwiająca zamknięcie tego by-passu, gdy przynajmniej jeden z UPS-ów pracuje z falownika. Po zamknięciu układu zewnętrznego by-pass musi być przesłana informacja o tym fakcie do wszystkich jednostek UPS, co w konsekwencji powoduje zablokowanie we wszystkich UPS-ach pracy z falownika. kie falowniki, przy zasilaniu UPS-a z sieci i przy pracy z baterii, ● kontrola obciążeń poszczególnych jednostek UPS oraz sterowanie nimi, aby wszystkie jednostki były równomiernie obciążone, układy rozdzielnic nn W przypadku UPS-ów typu VI, czyli z pojedynczym przetwarzaniem energii, wszystkie UPS- ● kontrola trybu pracy poszczególnych jednostek UPS (z falownika, czy na by-passie elek- y, a także centralny by-pass zewnętrzny muszą być zasilane z tej samej sekcji szyn zbiorczych tronicznym) oraz takie nimi sterowanie, aby we wszystkich jednostkach tryby pracy były rozdzielnicy zasilającej. W przypadku stosowania w centralnym węźle kilku jednostek UPS jednakowe. Niedopuszczalne jest, aby część jednostek pracowała z falownika, a pozosta- pracujących równolegle, zwykle stosuje się wydzieloną rozdzielnicę zasilania UPS-ów. W ukła- ła część na obejściu – by-pass elektroniczny, dzie z rozdzielnicą z pojedynczym systemem szyn zbiorczych, zasilanej dwiema niezależnymi 44 45 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy liniami, przy czym w danej chwili pracuje tylko jedna linia zasilająca (rezerwa jawna), w polach łączniki różnicowoprądowe o prądzie większym niż 30 mA zabezpieczają układy prostownikowe odpływowych do UPS-ów mogą być stosowane wyłączniki lub bezpieczniki [1]. i przewody zasilające przed uszkodzeniem, jednak nie stanowią ochrony przeciwporażeniowej Zasilanie UPS-ów z jednej sekcji szyn zbiorczych ma istotną wadę polegającą na tym, że wy- uzupełniającej. Stosując zabezpieczenie za pomocą urządzeń różnicowoprądowych należy mieć łączenie napięcia na szynach zbiorczych w wyniku awarii, przeglądu, naprawy, konserwacji lub świadomość ich częstego zadziałania. W układach zasilania gwarantowanego, gdzie głównym prowadzonej rozbudowy powoduje całkowite pozbawienie zasilania UPS-ów. Zasilanie odbiorów celem jest zapewnienie zasilania gwarantowanego o najwyższej niezawodności, system UPS jest będzie wówczas podtrzymane tylko do czasu wyczerpania baterii akumulatorów. Ponieważ czas tak niezawodny jak jego najsłabsze ogniwo [3]. podtrzymania zasilania z baterii zwykle wynosi kilkanaście do kilkudziesięciu minut, może to być zbyt krótko do przeprowadzenia czynności naprawczych lub rozbudowy rozdzielnicy zasilania rozwiązania dla najwyższych wymagań niezawodnościowych UPS-ów. W układzie tym jest więc zagrożona ciągłość zasilania odbiorów. Wyprowadzenie mocy W przypadku, gdy by-pass jest zasilany napięciem z UPS-ów następuje często do jednej rozdzielnicy, która również wyposażona jest w pojedynczy sieciowym, w sytuacji zaniku napięcia sieciowego to system szyn zbiorczych. Takie rozwiązanie ma poważną wadę, polegającą na tym, że jakakol- odbiory pozbawione zostaną zasilania. W przypadku wiek przerwa w pracy tej rozdzielnicy natychmiast pozbawia odbiory zasilania. bardzo ważnych odbiorów takie ryzyko może być niedo- źródło 1 R_UPS SZR puszczalne. Można wówczas budować układy o szcze- zasilanie stanowisk komputerowych źródło 2 UPS2 gólnie wysokim stopniu niezawodności [1, 4].Najprost- W zasilaczach UPS małej mocy (do 4 kVA) jako ochronę uzupełniającą można zastosować urzą- szym przykładem zabezpieczenia toru by-pass przed dzenie różnicowoprądowe, ponieważ wymagana niezawodność zasilania zwykle nie jest wysoka zanikiem zasilania jest tzw. redundancja szeregowa oraz istnieją uzasadnione obawy, że może dojść do przerwania ciągłości przewodu ochronnego dwóch jednostek UPS, nazywana także redundancją spowodowanego przez nieostrożność użytkowników, nieposiadających kwalifikacji i świadomości kaskadową. Schemat przykładowego układu przedsta- zagrożeń. Zasilacze UPS małych mocy posiadają najczęściej topologię off-line lub line-interactive, wiono na rysunku 2. Grupa najważniejszych odbiorów czyli w trybie pracy normalnej pracują na torze obejściowym [3]. Do jednego obwodu zwykle zasilana jest z UPS1. Tor by-pass UPS1 zasilany jest nie przyłącza się gniazda kilku stanowisk komputerowych. Praktyka pokazuje, że najczęściej do za- z sieci, lecz z UPS2. Moc znamionowa UPS2 powinna bezpieczenia przeciwporażeniowego gniazd wtyczkowych stanowisk komputerowych stosuje się być większa niż moc UPS1, gdyż jednym z powodów wyłączniki różnicowoprądowe typu A lub B. Zaleca się, aby z jednego obwodu nie było zasilanych przejścia UPS1 na by-pass może być jego przeciążenie. więcej niż sześć stanowisk komputerowych. Jeśli z obwodu zasilanych będzie więcej komputerów Gdyby moc UPS2 była równa mocy UPS1, to UPS2 zo- lub zostaną zastosowane inne wyłączniki różnicowoprądowe, mogą następować nieuzasadnione stałby przeciążony i przeszedłby na by-pass, który też wyłączenia spowodowane zadziałaniem wyłącznika różnicowoprądowego [1]. jest zasilany napięciem sieciowym. W efekcie obwody zostałby pozbawione zasilania. UPS1 odbiory drugorzędne odbiory priorytetowe Rys. 2. Przykładowe rozwiązanie redundancji szeregowej [1] Gdyby UPS2 zasilał tylko by-pass UPS1, byłby słabo wykorzystany, gdyż praca UPS1 na obej- UPS-y większych mocy ściu (by-pass) jest sporadyczna i najczęściej krótkotrwała. Pewnym złagodzeniem tej wady jest Zasilacze o mocach powyżej 5 kVA są najczęściej podłączane do sieci zasilającej połącze- zainstalowanie UPS2 o większej mocy znamionowej i wykorzystanie nadwyżki mocy względem niami stałymi. Instalację UPS może wykonywać tylko osoba wykwalifikowana, która powinna UPS1 do zasilania odbiorów drugorzędnych, na przykład, gdy przyjęto moc znamionową UPS1 prawidłowo przyłączyć zasilacz UPS przed jego uruchomieniem. Zarówno w przypadku pracy równą 200 kVA, a moc znamionową UPS2 400 kVA. Koszt jednostkowy mocy UPS2 będzie niższy w trybie normalnym, jak i w trybie bateryjnym ochrona przeciwporażeniowa zapewniona jest niż koszt jednostkowy UPS1, a zatem w takim rozwiązaniu koszt zapewnienia zasilania będzie przez samoczynne wyłączenie zasilania lub połączenia wyrównawcze miejscowe. W obu trybach niższy niż gdyby UPS2 miał moc znamionową również 200 kVA. W tym przypadku dopuszczalna pracy mamy najczęściej do czynienia z układem zasilania TN-S. Jako ochronę uzupełniającą przeciążalność dla jednostki 400 kVA będzie większa niż dla jednost- stosuje się dodatkowo połączenia wyrównawcze. Innym środkiem jest zastosowanie urządzeń ki 200 kVA, gdyż stanowi ona określony procent mocy znamionowej różnicowoprądowych o znamionowym prądzie różnicowym nieprzekraczającym 30 mA. Wy- (prądu znamionowego) UPS-a. 46 47 Systemy Wstęp gwarantowanego zasilania zasilacze bezprzerwowe modułowe serii ENERTRONIC MODULAR 10–480 kVA BENNING POWER ELECTRONICS Sp. z o.o. Firma Benning dostarcza modułowe rozwiązania zasilaczy awaryjnych do zastosowań informatycznych, telekomunikacyjnych, przemysłowych I energetycznych od ponad dwudziestu lat. Systemy modułowe typu ENERTRONIC MODULAR charakteryzują się bardzo wysoką niezawodnością, gdyż składają się z pracujących równolegle modułów zasilaczy prądu stałego pracujących w technologii Hot & Plug oraz w konfiguracji z nadmiarowością n+1. Takie rozwiązanie pozwala na łatwe naprawy I wymianę, a także zwiększanie lub zmniejszanie mocy w zależności od zmiany zapotrzebowania. Moduły można wymieniać bez wpływu na pracę odbiorników pod obciążeniem. Czas wymiany modułu wynosi maksymalnie 10 minut i może być wykonany bez konieczności przyjazdu ekipy serwisowej. Po zainstalowaniu moduł automatycznie rozpoznawany jest przez system i rozpoczyna ciągłą pracę. Znamionowa moc wyjściowa każdego modułu wynosi: 10 kVA, 20 kVA lub 40 kVA I zapewnia stopniową skalowalność całego system. Każdy moduł stanowi pełny system zasilacza bezprzerwowego UPS wykonanego w technologii podwójnej konwersji z trójfazowym wejściowym prostownikiem, falownikiem, elektronicznym i ręcznym układem obejściowym, regulacją za pośrednictwem procesora DSP, trójfazowym wyjściem i akumulatorami. Sprawność wynosi powyżej 95% przy obciążeniu 20% ÷ 100%. Rozwiązanie modułowe pozwala łatwo rozbudowywać albo zmniejszać każdy system I uniknąć wysokich kosztów inwestycyjnych na niepotrzebną moc, która w początkowej fazie instalacji nie jest konieczna. W każdym module serii ENERTRONIC MODULAR regulację i nadzór nad poprawną pracą sprawują dwa procesory DSP. Dzięki temu zaawansowanemu rozwiązaniu ograniczona została ilość elementów elektronicznych w porównaniu do konwencjonalnych systemów zasilaczy bezprzerwowych, co skutkuje uzyskaniem wyższego średniego czasu pracy bezawaryjnej (MTBF). Stopień mocy modułów serii ENERTRONIC MODULAR zbudowany jest na bazie elementów półprzewodnikowych MOSFET i IGBT, co pozwala uzyskać niższy ciężar, mniejsze wymiary i lepsze wykorzystanie mocy. Dzięki wbudowanej korekcji współczynnika mocy cos (fi) sinusoidalnego prądu wejściowego wynosi 0,99. W efekcie nie jest wymagane stosowanie żadnych systemów filtrów biernych ani przewymiarowanie zespołów generatorów. Więcej informacji: Piotr Białoskórski [email protected] reklama BENNING Power Electronics Sp. z o.o. 05-503 Głosków ul. Korczunkowa 30 tel. 22 757 84 53, 22 757 36 68-70 faks 22 757 84 52 [email protected] www.benning.pl 48 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy mulatorów wewnętrznego modułu bateryjnego w UPS EVER POWERLINE GREEN 33, moduły bateryjne w systemach zasilania gwarantowanego (UPS) którego analizy czasów podtrzymania zasilania w zależności od pojemności zastosowanych modułów bateryjnych zamieszczono w dalszej części pracy. systemy zasilania gwarantowanego (UPS) dr inż. Karol Bednarek – Politechnika Poznańska Podstawowym zadaniem systemów zasilania gwarantowanego (Uninterruptible PoPoprawność i bezpieczeństwo pracy urządzeń elektrycznych, elektronicznych oraz informatycznych jednoznacznie związane są z jakością energii w układach zasilania elektrycznego. Powszechność funkcjonowania odbiorników nieliniowych (często pracujących impulsowo) bądź dynamicznie przełączanych dużych obciążeń sprzyja powstawaniu zaburzeń we wspólnych sieciach zasilających. Występowanie stanów awaryjnych lub przeciążeń w systemie elektroenergetycz- wer Systems – UPS) jest bieżące monitorowanie stanu napięcia sieciowego i na tej podstawie takie zarządzanie energią z sieci, energią zgromadzoną w akumulatorach oraz blokami funkcjonalnymi zasilacza UPS, aby zapewnić jak najkorzystniejsze warunki zasilania zabezpieczanych odbiorników, a w przypadku nieprawidłowości lub zaniku napięcia sieciowego, podtrzymać zasilanie odbiorników w określonym czasie, umożliwiającym bezpieczne zakończenie realizowanych procesów [1–5]. nym, jak również oddziaływanie losowych niekorzystnych czynników atmosferycznych wywołuje powstawanie przerw w dostawach energii. Oddziałujące zaburzenia bądź przerwy w zasilaniu odbiorników mogą prowadzić do utra- Zasobniki (magazyny) energii elektrycznej są układami związanymi z gromadze- ty przetwarzanych informacji i danych, przegrzewania się, niem energii w różnej postaci (w zależności od ich rozwiązań technicznych). Może się a w konsekwencji uszkodzeń podzespołów lub urządzeń, po- to odbywać poprzez zamianę energii elektrycznej na inny rodzaj energii (mechanicz- wstawania dodatkowych strat mocy, przestojów w pracy sys- ną, chemiczną) albo akumulowanie energii w polu elektrycznym lub magnetycznym temów itp. Pociąga to za sobą zazwyczaj poważne w skut- [1–3]. W pożądanym momencie następuje przetwarzanie zgromadzonej energii i jej kach straty ekonomiczne bądź zasobowe (informacyjne). dostarczenie (oddanie) do odbiorników w postaci energii elektrycznej o założonych Zabezpieczeniem technicznym przed powstaniem wspo- parametrach. Wykorzystanie zasobników energii związane jest głównie z zagadnie- mnianych niepożądanych efektów jest zastosowanie syste- niami prawidłowości pracy systemu elektroenergetycznego (wyrównywaniem obcią- mów zasilania gwarantowanego (UPS). W przypadku wystą- żeń bądź buforowaniem energii, szczególnie pochodzącej ze źródeł odnawialnych), pienia nieprawidłowości bądź przerw w dostarczaniu energii z zasilaniem systemów mobilnych, takich jak np. sprzęt powszechnego użytku, prze- umożliwiają one podtrzymanie zasilania wrażliwych odbiorni- nośne urządzenia medyczne, sprzęt teleinformatyczny, a także z funkcjonowaniem ków w określonym (założonym) czasie (do chwili rozładowa- układów zasilania gwarantowanego (których nia zasobników energii). Ważnym elementem w takich sytu- główną grupę stanowią zasilacze UPS). Jako acjach jest właściwy dobór zasobników energii w tych systemach, dzięki czemu można zasobniki energii rozpatruje się [3]: uzyskać oczekiwany, indywidualnie dobierany czas podtrzymania zasilania urządzeń a) pneumatyczne magazyny energii – w których [1–5]. energia magazynowana jest w postaci sprężo- Zespoły odpowiednio połączonych zasobników, pozwalające na gromadzenie wyma- nego gazu (powietrza), a następnie przy użyciu ganych ilości energii, nazywane są modułami bateryjnymi. Wprowadzenie sprzętowej generatorów i przekształtników energoelektro- (technicznej) możliwości podłączenia większej liczby modułów bateryjnych w syste- nicznych przetwarzana na energię elektryczną; mach zasilania gwarantowanego pozwala uzyskać selektywność (możliwość wydłuża- przy wykorzystaniu naturalnych zbiorników nia) czasów pracy autonomicznej, czyli podtrzymania zasilania odbiorników w trybie podziemnych umożliwiają gromadzenie bar- rezerwowym (bateryjnym). Na fotografii 1. przedstawiono przykładowe zespoły aku- dzo dużych energii; ich sprawność jest rzędu 50 t, w [min] Fot. 1. Zespoły zasobników energii (wewnętrzny moduł bateryjny) w UPS EVER POWERLINE GREEN 33 układy zasobników energii 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 100% Pmax 75% Pmax 50% Pmax 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98105 Cn, w [Ah] Rys. 1. Zależność czasów podtrzymania zasilania w zależności od pojemności elektrycznej (liczby) zastosowanych modułów bateryjnych współpracujących z zasilaczem EVER POWERLINE GREEN 33, przy różnych mocach obciążenia 51 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy 60–80%, a trwałość około 20–40 lat; rozpatrywane są jako alternatywa dla elektrowni sięgająca 100 Wh/kg, natomiast mankamentem jest niewielka gęstość mocy (rzędu szczytowo-pompowych; 100 W/kg), decydująca o wartościach prądów ładowania i rozładowania, a zatem szyb- b) elektrownie szczytowo-pompowe – energia elektryczna zamieniana jest w nich na ener- kości przywracania gotowości do pracy po rozładowaniu; słabym ich punktem jest też gię potencjalną wody przepompowywanej z dolnego do górnego zbiornika, a następnie niska żywotność (poniżej 2000 cykli ładowanie-rozładowanie bądź rzędu 5 lat – w spe- (w chwilach zapotrzebowania) energia masy wody zamieniana jest w generatorze na cjalnych wykonaniach deklarowana jest do 15 lat, ale zawsze zastrzega się, że są to energię elektryczną i oddawana do odbiorników; szacowany czas eksploatacji wynosi trwałości projektowane przy użytkowaniu w ściśle określonych warunkach – małe prądy 30–50 lat, a sprawność około 80%; magazynowane są w nich bardzo duże energie przy użytkowe, stabilna temperatura 25°C itp.), sprawność tych źródeł także nie jest wysoka dużych gęstościach mocy; stosowane są w systemach elektroenergetycznych w celu (rzędu 70–80%); optymalizacji zarządzania energią; g) superkondensatory – w których energia gromadzona jest w polu elektrycznym; nie c) kinetyczne zasobniki energii – w których energia jest gromadzona w ruchu obrotowym zachodzą w nich reakcje chemiczne, lecz następuje przemieszczenie ładunków elek- mas wirujących, a użytkowana w postaci energii elektrycznej przy wykorzystaniu gene- trycznych; mają nieco mniejszą gęstość energii (ok. 10 Wh/kg), natomiast bardzo ratorów i przekształtników energoelektronicznych; mogą przetwarzać duże moce, lecz dużą gęstość mocy (rzędu 10000 W/kg), wysoką trwałość (szacowaną na 20 lat lub gromadzone są w nich mniejsze ilości energii; mają wysoką sprawność (przekraczającą ok. 1 000 000 cykli ładowanie-rozładowanie), wysoką sprawność (nawet przekracza- 90%), a czas eksploatacji rzędu 20 lat; wadą jest ich kosztochłonność; jącą 95%), szeroki zakres temperatur pracy (–40÷65°C), małą degradację własności d) ogniwa paliwowe – generują energię elektryczną w rezultacie zachodzących elek- użytkowych przy wielokrotnym ładowaniu i rozładowaniu oraz wiele innych zalet [2, 3]; trochemicznych reakcji utleniania dostarczanego paliwa; paliwo (wodór w miesza- wadą jest ich wysoka cena. ninie lub stanie czystym) jest doprowadzane do anody, natomiast utleniacz (tlen W urządzeniach powszechnego użytku, systemach mobilnych, jak również w zasila- w stanie czystym lub mieszaninie – powietrze) do katody; w efekcie zachodzących czach bezprzerwowych UPS wykorzystywane są głównie akumulatory. Bardzo ciekawym, reakcji chemicznych powstają: energia elektryczna, woda i ciepło; mają dużą gę- wysoko sprawnym, trwałym i przyszłościowym zasobnikiem energii są superkonden- stość energii, uzyskiwane są moce do MW, osiągają sprawności rzędu 40÷60%, a satory, które przez profesjonalnych producentów UPS już obecnie są wykorzystywane czas nieprzerwanej eksploatacji szacowany jest na kilkaset do 10 tysięcy godzin; i oferowane użytkownikom układów zasilania bezprzerwowego. mankamentami w ich wykorzystaniu są bardzo wysokie koszty technologiczne i materiałowe, trudności w produkcji i przechowywaniu wodoru oraz wrażliwość na zanieczyszczenia; e) nadprzewodnikowe magnetyczne zasobniki energii – ma w nich miejsce magazynowanie energii w polu magnetycznym cewek indukcyjnych wykonanych z nadprzewod- moduły bateryjne w UPS Jednym z najistotniejszych parametrów funkcjonalnych w systemach zasilania gwarantowanego jest czas podtrzymania zasilania w trybie pracy rezerwowym (bateryjnym). Związany jest on z doborem i pracą magazynów energii. ników; posiadają małe gęstości energii, ale zdolne są do przenoszenia dużych mocy Zwielokrotnienie gromadzonej energii, a w efekcie wydłużenie czasu podtrzymania (rzędu MW), osiągają bardzo duże sprawności (dochodzące do 95%) oraz długie czasy zasilania w trybie pracy rezerwowym (buforowym), uzyskuje się przez równoległe pod- eksploatacji (do 30 lat); są rzadko wykorzystywane w praktyce z powodu wysokich łączenie dodatkowych modułów bateryjnych (układów zasobników energii). kosztów elementów nadprzewodnikowych oraz niezbędnego dla ich funkcjonowania chłodzenia; Poprawność doboru modułów bateryjnych wynika z klasycznych zasad elektrotechniki. W przypadku równoległego łączenia źródeł napięcia zasadne jest przestrzeganie f) wtórne ogniwa elektrochemiczne – akumulatory – energia elektryczna jest w nich prawidłowości, że łączone źródła powinny mieć takie same parametry (napięcia źró- gromadzona w postaci energii chemicznej; wartość wytwarzanego napięcia zależy od dłowe oraz rezystancje wewnętrzne). W przypadku równoległego połączenia źródeł rodzaju elektrolitu i materiałów elektrod; zachodzące w nich procesy chemiczne są napięcia o różnych parametrach – nawet przy braku podłączenia obciążenia – między odwracalne, dzięki czemu można na przemian akumulować i oddawać energię; korzyst- źródłami przepływałyby prądy wyrównawcze (ponieważ równolegle połączone źródła nym parametrem w ich przypadku jest gęstość energii (zdolność do jej gromadzenia), tworzą zamknięte obwody elektryczne), w rezultacie czego powstawałyby straty ener- 52 53 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy gii, wydzielające się w rezystancjach wewnętrznych źródeł. Straty te są zamieniane [1–5]. Może zatem się zdarzyć, że czynniki cieplne mogą wpływać na decyzję o wyborze na ciepło, a zatem byłoby to przyczyną wzrostu temperatur zasobników energii, co rodzaju zasobnika energii w modułach bateryjnych. w konsekwencji prowadzi między innymi do obniżenia trwałości akumulatorów. Wyni- Deklarowane dopuszczalne wilgotności w czasie pracy oraz przechowywania wynika- ka stąd, że dbałość o tożsamość parametrów łączonych równolegle zasobników energii ją z utrzymania określonych warunków technicznych, związanych z prądami upływu (sa- (modułów bateryjnych) jest istotna z punktu widzenia ekonomicznego (koszty eksplo- morozładowania), utrzymywaniem zgromadzonej energii oraz dotrzymaniem wymagań atacyjne związane z powstałymi stratami mocy oraz obniżeniem trwałości akumula- w zakresie bezpieczeństwa elektrycznego. torów), jak również technicznego (prawidłowa współpraca łączonych źródeł energii). Ze względu na liczbę zastosowanych akumulatorów, posiadających znaczną masę, Należy ponadto mieć na uwadze, że podczas szeregowego łączenia akumulatorów należy zwrócić uwagę na ciężar stosowanych modułów bateryjnych, a w konsekwencji (jako zasobników energii) nie ulega zmianie ich pojemność elektryczna, natomiast na uwzględnienie właściwego przygotowania podłoża w pomieszczeniach, w których zmienia się wartość napięcia wyjściowego. Łączenie równoległe akumulatorów po- będą rozlokowane. woduje zmianę wypadkowej pojemności elektrycznej, z czym powiązana jest również zmiana prądów ładowania układu. Czasy powrotu gotowości modułów bateryjnych do ponownej pracy po rozładowaniu zależą od rodzaju zastosowanych zasobników energii oraz możliwości technicznych ukła- Właściwy dobór modułów bateryjnych umożliwia uzyskanie wymaganych przez użyt- du ładowania (stosowanych prądów ładowania). W przypadku akumulatorów (z uwagi kownika czasów podtrzymania zasilania awaryjnego i dzięki temu zapewnienie niezbęd- na ich własności funkcjonalne) czasy ładowania wahają się w granicach od kilku do nej ochrony zabezpieczanego osprzętu. kilkunastu godzin. Ewidentnie korzystniejszym rozwiązaniem w tym względzie są superkondensatorowe moduły bateryjne, w których czas uzupełniania energii jest najczęściej parametry użytkowe modułów bateryjnych Podczas doboru modułów bateryjnych należy zwrócić szczególną uwagę na tożsamość ich parametrów napięciowych oraz zachowanie możliwie najmniejszych różnic w krótszy od 5 minut (i zależy głównie od możliwości technicznych ładowarki, ponieważ w superkondensatorach można zazwyczaj stosować wyższe prądy ładowania niż oferowane przez zainstalowany osprzęt). rezystancjach wewnętrznych. Wyjściowe napięcie znamionowe związane jest z liczbą Najistotniejszym użytkowo parametrem modułów bateryjnych jest jednak czas, w ja- szeregowo połączonych akumulatorów w łańcuchu (stringu), a w pewnym stopniu zale- kim do zabezpieczanych odbiorników dostarczana jest energia w przypadku zaników bądź ży również od parametrów zastosowanych akumulatorów (różnice wytwórcze). Z przed- nieprawidłowych parametrów napięcia sieciowego, czyli w trybie rezerwowym (bateryj- stawionych względów zaleca się, aby wykorzystywane moduły bateryjne były tego sa- nym) UPS. Związany jest on z ilością zmagazynowanej energii w układach zasobników, mego producenta. czyli w podłączonych modułach bateryjnych. Czasy podtrzymania zasilania odbiorników Ograniczenia liczby równolegle łączonych modułów bateryjnych są uwarunkowane (dla określonych mocy obciążenia) w zależności od liczby zastosowanych modułów ba- współpracą układu ładowania zasilacza bezprzerwowego z modułami bateryjnymi i są teryjnych (łącznej pojemności elektrycznej baterii) można odczytać z charakterystyk, określane przez producenta UPS. z tabel załączonych w dokumentacjach technicznych bądź bazując na tzw. kalkulatorach Temperatury pracy i przechowywania modułów bateryjnych wynikają z własności funkcjonalnych zastosowanych w nich zasobników energii. W przypadku akumulato- zasilania – specjalnie opracowanych przez producentów programach obliczeniowych. W laboratoriach producentów czasy te wyznaczane są podczas badań fizycznych. rów przyjmuje się, że każde trwałe zwiększenie temperatury pracy o 8–10°C powyżej temperatury znamionowej powoduje skrócenie ich żywotności o 50%. Funkcjonowa- wyniki przeprowadzonych badań nie w niższych temperaturach od znamionowej wpływa na zmniejszenie pojemności W artykule przedstawiono analizę czasów podtrzymania zasilania odbiorników w try- akumulatorów, zwiększenie ich rezystancji wewnętrznej, zmniejszenie wytwarzane- bie rezerwowym zasilacza EVER POWERLINE GREEN 33 o mocy wyjściowej 20 kVA/16 kW go napięcia źródłowego, obniżenie się zdolności rozruchowej oraz zdolności do przyj- w zależności od pojemności elektrycznej (liczby) zastosowanych modułów bateryjnych mowania ładunku. Wad tych nie mają superkondensatory – mogą pracować w sze- dla obciążeń odpowiednio: 100%, 75% oraz 50% maksymalnej mocy wyjściowej. Uzy- rokim zakresie temperatur przy niewielkich zmianach ich parametrów technicznych skane rezultaty zamieszczono na rysunku 1. 54 55 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy uwagi i wnioski Od własności funkcjonalnych zastosowanych modułów bateryjnych (czyli zespołów magazynów energii) zależą jakość i efekty pracy systemów zasilania gwarantowanego, PRENUMERATA DWULETNIA a w konsekwencji bezpieczeństwo i warunki funkcjonowania odbiorników. Właściwy dobór systemu zasilania gwarantowanego oraz współpracujących z nim modułów bateryjnych pozwala osiągnąć założone czasy zasilania odbiorników w przy- t y l ko u! k o r a c do koń padkach zaników lub nieprawidłowych parametrów napięcia sieciowego, co umożliwia bezpieczne zakończenie realizowanych procesów, a następnie prawidłowe, proceduralne micznych bądź przetwarzanych danych. literatura 1. K. Bednarek, Jakość, pewność i właściwa konstrukcja układu zasilania a bezpieczeństwo urządzeń elektrycznych, „elektro.info” nr 12/2012. 2. K. Bednarek, Akumulatory czy superkondensatory – zasobniki energii w UPS-ach, „elektro.info”, nr 1–2/2012. 3. K. Bednarek, L. Kasprzyk, Zasobniki energii w systemach elektrycznych, cz. 1 i 2, Academic Journals, Electrical engineering, No 69, Poznan Uniwersity of Technology, Poznań 2012. 4. A. Czerwiński, Akumulatory baterie ogniwa, WKiŁ, Warszawa 2005. 5. Opracowania wewnętrzne firmy EVER Sp. z o.o. lider wśród czasopism branżowych wyłączenie odbiorników, dzięki czemu unika się powstania strat materialnych, ekono- 10% RABATU 175 zł! prenumerata edukacyjna (studencka) – 70 zł prenumerata roczna – 99 zł Grupa MEDIUM ul. Karczewska 18 04-112 Warszawa tel.: 22 810 21 24, 512 60 84 faks: 22 810 27 42 e-mail: [email protected] reklama ZAMAWIAM PRENUMERATĘ ELEKTRO.INFO OD NUMERU RODZAJ PRENUMERATY NAZWA FIRMY Dlaczego warto zaprenumerować „elektro.info”? ULICA I NUMER KOD POCZTOWY I MIEJSCOWOŚĆ OSOBA ZAMAWIAJĄCA RODZAJ DZIAŁALNOŚCI GOSPODARCZEJ E-MAIL TELEFON KONTAKTOWY Informujemy, że składając zamówienie, wyrażacie Państwo zgodę na przetwarzanie wyżej wpisanych danych osobowych w systemie zamówień Grupy Medium w zakresie niezbędnym do realizacji powyższego zamówienia. Zgodnie z Ustawą o ochronie danych osobowych z dnia 29 sierpnia 1997 r. (DzU Nr 101/2002, poz. 926 z późniejszymi zmianami) przysługuje Państwu prawo wglądu do swoich danych, aktualizowania ich i poprawiania. Upoważniam Grupę Medium do wystawienia faktury VAT bez podpisu odbiorcy. Wysyłka będzie realizowana po dokonaniu wpłaty na konto: Volkswagen Bank Polska S.A. Rondo ONZ 1, 00-124 Warszawa 09 2130 0004 2001 0616 6862 0001 DATA I CZYTELNY PODPIS Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych w celach marketingowych przez Grupę Medium oraz inne podmioty współpracujące z Wydawnictwem z siedzibą w Warszawie przy ul. Karczewskiej 18. Informujemy, że zgodnie z ustawą z dnia 29 sierpnia 1997 r. (DzU Nr 101/2002, poz. 926 z późniejszymi zmianami) przysługuje Pani/ /Panu prawo wglądu do swoich danych, aktualizowania i poprawiania ich, a także wniesienia umotywowanego sprzeciwu wobec ich przetwarzania. Podanie danych ma charakter dobrowolny. 56 czytelny podpis • 10 numerów w roku (numery łączone: 1/2, 7/8 - w cenie numeru pojedynczego) • przesyłka na koszt wydawnictwa • w prenumeracie koszt 1 egzemplarza taniej o 15% w stosunku do ceny w sprzedaży detalicznej • zamówienie prenumeraty możliwe jest od dowolnego numeru • dla studentów - zniżka (po przesłaniu kserokopii aktualnej legitymacji studenckiej) • bezpłatna prenumerata próbna • bezpłatne dodatki, a wśród nich seria „Niezbędnik elektryka” • bezpłatny dostęp do wszystkich treści zamieszczonych na stronie internetowej www.elektro.info.pl Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy Agencja Rynku Energii przedstawi- rynek zasilaczy UPS w Polsce a niezawodność zasilania – zagadnienia wybrane mgr inż. Karol Kuczyński ła prognozy, które przewidują średnioroczny wzrost zużycia energii w naszym kraju na poziomie od 1 do 3 procent w najbliższych 15–20 latach. Mimo że te dane nie wydają się szczególnie zastraszające, to Polska może mieć poważne problemy z pokryciem zapotrzebowania Wydaje się nieprawdopodobnym, aby w XXI wieku dotykały nas regularne przerwy w dostawach energii elektrycznej. Tymczasem, jak ostrzegają eksperci, do takiego stanu może dojść w ciągu dwóch lat, a problem będzie dotyczył zarówno odbiorców prywatnych, jak i firm. Zaniki i zapady napięcia oraz inne zaburzenia, które występują w sieciach elektroenergetycznych, powodują w zakładach przemysłowych lub innych przedsiębiorstwach straty w wyniku zatrzymania linii produkcyjnych bądź zakłóceń w pracy układów elektronicznych. W przypadku częstego występowania trwających kilka-kilkadziesiąt sekund zakłóceń zasilania urządzenia o mocy rzędu kilkudziesięciu-kilkuset kVA wymagają zastosowania specjalizowanych układów zapewniających zasilane odbiornikom, np. zasilaczy UPS, tandemów zasilacz UPS – zespół prądotwórczy lub dynamicznych układów zasilania wyposażonych w kinematyczny zasobnik energii [1, 7]. Rosnące zapotrzebowanie rynku w zakresie bezprzerwowych zasilaczy UPS dużych mocy pracujących w systemach o zwiększonej niezawodności powoduje, że producenci mają w swojej ofercie urządzenia w zakresie mocy od 10 do 800 kVA. UPS-y tego typu mogą pracować równolegle najczęściej do 6–8 jednostek zapewniając dostępną moc rzędu kilku MVA [1, 8]. Fot. 2. Przykład zabezpieczeń poszczególnych obwodów zasilacza UPS o mocy 100 kVA na energię elektryczną. Obecnie istniejące bloki energetyczne są w dużej części wyeksploatowane i w najbliższych latach będą wyłączane. Szacuje się, że do końca 2020 r. konieczne będzie wyłączenie z eksploatacji bloków o łącznej mocy około 7 GW (spośród istniejących obecnie 36 GW) [4]. Przerwy w dostawach energii prowadzą do konkretnych i wymiernych strat. Mogą również powodować uszkodzenia poszczególnych urządzeń w przypadku choćby chwilowego zatrzymania linii produkcyjnej. Nawet milion złotych strat może spowodować godzinny postój linii produkcyjnej zakładów produkcyjnych. Jednak w firmach nie pracują jedynie linie produkcyjne, ale też wszelkiego rodzaju elektroniczny sprzęt biurowy, systemy monitoringu czy centrale abonenckie. rynek w Polsce W obecnym skomercjalizowanym świecie nikt nie może sobie pozwolić na utratę zasila- skutki awarii dla biznesu Warto przytoczyć przykład Szczecina, gdzie 8 kwietnia 2008 roku doszło do awarii, w wyniku której w mieście nie było zasilania przez ponad 20 godzin. Nastąpił totalny paraliż komunikacyjny, nie pracowały żadne instytucje, szkoły, sklepy, banki oraz stacje benzynowe. nia czy zaburzeń parametrów energii elektrycznej. W Polsce zasilacze awaryjne używane są praktycznie wszędzie: od prywatnych komputerów po duże zakłady przemysłowe. UPSy gwarantują nie tylko zasilanie, ale również jego właściwe parametry. Na polskim rynku istnieje kilkadziesiąt firm oferujących różnego typu UPS-y. Konku- Niestety nie można wykluczyć, że podobne przypadki nie wydarzą się w innych polskich rencja jest bardzo silna, a dodatkową presję na politykę cenową wywierają tanie produkty miastach. Tym bardziej że podobne zdarzenia miały już miejsce, choć na szczęście w mniej- z Chin. Rynek rozwija się w sposób dosyć dynamiczny, dotyczy to jednak głównie UPS-ów szej skali – ubiegłoroczne burze, które pustoszyły Śląsk spowodowały odcięcie od dostaw komercyjnych. Przemysłowe rozwiązania do zasilania awaryjnego stanowią bowiem od- energii 10 tysięcy gospodarstw domowych. W styczniu bieżącego roku silny wiatr w Tychach rębny segment. Działają w nim inni producenci, niż w sektorze komercyjnym, wymagane doprowadził do zerwania linii średniego napięcia. W rezultacie 2,5 tys. odbiorców zostało jest również odmienne podejście do użytkownika końcowego, oparte głównie na sprzeda- pozbawionych energii [4]. ży bezpośredniej, z wykorzystaniem własnych handlowców [6]. Nie najlepiej przedstawia się sytuacja związana z modernizacją sieci dystrybucyjnych Segment przemysłowy stanowi według szacunków ok. 20–30 procent całkowitej warto- i przebudową starych bloków energetycznych, z którymi dostawcy energii po prostu nie ści rynku UPS-ów w Polsce i doświadcza bardziej umiarkowanego wzrostu w porównaniu nadążają. Nawet dziś możemy natknąć się na komunikaty zakładów energetycznych o pla- do segmentu komercyjnego. Jednak dzięki modernizacjom w sektorze energetycznym oraz nowanych przerwach w dostawach energii, co przywołuje w pamięci słynne komunikaty planowanym inwestycjom w nowe moce wytwórcze, rynek ten może w ciągu najbliższych o stopniach zasilania. lat znacznie zyskać na atrakcyjności. 58 59 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy Polski segment przemysłowy ma zaledwie kilku graczy, jeżeli weźmiemy pod uwagę niezawodność zasilania przemysł energetyczny i sektor paliwowy (rafinerie, przetwórstwo), w których mają za- Wszystkie urządzenia charakteryzują się współczynnikiem pewności pracy na pozio- stosowanie głównie UPS-y projektowane indywidualnie na potrzeby użytkowników koń- mie zbliżonym do jedności. Istnieje wiele różnych miar niezawodności pracy urządzeń. cowych. O kilkunastu firmach możemy mówić biorąc pod uwagę transport, sektor morski Jednym z nich jest współczynnik MTBF (Mean Time Between Failures), który definio- czy różnego typu rozwiązania dla zakładów przemysłowych, produkcyjnych, gdzie znaj- wany jest jako średni okres między awariami, czyli wartość oczekiwana czasu między dują zastosowanie bardziej standardowe urządzenia [6]. uszkodzeniami elementów powodujących utratę zdolności do realizacji funkcji, do któ- Struktura polskiego rynku UPS-ów rych został zbudowany. Jest on wyrażany w jednostkach czasu, np. godzinach [1, 3]. przemysłowych jest odmienna od tego, Natomiast średni czas naprawy urządzenia rozumiany jako wartość oczekiwana czasu co obserwujemy w innych krajach. Polski między wystąpieniem awarii a chwilą ponownej zdolności do realizacji funkcji, określa rynek jest bardzo skoncentrowany i po- współczynnik MTTR (Mean Time To Repair). Najczęściej jest wyrażany w jednostkach dzielony właściwie pomiędzy dwóch ro- czasu, np. godzinach. dzimych producentów, którzy są bardzo Zasilacze UPS charakteryzują się najczęściej bardzo wysokim współczynnikiem MTBF. dobrze znani w sektorze energetycznym Jednak aby określić współczynnik MTBF w jednostkach względnych dla konkretnej instalacji i rafineryjnym. Na rynku działa jeszcze zasilacza UPS, konieczna jest nie tylko bezwzględna wartość określona przez producenta, kilku innych producentów, jednak ich ale również czas naprawy w rzeczywistych warunkach. Czas naprawy zależy bowiem od: udziały są niewielkie. czasu reakcji serwisu na awarię, czasu dojazdu do urządzenia, dostępności części zamien- Zwiększenie udziałów w rynku nie jest nych, czasu naprawy oraz czasu na wykonanie potrzebnych testów [1, 3]. łatwe, gdyż sektor przemysłowy w Pol- Wartość MTBF dla urządzeń produkowanych przez różnych producentów jest różna. sce jest rynkiem dość hermetycznym oraz Można przyjąć, że dla pojedynczego urządzenia UPS dobrej marki wartość MTBF wynosi trudno jest pozyskać nowych klientów. 99,99790%. Jednak zmienia się wartość współczynnika MTBF dla grupy UPS-ów pracują- Lata obecności firmy na rynku oraz do- cych równolegle z redundancją, w zależności od liczby jednostek w grupie. Wydawać by bra reputacja w branży mają kluczowe się mogło, że im większa liczba jednostek w zestawie, tym wartość MTBF większa. W tym znaczenie przy wyborach poddostawców. przypadku awaria jednej jednostki UPS nie powoduje przerwy w zasilaniu odbiorników. Cena nie jest jednym z głównych kryteriów Tak jednak nie jest, ponieważ przy większej liczbie jednostek UPS rozbudowany jest układ przy zakupie. W tym przypadku liczą się niezawodność i jakość produktów oraz wsparcie sterowania tymi jednostkami, który jest wspólny dla całego układu. Ponadto przy większej techniczne i serwis posprzedażowy. Z tego powodu najwięksi polscy producenci, obecni liczbie jednostek w układzie wzrasta prawdopodobieństwo awarii kolejnej jednostki w cza- na rynku prawie od 20 lat, mają znaczącą przewagę i pozycję raczej trudną do podwa- sie, gdy jedna już uległa awarii i jest niesprawna. Nadmierne zwiększanie liczby jednostek żenia. w układzie może spowodować, że wypadkowa wartość MTBF dla układu będzie mniejsza niż Fot. 3. Przykładowy zasilacz UPS z modułem mocy zabudowanym na górze oraz bateriami umieszczonymi na półkach Jednak najbliższe lata mogą okazać się dla rynku UPS-ów przemysłowych bardzo cie- wartość MTBF dla pojedynczej jednostki [1, 3]. kawe. Producenci oczekują szybkiego wzrostu i dalszego rozwoju sektora. Wiąże się to Należy tu jednak zaznaczyć, że współczynniki MTBF podawane przez producentów UPS- z wejściem długo oczekiwanych inwestycji w energetyce w fazę realizacji oraz z nowymi ów dotyczą jedynie urządzeń UPS, bez uwzględnienia pozostałych elementów układu zasila- inwestycjami w infrastrukturę gazową [6]. nia, takich jak: układy rozdzielnic przed i za UPS-ami, aparatury stosowanej w rozdzielnicach, Niewątpliwie, większa dynamika rozwoju rynku wpłynie na wysiłki firm skierowane automatyki rozdzielnic, połączeń kablowych itp. Na niezawodność zasilania odbiorników na pozyskanie nowych klientów, co pozwoli na zwiększenie ich udziału w rynku. Pyta- duży wpływ ma również struktura i aparatura zastosowana w układzie dystrybucji energii niem jest, czy w tej sytuacji polskie firmy będą w stanie utrzymać swoją pozycję rynko- oraz w obwodach odbiorczych zasilania odbiorników. Z tego powodu dokładna analiza nie- wą oraz czy firmom zachodnim uda się pozyskać większą część rynku? zawodności całego układu jest często bardzo złożona i trudna do przeprowadzenia. 60 61 Wstęp gwarantowanego zasilania Systemy współpraca zespołu prądotwórczego z UPS-em iloczyn prądu i napięcia podstawowej harmonicznej. Wartość mocy deformacji zale- Moc zespołu prądotwórczego należy dobierać do mocy zapotrzebowanej przez za- ży od stopnia odkształcenia przebiegów napięcia i prądów, czyli od zawartości wyż- silane odbiorniki. Jej wartość należy oszacować drogą analityczną lub przeprowadzić szych harmonicznych, a w układach wielofazowych również od stopnia asymetrii [1]. pomiary tygodniowych obciążeń, na podstawie których można ustalić wartości szczy- W przypadku obciążeń asymetrycznych współczynnik mocy cos towych obciążeń danej sieci [2]. W przypadku zasilacza awaryjnego moc pobierana dla poszczególnych faz. nie jest jednakowy z sieci energetyczWnej jest większa od mocy znamionowej. Przy zastosowaniu zespołu prądotwórczego jego moc powinna być wyższa co najmniej o sprawność zasilacza UPS podsumowanie oraz o moc potrzebną na ładowanie baterii akumulatorów. W przypadku zasilaczy True Aby zapobiegać awariom niezbędne jest zastosowanie zasilaczy awaryjnych UPS, On-Line sprawność waha się w granicach od 80 do 95%, w zależności od wielkości które zabezpieczą sprzęt, ochronią dane oraz urządzenia pracujące w biurze. Każda urządzenia, a moc potrzebna na ładowanie baterii akumulatorów może dochodzić do firma powinna poważnie zastanowić się nad zakupem zasilaczy awaryjnych. Inwestycja kilkunastu procent mocy zasilacza. W takim przypadku moc zespołu powinna być co taka przeważnie jest mniej kosztowna niż naprawa bądź wymiana sprzętu, który ucier- najmniej równa mocy pobieranej przez UPS i powiększona o współczynnik przewymia- piał w wyniku niespodziewanego zaniku zasilania, a także strat produkcyjnych. rowania agregatu. Jest to konsekwencją zniekształceń THDi wprowadzanych do sieci przez zasilacz oraz zależy od charakteru obciążeń odbiorników [2]. Natomiast firmy o specyficznych wymaganiach mogą rozważyć inwestycję w UPS-a z superkondensatorem. Czas ładowania zwykłego akumulatora trwa kilka godzin, nato- Uwzględnienie prądów rozruchowych oraz odkształconych przy doborze mocy za- miast w przypadku superkondensatora proces ten trwa maksymalnie kilka minut. Zaletą silacza UPS jest niezbędne do jego poprawnego funkcjonowania. UPS o zbyt ma- superkondensatora jest żywotność, wynosząca kilkanaście lat, oraz możliwość pracy łej mocy przeznaczony do zasilania odbiorników nieliniowych lub silników elektrycz- w szerokim zakresie temperatur od –40 do 65°C [4]. W przypadku dużych zakładów nych przy wzroście obciążenia automatycznie przejdzie na bypass zewnętrzny, co warto zastanowić się nad tandemem zasilacz UPS – zespół prądotwórczy lub dynamicz- będzie skutkowało pozbawieniem układu zasilania funkcji napięcia gwarantowanego. nym układem zasilania wyposażonym w kinematyczny zasobnik energii. Przy doborze zasilacza UPS należy również zwrócić uwagę na znamionowy współczynnik szczytu, który określa, ile może zostać przekroczona chwilowa wartość szczytowa prądu w stosunku do rzeczywistej wartości skutecznej tego prądu. W produkowanych obecnie zasilaczach UPS współczynnik szczytu wynosi na ogół 3:1. Jeżeli wartość współczynnika szczytu w przebiegu prądu pobieranego z UPS-a przekroczy wartość znamionowego współczynnika szczytu, to mogą wystąpić zakłócenia w pracy zasilacza, łącznie z jego wyłączeniem [1]. W przypadku, gdy zasilacz służy do zasilania urządzeń z dużym prądem rozrucho- literatura 1. T. Sutkowski, Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną, COSiW SEP, Warszawa 2007. 2. J. Wiatr, M. Miegoń, Zasilanie budynków użyteczności publicznej oraz budynków mieszkalnych w energię elektryczną, Niezbędnik elektryka nr 4, Warszawa 2012. 3. K. Kuczyński, Nadmiarowość i niezawodność w układach zasilania gwarantowanego – zagadnienia wybrane, elektro.info 4/2012. wym, za podstawę doboru mocy należy przyjmować prądy rozruchowe tych urządzeń, 4. Materiały firmy Ever. które nie mogą przekraczać wartości prądu znamionowego zasilacza UPS z uwzględnie- 5. Materiały firmy Eaton. niem jego chwilowego przeciążenia określonego w karcie katalogowej. W przypadku, 6. Materiały firmy Frost&Sullivan. gdy zasilacz UPS zasila odbiorniki nieliniowe, powstają zniekształcenia prądu pobie- 7. Materiały firmy Comex. ranego ze źródła. Zniekształcenia te powodują pojawianie się w sieci zasilającej oraz 8. Materiały firmy APC. instalacji odbiorczej harmonicznych i interharmonicznych, które na ogół nie są w fazie z napięciem. Zjawisko wyższych harmonicznych powoduje, że oprócz mocy czynnej i biernej pojawia się moc deformacji, co oznacza, że moc pozorna nie może być określona jako 62 63 Normy systemy gwarantowanego zasilania Jerzy Nowotczyński, Krystyna Nowotczyńska PN-EN 61347-2-2:2012E Urządzenia do lamp. Część 2-2: Wymagania szczegółowe dotyczące elektronicznych przekształtników obniżających napięcie, zasilanych prądem stałym lub przemiennym, do żarówek. Zastępuje PN-EN 61347-2-2:2003. PN-EN 61347-2-7:2012 Urządzenia do lamp. Część 2-7: Wymagania szczegółowe dotyczą- Polskie Normy w branży elektrycznej Zestawienie norm zawiera wybrane Polskie Normy dotyczące systemów gwarantowanego ce urządzeń elektronicznych zasilanych z akumulatorów, do oświetlenia awaryjnego (z własnym zasilaniem). Zastępuje PN-EN 61347-2-7:2009. zasilania, które zostały ogłoszone przez Polski Komitet Normalizacyjny oraz na podstawie informacji normalizacyjnych zamieszczonych w wersji elektronicznej miesięcznika „Wiadomości PN-EN 61558-2-15:2012E Bezpieczeństwo użytkowania transformatorów, dławików, za- PKN – Normalizacja”. Zakres Polskich Norm dotyczących systemów gwarantowanego zasilania silaczy i zespołów takich urządzeń. Część 2-15: Wymagania szczegółowe i badania dotyczą- ujęty jest kompleksowo w następujących grupach i podgrupach klasyfikacji ICS: ce transformatorów separacyjnych do zasilania pomieszczeń medycznych. Zastępuje PN-EN a. stabilizowane źródła zasilania, prostowniki, przetworniki – grupy: 29.180, 29.200, 61558-2-15:2002. b. ogniwa galwaniczne i baterie – grupa: 29.220, c. urządzenia trakcji elektrycznej – grupa: 29.280. Z uwagi na ciągłą nowelizację i aktualizację Polskich Norm zalecamy zbadanie możliwości PN-EN 62034:2012E Systemy automatycznego testowania awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego zasilanego z akumulatorów. Zastępuje PN-EN 62034:2010. zastosowania najnowszego wydania tych norm oraz aktualnych projektów Polskich Norm zamieszczonych w zestawieniu. Zachęcamy też do odwiedzenia strony internetowej Polskiego PN-EN 62282-2:2012E Technologia ogniw paliwowych. Część 2: Układy ogniw paliwowych. Komitetu Normalizacyjnego www.pkn.pl. Zastępuje PN-EN 62282-2:2005. PN-EN 62282-3-100:2012E Technologie ogniw paliwowych. Część 3-100: Systemy zasilania Polskie Normy dotyczące systemów gwarantowanego zasilania ze stacjonarnych ogniw paliwowych. Bezpieczeństwo. Zastępuje PN-EN 62282-3-100:2008. PN-EN 50342-1:2007/A1:2012E Akumulatory ołowiowe rozruchowe. Część 1: Wymagania ogólne i metody badań. PN-EN 62282-3-300:2013E Technologie ogniw paliwowych. Część 3-300: Systemy zasilania ze stacjonarnych ogniw paliwowych. Instalacja. PN-EN 50388:2012E Zastosowania kolejowe. System zasilania i tabor. Warunki techniczne koordynacji pomiędzy systemem zasilania (podstacja) i taborem w celu osiągnięcia interope- PN-EN 62282-6-200:2013E Technologie ogniw paliwowych. Część 6-200: Systemy zasila- racyjności. nia z mikroogniw paliwowych. Metody badania wydajności. PN-EN 50521:2009/A1:2012E Złącza elektryczne do zastosowań w systemach fotowolta- Projekt PN-prEN 12976-1 Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Urządzenia wyko- icznych. Wymagania bezpieczeństwa i badania. Zastępuje PN-EN 50521:2008. nywane fabrycznie. Część 1: Wymagania ogólne. Zastąpi PN-EN 12976-1:2007. PN-EN 50563:2012E Zewnętrzne zasilacze ac-dc i ac-ac. Określenie poboru mocy bez ob- Projekt PN-prEN 12976-2 Słoneczne systemy grzewcze i ich elementy. Urządzenia wyko- ciążenia i średniej sprawności w stanie obciążenia. nywane fabrycznie. Część 2: Metody badań. Zastąpi PN-EN 12976-2:2010. PN-EN 61148:2012E Oznaczanie zacisków stosów i zespołów elementów zaworowych oraz Projekt PN-prEN 60904-8 Elementy fotowoltaiczne. Część 8: Pomiar właściwości widmo- urządzeń przekształtnikowych. wej elementu fotowoltaicznego (PV). Zastąpi PN-EN 60904-8:2007. 64 65 Katalog Wstęp firm COMEX S.A. ANMARO Sp. z o.o. EST Energy Sp. z o.o. 80-298 Gdańsk, 35-321 Rzeszów,ul. ul.Azymutalna Na Skały 1B9 05-400 Otwock, ul. Żeromskiego 114 tel. 58 556 tel./faks 17 13 85713, 84faks 22 58 556 13 35 tel. 22 779 09 00, faks 22 779 09 09 [email protected], www.anmaro.pl [email protected], www.comex.com.pl [email protected], www.estenergy.pl BENNING Power Electronics Sp. z o.o. FAST Group Sp. z o.o. 05-503 Głosków, ul. Korczunkowa 30 00-391 Warszawa, Al. 3 Maja 12 tel. 22 757 84 53, 22 757 36 68-70, faks 22 757 84 52 tel. 22 625 10 18, faks 22 625 19 19 [email protected], www.benning.pl [email protected], www.fast-group.com.pl COMEX SA Legrand Polska Sp. z o.o. 80-298 Gdańsk, ul. Azymutalna 9 ul. Domaniewska 50, 02-672 Warszawa tel. 58 556 13 13, faks 58 556 13 35 tel.: (22) 549 23 30, faks: (22) 843 94 51 [email protected], www.comex.com.pl [email protected], www.legrand.pl DELTA POWER Sp. z o.o. 02-849 Warszawa, ul. Krasnowolska 82R tel. 22 37 91 700, faks 22 37 91 701 [email protected], www.deltapower.pl Eaton Power Quality SA Oddział w Polsce 02-146 Warszawa, ul. 17 Stycznia 45a tel. 22 320 38 00, faks 22 320 38 01 [email protected], www.powerquality.eaton.com Elteco Poland Sp. z o.o. 31-462 Kraków, ul. Pilotów 2 tel. 12 623 33 00-05, faks 12 623 33 22 www.elteco.pl, [email protected] Tu może znaleźć się Twój wpis w Katalogu firm 66 Tu może znaleźć się Twój wpis w Katalogu firm 67