Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Baterie akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS oraz warunki ich bezpiecznej eksploatacji

Na zdjęciu: pomieszczenie bateryjne zasilacza UPS po wybuchu wodoru
Na zdjęciu: pomieszczenie bateryjne zasilacza UPS po wybuchu wodoru
Fot. archiwum autorów (J. Wiatr, K. Herlender)

Wysokie wymagania dotyczące pewności dostaw energii elektrycznej do odbiorników o znaczeniu krytycznym zmuszają projektantów do projektowania układów zasilania wyposażonych w zasilacze UPS. W zasilaczach tych ważnym elementem są baterie akumulatorów, które eksploatowane w niewłaściwy sposób stwarzają zagrożenie wybuchowe. Od poprawności ich doboru zależy czas eksploatacji oraz poprawne funkcjonowanie systemu zasilania gwarantowanego.
W artykule zostały przedstawione podstawowe wymagania eksploatacyjne dla baterii akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS, jako magazyny energii, których spełnienie gwarantuje utrzymanie sprawności przez zakładany okres eksploatacji.

W artykule:

• Rola akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS
• Porównanie wybranych cech akumulatorów klasycznych i VRLA
• Kwestie emisji wodoru z ogniw akumulatorów, wykrywalność jego stężenia oraz zasady projektowania pomieszczeń bateryjnych
• Problematyka bezpiecznej eksploatacji baterii akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS

Akumulatory stosowane w zasilaczach UPS stanowią magazyn energii i w zależności od typu zasilacza przeznaczone są do:

  • pracy cyklicznej (zasilacze typu VFD)
  • lub pracy buforowej (zasilacze typu VFI).

W przypadku pracy cyklicznej akumulator najpierw jest ładowany, a następnie odłączany od prostownika i przyłączany do zasilanych odbiorników.

W przypadku pracy buforowej zasilanie odbiornika realizowane jest z przekształtnika, który jednocześnie ładuje baterie akumulatorów.

W tych warunkach akumulator pozostaje w gotowości do przejęcia obciążenia na wypadek zaniku napięcia w obwodzie zasilającym prostownik, pozostając w stanie pełnego naładowania.

Uproszczone układy współpracy baterii akumulatorów z prostownikiem przedstawia rys. 1.

Rys. 1. Układy współpracy akumulatorów z prostownikiem: a) praca buforowa, b) praca w systemie UPS; rys. archiwum autorów (J. Wiatr, K. Herlender) [1]
Rys. 1. Układy współpracy akumulatorów z prostownikiem: a) praca buforowa, b) praca w systemie UPS; rys. archiwum autorów (J. Wiatr, K. Herlender) [źródło: T. Sutkowski – Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energie elektryczną – Urządzenia i układy – COS i W SEP 2007]

W zasilaczach UPS stosowane są akumulatory klasyczne o gęstości elektrolitu 1,24 kg/l lub akumulatory wykonane w technologii VRLA (Vavle Regulated Lead Acid), czyli akumulatory regulowane z zaworem jednokierunkowym umożliwiającym usuwanie nadmiaru wodoru, o gęstości elektrolitu (1,25–1,3) kg/l.

Akumulatory VRLA produkowane są w dwóch technologiach:

  • AGM, w której elektrolit jest umieszczony w separatorze międzypłytowym wykonanym z włókna szklanego o dużej porowatości, które eliminuje niebezpieczeństwo wycieku elektrolitu oraz zabezpiecza przed możliwością powstania zwarcia pomiędzy płytami dodatnią i ujemną,
  • SLA, w której elektrolit jest zestalony w postaci żelu, stanowiącego tiksotropową odmianę dwutlenku krzemu (SiO2).

Porównanie wybranych cech akumulatorów VRLA odmiany AGM oraz żelowej (SLA) przedstawia tab. 1.

Tab. 1. Zestawienie porównawcze wybranych cech akumulatorów VRLA odmiany AGM oraz SLA [5]
Tab. 1. Zestawienie porównawcze wybranych cech akumulatorów VRLA odmiany AGM oraz SLA [źródło: Z. Łęgosz – Stacjonarne baterie kwasowo-ołowiowe w systemach zasilania potrzeb własnych. Dobór baterii do aplikacji. - ETC Plus Ostrowiec Świętokrzyski]

W akumulatorach klasycznych wodór oraz tlen stanowiące produkt elektrochemicznego rozkładu wody są usuwane na zewnątrz przez otwory technologiczne wykonane w korkach. Natomiast w akumulatorach VRLA, które często błędnie nazywane są „szczelnymi” lub „hermetycznymi”, skutki reakcji elektrolitycznego rozkładu wody występują znacznie mniej intensywnie ze względu na wtórne reakcje powstających gazów, prowadzące do znacznej ich redukcji przez ponowne powstanie wody i powrót do elektrolitu. Zagospodarowywanie powstających gazów jest jednak niecałkowite i ich nadmiar jest usuwany na zewnątrz akumulatorów przez jednokierunkowe zawory.

Wraz z upływem czasu eksploatacji wskutek zjawiska starzenia lub błędnego jej prowadzenia, mogą pojawić się ilości gazów znacznie przekraczające ilość powstającą w normalnych warunkach. Świadczy to o tym, że akumulatory te podobnie jak akumulatory klasyczne stwarzają zagrożenie wskutek wprowadzania wodoru (H2) do pomieszczenia bateryjnego, który w mieszaninie z powietrzem przy stężeniu w zakresie (4–75)% staje się wybuchowy.

Zakres wybuchowości wodoru został przedstawiony na rys. 2.

Rys. 2. Zależność energii zapłonowej od składu mieszanin wodoru z powietrzem, gdzie: Z1 – minimalna energia zapłonu Emin=0,019 mJ, Vd – dolna granica wybuchowości (DGW), Vg – górna granica wybuchowości (GGW); rys. archiwum autorów (J. Wiatr, K. Herlender) [4]
Rys. 2. Zależność energii zapłonowej od składu mieszanin wodoru z powietrzem, gdzie: Z1 – minimalna energia zapłonu Emin=0,019 mJ, Vd – dolna granica wybuchowości (DGW), Vg – górna granica wybuchowości (GGW); rys. archiwum autorów (J. Wiatr, K. Herlender) [źródło: J. Wiatr, M. Orzechowski, M. Miegoń, A. Przasnyski – Poradnik projektanta systemów zasilania awaryjnego i gwarantowanego – EATON 2008, wydanie II]

Przy stężeniu stechiometrycznym, wynoszącym około 29% wodoru (H2) w powietrzu, do wybuchu wystarczy energia o wartości 0,019 mJ. W praktyce stosuje się wentylację mechaniczną, choć po spełnieniu określonych warunków dopuszcza się wentylację grawitacyjną.

Sterowanie wentylacją mechaniczną przedziału bateryjnego należy realizować z wykorzystaniem układów detekcji stężenia wodoru. Układy automatyki powinny mieć ustawione dwa progi wykrywania stężenia wodoru:

  • 10% DGW, przekroczenie którego zostanie zasygnalizowane przez uruchomienie sygnalizacji akustycznej i optycznej oraz zostanie uruchomiona wentylacja powodująca zwiększenie szybkości wymian powietrza o 100% w stosunku do warunków normalnych,
  • 30% DGW, przekroczenie którego spowoduje oprócz dalszego działania sygnalizacji akustyczno-dźwiękowej oraz wentylacji, wyłączenie ładowania baterii akumulatorów do chwili ustania zagrożenia.

Literatura

1. T. Sutkowski – Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energie elektryczną – Urządzenia i układy – COS i W SEP 2007
2. A. Czerwiński – Akumulatory, baterie, ogniwa – WKŁ 2013
3. Podręcznik projektanta systemów sygnalizacji pożarowej – SITP, ITB – Warszawa, marzec 2009
4. J. Wiatr, M. Orzechowski, M. Miegoń, A. Przasnyski – Poradnik projektanta systemów zasilania awaryjnego i gwarantowanego – EATON 2008, wydanie II
5. Z. Łęgosz – Stacjonarne baterie kwasowo-ołowiowe w systemach zasilania potrzeb własnych. Dobór baterii do aplikacji. - ETC Plus Ostrowiec Świętokrzyski
6. PN-EN 62040-1:2009 Systemy bezprzerwowego zasilania (UPS). Część 1. Wymagania ogólne i wymagania dotyczące bezpieczeństwa UPS. Aneks M (normatywny). Wentylacja przedziałów bateryjnych.
7. PN-EN 60896-21: 2007 Baterie ołowiowe stacjonarne. Część 21.: Typy wyposażone w zawory. Metody badań.
8. PN-EN 60896-11:2007 Baterie ołowiowe stacjonarne. Część 11. Ogólne wymagania i metody badań.
9. Rozporządzenia Ministra Sprawa Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 roku w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [Dz. U. Nr 109/2010 poz. 719].
10. Karta katalogowa akumulatora EPL 210-12 – www.aval.com.pl - 28.07.201

Czytaj też: Możliwości zwiększenia niezawodności przy przy zastosowaniu zasilacza UPS >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak czyścić i konserwować urządzenia elektryczne pod napięciem?

czyszczenie urządzeń pod napięciem Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Nowe wtykowe złącza silnoprądowe przystosowane do podłączania mobilnych zespołów prądotwórczych do rozdzielnic nn»

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Złącza silnoprądowe wtykowe Rola miedzi w energetyce słonecznej
Wykonane z tworzywa sztucznego odpornego na wysokie temperatury z kolorowymi oznaczeniami i znacznikami kodowymi uniemożliwiającymi błędne połączenie(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Przeciwpożarowa kontrola instalacji elektrycznej »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Miejskie stacje ładowania pojazdów elektrycznych - jakie mogą mieć funkcjonalności»

Licznik zużycia energii elektrycznej - na jakie parametry zwrócić uwagę?

miejska stacja ładowania Liczniki energii elektrycznej
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Rozwój technologii przemysłowych oraz rozwój budownictwa powodują coraz większe zapotrzebowanie na moc (...) czytam dalej »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »
Magazyny energi w polsce

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Co się stało z tymi kablami?»

Jakie bezpieczniki wybrać do projektu?

Plątanina kabli  jak sobie z nią poradzić Bezpieczniki siba
Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym zwiększając koszty ... czytam dalej » "Okazało się, że bezpiecznik przegrzał się, ponieważ zamontowano go w miejscu gdzie nie miał wystarczającego chłodzenia. Byliśmy w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu - także (...) czytam dalej»

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


mgr inż. Julian Wiatr
mgr inż. Julian Wiatr
Emerytowany oficer WP, absolwent Wyższej Oficerskiej Szkoły Radiotechnicznej o specjalności radiolokacja naziemna, Wydziału Elektroniki Wojskowej Akademii Technicznej o specjalności systemy radio... więcej »
dr inż. Kazimierz Herlender
dr inż. Kazimierz Herlender
Adiunkt w Instytucie Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej . W pracy naukowej i dydaktycznej zajmuje się takimi zagadnieniami jak: sposoby magazynowania energii elektrycznej w systemie elektroenerge... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Instalacja elektryczna znajduje się w każdym budynku i jest częścią układu niskiego napięcia. Powinna być wykonana z niezwykłą starannością oraz dokładnością. Co...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl