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

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Stany nieustalone towarzyszące pomiarowi impedancji pętli zwarcia w obwodach wyjściowych zasilaczy bezprzerwowych UPS

Transient states associating loop impedance measurement In the output line of ups power supplies
Miejsce przyłączenia przyrządu w instalacji zasilającej nn
Miejsce przyłączenia przyrządu w instalacji zasilającej nn
rys. M. Olesz, J. Katarzyński

W sieciach zasilających obiekty przemysłowe i użyteczności publicznej powszechnie stosuje się zasilacze bezprzerwowe UPS w celu ochrony ważnych urządzeń odbiorczych, wrażliwych na zapady i przerwy w napięciu. Projektowanie sieci energetycznych wyposażonych w zasilacze UPS opiera się na wytycznych ich producentów oraz na ogólnej wiedzy z elektrotechniki. Ograniczona zdolność zwarciowa zasilacza UPS oraz utrudniony ­dostęp do danych fabrycznych producentów UPS komplikuje projektową analizę ochrony przeciwporażeniowej w obwodach zasilanych z UPS.

W artykule:

• Rejestracja stanów nieustalonych w zasilaczach bezprzerwowych
• Analiza wyników pomiarów

Pewnym rozwiązaniem tego problemu są poprawne pomiary impedancji pętli zwarciowej w obwodach zasilanych z UPS. Procedury tych pomiarów nie są sprecyzowane, a praktyka eksploatacyjna pokazuje szereg błędów wykwalifikowanego personelu uniemożliwiających właściwą interpretację otrzymanych wyników. Świadczy o tym niewielka liczba publikacji związanych z opisywanym problemem [1, 2]. Brak rzetelnych opracowań naukowych jest uzupełniany przez wewnętrzne materiały producentów osprzętu elektrycznego i UPS [3] oraz normy techniczne [6, 7], które nie zawierają jednak konkretnego rozwiązania problemu dopuszczenia UPS do eksploatacji w określonym systemie zasilania elektrycznego.

Zasilacze UPS dużej mocy (w praktyce powyżej 10 kVA) w normalnym stanie pracy w 99% przypadków pracują w tzw. trybie podwójnej konwersji – „online”, polegającym na przetwarzaniu przez prostownik UPS napięcia przemiennego (AC) na napięcie stałe (DC), a następnie przez falownik napięcia DC ponownie na napięcie AC. Możliwość podłączenia obwodu akumulatorów, jako magazynu energii do szyn DC UPS umożliwia bezprzerwowe podtrzymanie zasilania na wyjściu zasilacza UPS w przypadku zaniku napięcia na jego wejściu, jak również pozwala uzyskać powtarzalne parametry częstotliwości napięcia, kształtu krzywej i poziomu napięcia na wyjściu zasilającym. Zwarcie na wyjściu zasilacza UPS, jeśli tylko występuje zasilanie sieciowe, powoduje w warunkach rzeczywistych jego przełączenie na bypass elektroniczny w czasie około 4÷5 ms zgodnie z deklaracjami większości producentów.

Rejestracje stanów pracy UPS dostarczają istotnych dla użytkownika danych w czasie nietypowych stanów pracy – w zakresie przeciążeń i zwarć na szynie wyjściowej [4]. Dodatkowo mogą być one łatwo zaadoptowane do obliczania impedancji pętli zwarciowej dla wszystkich stanów pracy, co przedstawiono w dalszej części artykułu.

Czytaj też: Baterie akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS - warunki bezpiecznej eksploatacji i czynniki wpływające na ich żywotność >>

Rejestracja stanów nieustalonych w zasilaczach bezprzerwowych

Pomiary przeprowadzono w sieci niskiego napięcia 0,4 kV, do której włączono trójfazowy UPS o mocy 30 kVA (In = 43 A) za pośrednictwem wkładek bezpiecznikowych o prądzie znamionowym 50 A i charakterystyce gG. Zasilacz pracował w stanie normalnej pracy w układzie podwójnego przetwarzania AC-DC-AC z możliwością przełączenia się na istniejącą sieć zasilającą, poprzez bypass elektroniczny (rys. 1.).

Do celów pomiarowych wykorzystano dwa rejestratory jakości energii ELSPEC G3500, które oferują duże możliwości pomiarowe i analityczne dla zebranych danych pomiarowych [5]. W wymienionych przyrządach użytkownik po zakończeniu pomiarów uzyskuje przebiegi prądów i napięć w wewnętrznym systemie SCADA w zadeklarowanym okresie rejestracji. Dysponując zarchiwizowanymi przebiegami można w programie PQ Investigator analizować parametry jakościowe napięcia lub prądu za dowolne okresy uśredniania, jak również jakiekolwiek stany nieustalone, które pojawiły się w rejestrowanych przebiegach. Koncepcja konstrukcyjna przyrządu Elspec G3500 daje pewność zapisania w pamięci wszystkich przebiegów napięciowych i prądowych, a nie tylko niektórych zdarzeń, jak może mieć to miejsce w innych rejestratorach jakości energii elektrycznej [5]. W układzie dwóch przyrządów zastosowano synchronizację za pośrednictwem wzorców czasu dostępnych w sieci internetowej, co umożliwiło rozbudowę układu pomiarowego do 8 kanałów napięciowych i 10 kanałów prądowych.

W celu wytworzenia stanu nieustalonego podłączono do wyjścia zasilacza przyrząd do pomiaru pętli zwarciowej Metrel A1143, który wymuszał 5-krotnie, według wewnętrznego algorytmu, w odstępach ok. 860 ms prąd o wartościach skutecznych i maksymalnych odpowiednio IRMS = 28 A i Imax = 40 A dla pierwszego wymuszenia (wymuszenie 1 na rysunku 2), a dla kolejnych czterech wymuszeń IRMS = 160 A i Imax =  200 A (2, 3, 4, 5 na rysunku 2.). Przepływ prądu probierczego trwał połowę okresu napięcia.

Oscylogram prądu wymuszanego przez miernik Metrel A1143
Rys. 2. Oscylogram prądu wymuszanego przez miernik Metrel A1143 dla UPS pracującego w trybie normalnym (podwójna konwersja AC-DC-AC): a) prąd mierzony w obwodzie miernika Metrel A 1143, b) prąd mierzony w fazie L1 na wejściu UPS-a, c) prąd mierzony w fazie L1 w torze bypassu elektronicznego UPS (SS), d) napięcie mierzone na zaciskach wejściowych UPS w fazie L1 względem N /rys. M. Olesz, J. Katarzyński/

Zaprezentowany na rysunku 2. oscylogram zarejestrowano, kiedy UPS pracował w trybie on – line, czyli zasilacz miał zablokowany Static Switch (bypass elektroniczny), w którym elementy pełniące funkcję sterowanego łącznika stanowiły tyrystory (typowe rozwiązanie w konstrukcjach UPS). Taką samą próbę dodatkowo wykonano dla UPS pracującego w trybie bypass ręczny (zamknięty łącznik serwisowy UPS-a Q5) oraz w trybie normalnym. UPS z zamkniętym bypassem ręcznym i z aktywnym bypassem elektronicznym praktycznie nie różni się od siebie w charakterze przebiegu wymuszanego prądu przez miernik Metrel A1143, a wyniki pomiarów impedancji pętli zwarcia i prądu spodziewanego są bardzo zbliżone dla tych dwóch stanów pracy (tab. 1.).

Wyniki pomiaru i obliczeń impedancji pętli zwarciowej
Tabela 1. Wyniki pomiaru i obliczeń impedancji pętli zwarciowej

Inaczej wygląda przebieg prądu, wymuszanego przez miernik w czasie pracy normalnej UPS (podwójne przetwarzanie energii przez prostownik i falownik), co przedstawia rysunek 3.

Pierwsze wymuszenie prądu o wartości maksymalnej 40 A (wymuszenie 1 na rysunku 2.) jest widoczne w obwodzie miernika Metrel A1143 (przebieg „a”), ale nie jest widoczne w torze bypassu elektronicznego (przebieg „c”), ponieważ wartość prądu niższa od prądu znamionowego zasilacza In = 43 A nie spowodowała przełączenia z pracy falownikowej na bypass elektroniczny. Zasilacz UPS zachował się odmiennie, kiedy przyrząd w następnych krokach wymusił przepływ prądu o wartości Imax = 200 A. (wymuszenie 2 na rysunku 3.). 

Przebieg prądu wymuszanego przez miernik w czasie pracy normalnej UPS
Rys. 3. Przebieg prądu wymuszanego przez miernik w czasie pracy normalnej UPS /rys. M. Olesz, J. Katarzyński/

W czasie ok. 5 ms od momentu wymuszenia prądu zasilacz pracuje z falownika w trybie ograniczania prądu (przebieg „a” na rysunku 3.), co widać jako załamanie sinusoidy i stabilizację prądu przez falownik na poziomie wartości maksymalnej ok. Imax ≈ 100 A. Po ok. 5 ms ma miejsce otwarcie zaworów bypassu elektronicznego SS (tyrystorów) i przepływ prądu o wartości Imax = 200 A, co widoczne jest na rysunku 3 zarówno w przebiegach „a” jako wzrost prądu od Imax ≈ 100 do Imax ≈ 200 A oraz „b” i „c” w drugiej części półfali sinusoidy. 

Kolejne wymuszenia prądu 3 i 4 (rys. 2.) miały miejsce, kiedy zasilacz UPS pracował w trybie aktywnego bypassu elektronicznego i zablokowanego falownika. Następne zdarzenie 5 nie jest związane z wymuszeniem prądu przez miernik Metrel A1143, a jedynie stanem przejściowym związanym z powrotnym przełączeniem zasilacza w tryb pracy normalnej, kiedy zasilacz nie wykrywając przeciążenia w linii bypassu elektronicznego przełącza się w ustawiony tryb podwójnej konwersji. W stanie przejściowym (przebieg 5) przez ok. 12 ms falownik pracuje równolegle z napięciem sieci wymuszając prąd wsteczny do sieci, poprzez tyrystory bypassu elektronicznego znajdujące się wciąż w stanie przewodzenia. Ostatnie piąte wymuszenie prądu przez przyrząd (przebieg 6) jest identyczne jak sytuacja 2 na rysunku 2. (w powiększeniu na rysunku 3.).

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[UPS, zasilanie, zasilacze bezprzerwowe, projektowanie sieci energetycznych, zasilacze UPS, zasilanie nn, ochrona przeciwporażeniowa, zasilacze bezprzerwowe UPS, elektrotechnika, systemy gwarantowanego zasilania]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 4/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

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 »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

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