elektro.info

UPS-y kompensacyjne

UPS-y kompensacyjne

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim...

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy i wymagania na sieć zasilającą, w szczególności wymagania na jakość energii elektrycznej dostarczanej przez operatora systemu dystrybucji energii OSD.

Uziemianie w liniach elektroenergetycznych nn

Uziemianie w liniach elektroenergetycznych nn

Wymagania dotyczące uziemiania w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia zostały określone normie N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa [6]. Zgodnie...

Wymagania dotyczące uziemiania w sieciach elektroenergetycznych niskiego napięcia zostały określone normie N SEP-E 001 Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia. Ochrona przeciwporażeniowa [6]. Zgodnie z ww. normą w obrębie koła o średnicy 200 m, zakreślonego dowolnie dookoła miejsca instalacji każdej stacji transformatorowej SN/nn lub instalacji generatora nn, rezystancja wypadkowa uziemień o rezystancji RB ≤ 30 Ω połączonych ze sobą, które znalazły się w tym kole, nie może przekraczać 5 Ω.

Kablowanie sieci dystrybucyjnych średniego i niskiego napięcia

Kablowanie sieci dystrybucyjnych średniego i niskiego napięcia

W ostatnim czasie coraz więcej Spółek Dystrybucyjnych podejmuje decyzję o zastąpieniu linii napowietrznych liniami kablowymi. Proces ten jest zaplanowany na wiele lat, a jego koszty są szacowane w miliardach...

W ostatnim czasie coraz więcej Spółek Dystrybucyjnych podejmuje decyzję o zastąpieniu linii napowietrznych liniami kablowymi. Proces ten jest zaplanowany na wiele lat, a jego koszty są szacowane w miliardach złotych. W artykule podjęto próbę odpowiedzi na pytanie, czy sam proces „skablowania” sieci dystrybucyjnych średniego oraz niskiego napięcia przyniesie oczekiwane rezultaty w postaci znaczącej poprawy systemowych wskaźników jakościowych, takich jak: SAIDI, SAIFI, czy też MAIFI.

Układy zasilania gwarantowanego

Układ zasilania UPS-a typu off-line

W zależności od rodzaju odbiorników i stopnia ich ważności dla użytkownika stosowane są różne rozwiązania samych zasilaczy UPS oraz układów UPS zasilania gwarantowanego. Podstawowym wyznacznikiem doboru odpowiedniego układu zasilania jest wymagana niezawodność systemu zasilania. Nie istnieją systemy w 100 % niezawodne. Przy wyborze rozwiązania zawsze dochodzi do kompromisu pomiędzy pożądaną niezawodnością a kosztem systemu zasilania gwarantowanego.

Zobacz także: Zmiany na rynku zasilaczy UPS

Niezawodność układu zasilania zależy od:

  • niezawodności urządzeń wchodzących w jego skład i można ją zwiększyć poprzez dobór aparatury o wyższych parametrach trwałościowych,
  • redundancji,
  • łatwości eliminacji potencjalnych miejsc awarii,
  • przejrzystości procedur eksploatacyjnych układu zasilania oraz opracowania harmonogramu przeglądów i wymiany aparatury.

 

Zadaniem układów zasilania gwarantowanego jest zapewnienie bezprzerwowego zasilania dla urządzeń, w których jakakolwiek przerwa w zasilaniu (w tym zapad napięcia) może spowodować zagrożenie życia ludzi lub duże straty materialne, spowodowane zakłóceniem lub przerwą w procesie technologicznym (odbiorniki I kategorii zasilania).

Zobacz także: Jak dobrać moc zespołu prądotwórczego stanowiącego awaryjne źródło zasilania?

W artykule przedstawiono układy zasilania gwarantowanego wykorzystujące zasilacze UPS, począwszy od prostych zasilaczy off-line, a kończąc na równoległych układach w konfiguracji „system plus system”, w których nie występują pojedyncze punkty awarii, tzn. każdy element systemu może ulec awarii lub być odłączony, np. na czas przeglądu lub naprawy, a zasilane odbiorniki nie utracą ochrony zasilania przed zakłóceniami z sieci (Czytaj więcej na ten temat). Przedstawione kolejno układy są uszeregowane ze względu na niezawodność systemu zasilania gwarantowanego. W każdym z przedstawionych przykładów rozdzielnica główna zasilana jest z dwóch źródeł, przy czym jedno z nich (np. zasilanie 2.) może być zasilaniem rezerwowym z zespołu prądotwórczego. System załączania rezerwy pozwala na automatyczną zmianę układu zasilania rozdzielnicy poprzez wyłączniki Q1, Q2 i Q3.

Podstawowym rozwiązaniem zasilania gwarantowanego dla odbiorników małej mocy do 3 kVA jest zastosowanie pojedynczego zasilacza UPS zasilającego jeden odbiornik lub grupę odbiorników, wykorzystując do rozdziału energii gniazda na wyjściu UPS-a. Najprostszą konstrukcję posiada zasilacz o topologii off-line. UPS zasilany jest z jednej linii zasilającej, układ przełączający pomiędzy torem zasilanym z sieci (praca normalna) a torem zasilanym z baterii poprzez falownik powoduje krótką przerwę na wyjściu UPS-a, trwającą do 10 ms. Po zaniku pierwszego źródła UPS przełącza się na pracę autonomiczną z baterii. W tym czasie następuje przełączenie na drugie źródło energii i jeżeli parametry elektryczne źródła mieszczą się w tolerancji akceptowalnej przez UPS, następuje przełączenie na pracę normalną z sieci lub ZP (zasilanie 2.). Podobnie zachowują się pozostałe typy UPS-ów, o ile nie zaprogramowano w zasilaczu UPS innego algorytmu zachowania. Na rysunku 1. przedstawiono układ zasilania gwarantowanego z wykorzystaniem UPS-a typu off-line.

Zobacz także: Eksploatacja baterii kwasowo-ołowiowych w skrajnych warunkach termicznych

Kolejny układ zasilania gwarantowanego (rys. 2.) jest podobny do układu przedstawionego na rysunku 1. W układzie zastosowano UPS typu line-interactive, który umożliwia w trybie pracy normalnej regulację napięcia bez wykorzystywania energii z baterii akumulatorów.  W obwodzie bocznikującym znajdujesię układ regulacji napięcia wykorzystujący transformator z odczepami (układ określany jest nazwami AVR lub Back&Boost) oraz zabezpieczenia przepięciowe. Podobnie jak w przypadku zastosowania zasilacza off-line, przy zmianie trybu pracy na wyjściu UPS-a występuje krótka przerwa w zasilaniu. Zasilacze UPS typu line-interactive posiadają większą niezawodność niż zasilacze off-line i umożliwiają wydłużenie czasu podtrzymania bateryjnego. Niestety obydwie grupy zasilaczy częściej pracują z baterii, niż kolejny rodzaj UPS-a (on-line), przy tych samych warunkach zasilania sieciowego.

Tak jak dwa wcześniej wymienione układy UPS mają zastosowanie przy zasilaniu odbiorników o mocy do kilku kVA, to układ zasilania z wykorzystaniem UPS-a on-line nie ma już takich ograniczeń. Na rysunku 3. i na kolejnych przedstawione są tylko UPS-y wykonane w topologii on-line. UPS-y te pracują w trybie podwójnej konwersji energii AC/DC i DC/AC. Parametry wyjściowe prądu i napięcia są niezależne od parametrów wejściowych. Zarówno prostownik, jak i falownik przystosowane są do pracy ciągłej, a co za tym idzie, ich jakość i niezawodność jest znacznie lepsza. Poza dobrymi parametrami jakościowymi elementów wewnętrznych UPS posiada dodatkowo wewnętrzny automatyczny statyczny przełącznik toru obejściowego (by-pass). Zastosowanie by-passu wewnętrznego znacznie zwiększa dostępność układu zasilania gwarantowanego.

Statyczny przełącznik toru obejściowego to dedykowany moduł, który działa niezależnie od falownika i prostownika. Aby możliwe było płynne przełączenie odbiorników pomiędzy falownikiem a linią zasilającą, falownik jest zsynchronizowany z linią zasilającą poprzez linię by-passu. Mikroprocesorowy system monitorujący nieustannie śledzi napięcie wyjściowe falownika i napięcia na linii zasilającej. W razie potrzeby procesor steruje przełączeniem zasilania pomiędzy siecią zasilającą i wyjściem falownika bez jakiejkolwiek przerwy. Najczęstszymi powodami przełączania zasilania na tor obejściowy są:

  • prądy rozruchowe załączanych odbiorników,
  • zwarcia w zasilanej instalacji lub odbiorników do niej przyłączonych,
  • chwilowe przeciążenia,
  • awaria falownika.

 

Rysunek 3. przedstawia układ zasilania gwarantowanego z wykorzystaniem UPS-a on-line zasilanego z jednej linii zasilającej. Wejście prostownika i by-passu wewnętrznego są ze sobą połączone wewnątrz UPS-a.

Bardziej niezawodnym rozwiązaniem jest układ wykorzystujący UPS on-line z dwoma liniami zasilającymi przedstawiony na rysunku 4. W przypadku awarii falownika lub prostownika odbiorniki mogą być wciąż zasilane przez tor obejściowy, jeżeli dostępne jest zasilanie z rozdzielnicy głównej. Zadziałanie jednego z dwóch zabezpieczeń na wejściu UPS-a lub awaria pojedynczych elementów UPS-a nie pozbawia odbiorników zasilania. Oczywiście, jak w każdym z opisanych układów, pozbawienie zasilania z obydwu źródeł zewnętrznych (zasilanie 1. i zasilanie 2.) powoduje przełączenie na pracę bateryjną, a następnie, po wyczerpaniu zapasu energii z akumulatorów, następuje wyłączenie zasilania odbiorników.

Dodatkowym elementem zwiększającym niezawodność układu zasilania jest zastosowanie by-passu serwisowego. Jednym z rozwiązań jest ręczny układ oparty na trzech rozłącznikach, które mogą być zamontowane wewnątrz obudowy UPS-a lub na zewnątrz. Odpowiednio zwierane lub rozwierane pozwalają na bezprzerwowe przełączenie odbiorników z zasilania przez UPS, bądź z pominięciem UPS-a. Przełącznik toru obejściowego MBS (ang. Mechanical Bypass Switch) składa się z trzech przełączników S1, S2, S3. Należy mieć świadomość, że błąd w zrozumieniu prawidłowej sekwencji działania przy zmianie trybu pracy obwodu może doprowadzić do utraty zasilania odbiorników. Rysunek 5. przedstawia układ połączeń obwodu zasilania bezprzerwowego z mechanicznym wyłącznikiem obejściowym MBS przy zasilaniu sieciowym dwutorowym. Aby zachować bezprzerwowe przełączenie z trybu pracy normalnej do trybu obejścia serwisowego, należy dokonać kolejnych przełączeń rozłączników w odpowiedniej kolejności. Przed wykonaniem przełączeń rozłącznikami MBS należy przełączyć UPS na wewnętrzny tor obejściowy przy użyciu obwodu sterowania UPS-a, a następnie zamknąć przełącznik S2, po czym otworzyć rozłącznik S1 i S3. Zasilacz UPS może zostać wyłączony. Odbiorniki zasilane są bezpośrednio z sieci poprzez serwisowy tor obejściowy. Oczywiście w takim stanie nie są one chronione przez UPS. Po wykonaniu naprawy lub wymiany zasilacza można ponownie załączyć UPS-a.

Zastosowanie mechanicznego bypassu serwisowego ma istotne znaczenie, gdyż poza zwiększeniem dostępności układu zasilania daje możliwość przetestowania, np. wyłącznika pożarowego, bez konieczności odłączenia odbiorników.

Dalsze zwiększenie niezawodności można uzyskać przez dołożenie dodatkowej (trzeciej) linii zasilającej i by-passu serwisowego opartego na trójpozycyjnym ręcznym przełączniku toru obejściowego lub układzie dwóch wyłączników. Przełącznik ten jest typu „załącz przed wyłączeniem”, co gwarantuje, że przełączenie z przełącznika statycznego na zasilanie sieciowe i z powrotem odbywa się bez jakiejkolwiek przerwy. Rysunek 6. przedstawia schemat połączeń układu zasilania odbiorników z wykorzystaniem UPS-a i mechanicznego przełącznika toru obejściowego. Ręczny przełącznik toru obejściowego wykorzystywany jest głównie w celach serwisowych. UPS zasilany jest z dwóch torów zasilających pochodzących z jednego źródła zasilania. Jeden dostarcza energię do prostownika, a drugi do wewnętrznego toru obejściowego opartego na przełączniku statycznym sterowanym przez UPS-a. Trzeci tor wejściowy EBS (ang. External Bypass Switch) zasilany jest bezpośrednio z tej samej siecico UPS.

Wyjście EBS zasila podłączone odbiory. Dodatkowo zainstalowane przewody sygnałowe pomiędzy EBS a UPS-em stanowią linię komunikacyjnąpomiędzy UPS-em a EBS. Jej zadaniem jest przesłanie sygnału z EBS do UPS-a zezwalającego na przełączenie na zewnętrzny tor obejściowy. W momencie przełączenia dźwigni przełącznika EBS z pozycji UPS-a na pozycję UPS+by-pass, następuje przesłanie sygnału sterującego do UPS-a z żądaniem przełączenia na tor obejściowy wewnętrzny. Po automatycznym przełączeniu UPS-a na bypass wewnętrzny do EBS jest przekazywany sygnał zwrotny zgody na przełączenie i dopiero wtedy zwierane są styki wyłącznika dla zewnętrznej linii obejściowej w EBS, a rozwierane styki wyłącznika dla toru wyjściowego UPS-a. Przy braku komunikacji należy mieć pewność, że UPS pracuje w trybie by-passu wewnętrznego. Zastosowanie EBS eliminuje błąd ludzki przy obsłudze UPS-a. Trzecia linia zasilająca umożliwia wymianę całego urządzenia lub możliwość wykonania testów i napraw bez odłączania odbiorników.

Moc układu zasilania gwarantowanego przy wykorzystaniu pojedynczego zasilacza UPS jest równa mocy chronionych odbiorników. System o konfiguracji N jest prosty, a jego koszt relatywnie niski. Wydajność systemu jest optymalna, gdyż moc UPS-a dopasowana jest do mocy odbiorników. Rozbudowa systemu wraz ze wzrostem mocy wymaga dostawienia kolejnych jednostek UPS. Wadą systemu jest jego niska niezawodność. Przy przełączeniu na by-pass serwisowy odbiory nie są chronione. W przypadku awarii UPS-a ochrona odbiorów jest ograniczona do niezawodności zasilania z sieci elektroenergetycznej. W układzie występuje wiele pojedynczych punktów awarii.

Aby wyeliminować niektóre pojedyncze punkty awarii, stosuje się zasilacze UPS z elementami nadmiarowymi. Jednym z rozwiązań jest modułowy zasilacz UPS. Elementy najbardziej podatne na awarie wykonywane są nadmiarowo; najczęściej są to moduły mocy zawierające w jednej obudowie prostownik i falownik. Podobnie jak moduły mocy wykonywane są nadmiarowe pakiety baterii akumulatorów. Niezawodność układu zasilania znacznie wzrasta, jednak wciąż istnieją pojedyncze punkty awarii, takie jak centralna jednostka sterująca i centralny by-pass statyczny. Na rysunku 7. przedstawiono układ zasilania z wykorzystaniem modułowego zasilacza UPS oraz by-passu serwisowego. Aby zwiększyć niezawodność układu, liczba modułów mocy musi wynosić co najmniej N+1, gdzie N to liczba modułów zapewniająca całkowitą moc zapotrzebowaną przez odbiorniki. W przypadku niespełnienia tego warunku, niezawodność znacznie się zmniejszy, gdyż awaria dowolnego modułu spowoduje utratę ochrony zasilania (szeregowa struktura niezawodnościowa).

Rysunek 8. przedstawia system zasilania UPS-a z redundancją szeregową, zwany też redundancją kaskadową. Układ nie wymaga stosowania szyny równoległej łączącej zasilacze UPS. Moc każdego zasilacza UPS musi indywidualnie pokrywać zapotrzebowanie na moc odbiorników. Zasilacze UPS posiadają dwie linie zasilające, oddzielnie dla prostownika i wewnętrznego by-passu statycznego. W obwód by-passu statycznego głównego UPS 1 (pierwotnego) włączony jest szeregowo UPS 2 rezerwowy (wtórny) o większej mocy. Układ taki pozwala na ochronę odbiorów w przypadku awarii głównego zasilacza UPS lub w czasie prac serwisowych. W czasie normalnej pracy całkowite obciążenie przejmuje UPS główny. UPS wtórny pracuje bez obciążenia. Jeżeli nastąpi przełączenie na by-pass wewnętrzny, to UPS 2 bezprzerwowo przejmie zasilanie odbiorników. Punktem krytycznym układu jest wewnętrzny bypass statyczny. Pomimo większej niezawodności elektrycznej systemu kaskadowego w porównaniu z pojedynczym systemem zasilania N, rozwiązanie to ma wiele wad. Wyłączniki statyczne muszą przenosić większe prądy niż falowniki obydwu UPS-ów.

UPS wtórny musi posiadać możliwość szybkiego przejęcia odbiorów przy skokowym wzroście obciążenia od 0 do 100 %. Koszt eksploatacji jest duży, UPS 2 pracuje ciągle w pełnej gotowości. Konieczne jest zastosowanie dodatkowego wyłącznika do przełączeń pomiędzy zasilaniem z sieci a zasilaniem z UPS 2. Na niezawodność systemu duży wpływ ma czynnik ludzkiego błędu. W układzie tak jak w przypadku systemu w konfiguracji N występuje wiele pojedynczych punktów awarii. Zaletami systemu są: odporność na awarie UPS-ów, ochrona odbiorów w czasie serwisu, UPS-y nie muszą być tego samego producenta i nie muszą być zsynchronizowane, co obniża koszty.

Na rysunku 9. został przedstawiony układ zasilania gwarantowanego z redundancją szeregową z dwoma zasilaczami pierwotnymi, w celu poprawienia niezawodności układu kaskadowego. W prezentowanym układzie zasilania odbiorniki wymagające najwyższej niezawodności zasilania podzielone są na grupy i przyłączone do zasilaczy UPS 1 i UPS 2, których by-passy zostały zasilane z zasilacza UPS 3. Rozwiązanie to pozwala uniknąć przerw w zasilaniu, w przypadku przejścia zasilacza UPS 1 lub UPS 2 na by-pass przy przeciążeniu lub w chwili braku napięcia w sieci zasilającej. W tym przypadku moc wyjściowa zasilacza UPS 3 musi być równa sumie mocy wejściowej zasilaczy UPS 1 oraz UPS 2.

W przypadku, gdy zdarzy się (mało prawdopodobne), że UPS 1 oraz UPS 2 jednocześnie zostaną przełączone na tor obejściowy, należy stosować rozwiązanie przedstawione na rysunku 10. W układzie tym został zastosowany łącznik tyrystorowy QS, który w normalnych warunkach jest otwarty. W przypadku jednoczesnego przełączenia zasilacza UPS 1 oraz UPS 2 na by-pass, łącznik QS jest blokowany i powoduje odcięcie zasilania odbiorników drugorzędnych.

W układzie równoległym redundantnym N+1 przedstawionym na rysunku 11., dwa lub więcej zasilaczy UPS o tej samej mocy i tego samego producenta są podłączone na wspólne szyny i zasilają jednocześnie wszystkie odbiorniki. Każdy z UPS-ów jest jednakowo obciążony. W konfiguracji N+1 przy awarii jednego z zasilaczy pozostałe są w stanie zapewnić pełną moc odbiornikom. Gdy moce znamionowe zostaną przekroczone, UPS-y przechodzą jednocześnie na wewnętrzne tory obejściowe. Dodatkowo układ posiada automatyczny lub mechaniczny zewnętrzny by-pass serwisowy. W systemie równoległym istnieje elektroniczny układ sterujący odpowiedzialny za synchronizację zasilaczy poprzez obwód komunikacyjny. Zasilacze marki Eaton Powerware pracujące równolegle nie wymagają komunikacji pomiędzy UPS-ami (każda z jednostek UPS-a niezależnie synchronizuje się z pozostałymi pracującymi w układzie równoległym), dzięki tej technologii układ nie posiada pojedynczego punktu awarii.

Ponieważ równoległe UPS-y nie pracują przy pełnym obciążeniu, należy w czasie projektowania sprawdzić, jaka jest sprawność zasilaczy przy niższym obciążeniu, wynikającym z podziału mocy pomiędzy jednostki. Niezawodność systemu równoległego redundantnego N+1 jest znacznie większa niż systemu z redundancją szeregową i istnieje możliwość znacznego przeciążenia systemu bez przełączania na by-pass wewnętrzny. Nie występują też dodatkowe przełączniki statyczne i nie ma skokowej 100 % zmiany obciążenia UPS-ów. Układ jest prosty do rozbudowy.

Niektórzy producenci wymagają jednak zastosowania dodatkowego automatycznego statycznego by-passu serwisowego do równego podziału obciążenia, co znacznie zwiększa koszty systemu.

Wyższą niezawodność uzyskuje się przy zasilaniu odbiorników z dwóch sieci dostępnych ciągle. W poprzednich przypadkach wystarczała jedna sieć zasilająca i zespół prądotwórczy (zasilanie 2.). Rysunek 12. przedstawia system zasilania UPS z redundancją rozproszoną. Układ wykorzystuje 2 lub więcej zasilacze UPS zasilane z dwóch sieci elektroenergetycznych. Wyjścia zasilaczy zasilają odbiorniki poprzez przełączniki statyczne STS oraz panele dystrybucyjne (rozdzielnice). W tym przypadku każdy zasilacz UPS powinien być dobrany do pełnej mocy zapotrzebowanej przez zasilane odbiorniki. Układ jest szczególnie przydatny do zasilania grupy odbiorników posiadających w większości jeden zasilacz wejściowy. Do przełącznika doprowadzone jest zasilanie z dwóch źródeł. Układ STS kontroluje w obydwu torach zasilania. W normalnych warunkach w zależności od nadanego priorytetu otwarty jest jeden z łączników, np. QS1. W przypadku zaniku napięcia w torze podstawowym, łącznik QS2 załączy odbiorniki na drugi tor zasilania. Czas przełączenia zasilania wynosi średnio 3 - 5 ms.

Jeżeli wszystkie odbiorniki posiadają dwa zasilacze wejściowe, wtedy nie ma konieczności stosowania przełączników statycznych, które stanowią pojedynczy punkt awarii. Najsłabszym punktem systemu są przełączniki statyczne, awaria STS może doprowadzić do uszkodzenia całego systemu. Zaleca się, aby zasilacze UPS dostarczające napięcie do przełączników statycznych były zsynchronizowane fazowo. W ten sposób czas przełączenia z jednego źródła na drugie będzie krótki, szczególnie w przypadku pracy UPS-ów w trybie bateryjnym.

Zaletą systemu jest możliwość konserwacji dowolnego elementu systemu bez konieczności przełączania na by-pass serwisowy, to znaczy przy jednoczesnym zachowaniu pełnej ochrony odbiorników. System z redundancją rozproszoną jest rozwiązaniem tańszym w stosunku do systemu składającego się z dwóch niezależnych systemów redundantnych, ale znacznie droższym w stosunku do poprzednio wymienionych rozwiązań. Punktem krytycznym systemu są przełączniki statyczne STS. Przy dużych instalacjach odbiorników i zastosowaniu wielu UPS-ów system może być bardzo skomplikowany i trudny do zarządzania. Zasilacze pracują przy częściowym obciążeniu, zatem sprawność systemu jest obniżona.

Na rysunku 13. przedstawiono system zasilania UPS 2 (N+1), który charakteryzuje się najwyższą niezawodnością spośród przedstawionych układów. Układ nie posiada pojedynczego punktu awarii i nie pozbawia odbiorniki ochrony, gdyż nie jest wymagane przełączenie na zasilanie z sieci elektroenergetycznej podczas konserwacji, naprawy lub wymiany poszczególnych jego elementów. System jest zasilany z dwóch niezależnych źródeł, które z kolei są rezerwowane przez zespoły prądotwórcze. W każdej linii zasilania znajduje się redundantny układ UPS-ów (N+1), a odbiorniki posiadają po dwa zasilacze wejściowe, z których każdy zasilany jest z innego źródła (zgodnie z wymaganiami niezawodności dla poziomu IV klasyfikacji The Uptime Institute). Jeżeli odbiorniki posiadają tylko jedno wejście, przełączenie pomiędzy systemami zasilania powinno odbywać się jak najbliżej odbiorów.

W literaturze układ określany jest jako: system plus system, system z podwójnym wejściem – wyjściem, 2 (N+1), [(N+1) + (N+1)], 2N, 2N+2. Układ może być rozbudowany o dalsze elementy redundantne, jednak wiąże się to ze znacznym wzrostem kosztów. Układy takie projektowane i budowane są dla systemów o najwyższej niezawodności, takich jak centra przetwarzania danych, gdzie wymagana jest najwyższa dostępność zasilania. Oprócz niezawodności systemu zasilania, poziom IV wymaga zwiększenia niezawodności związanej z lokalizacją obiektu (powodzie, wichury, trzęsienia ziemi, korytarze powietrzne dla samolotów, oddziaływanie elektromagnetyczne obiektów w sąsiedztwie), wykonaniem budynku (wzmocniona konstrukcja, brak okien, system ochrony dostępu, system przeciwpożarowy) i rozmieszczeniem poszczególnych elementów systemu (wydzielone pomieszczenia dla UPS-ów, baterii, zespołów prądotwórczych, rozmieszczenie elementów ograniczające do minimum wtórne awarie i błędy związane z czynnikiem ludzkim).

Rozwiązanie takie jest niestety kosztowne z uwagi na wykorzystanie wielu elementów nadmiarowych. Obniżona jest także sprawność poszczególnych elementów ze względu na niepełne wykorzystanie mocy, co wiąże się z kolei ze zwiększonymi kosztami eksploatacji. Natomiast niewątpliwymi zaletami są: pełna redundancja całego systemu od wejścia do wyjścia, brak pojedynczych punktów awarii, możliwość współbieżnej konserwacji wszystkich elementów, bez przełączania na by-pass, logiczny nadzór i zarządzanie nad systemem zasilania.

Na rysunku 14. przedstawiono wartości względne współczynnika MTBF dla grup jednostek UPS pracujących równolegle z redundancją, odniesione do MTBF pojedynczego zasilacza UPS.

Z wykresów przestawionych na rysunku 14. wynika, że najkorzystniejsze wartości wskaźnika MTBF posiadają dwa zasilacze UPS pracujące w redundancji z centralnym by-passem. Nadmierna liczba zasilaczy w układzie redundantnym może spowodować zmniejszenie wskaźnika MTBF do wartości mniejszej od wartości, jaka charakteryzuje pojedynczy zasilacz UPS. W tabeli 1. przedstawiono zestawienie poziomów niezawodności dla różnych układów zasilania przy założeniu identycznych wartości MTTR i MTBF dla tych samych elementów zasilaczy UPS.

Z porównania danych zamieszczonych w tabeli 1. wynika, że najwyższy poziom niezawodności przy zasilaniu z jednego systemu elektroenergetycznego posiada układ zasilaczy UPS do pracy równoległej z wykorzystaniem technologii Hot Sync® (układ pracy równoległej zasilaczy UPS bez komunikacji pomiędzy zasilaczami UPS). Układ taki przedstawiony został na rysunku 11.

Literatura

1. Materiały firmowe Eaton Corporation.

2. Poradnik projektanta elektryka systemów zasilania awaryjnego i gwarantowanego, pod red. J. Wiatra, wyd. II, Eaton Quality Power 2009 r.

3. T. Sutkowski, Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną. Urządzenia i układy, COSiW SEP, Warszawa 2007 r.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego

Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego

W artykule zostały przedstawione podstawowe zasady doboru mocy zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS, pracujących w układach zasilania budynków. Opisana została metodyka projektowania ochrony przeciwporażeniowej...

W artykule zostały przedstawione podstawowe zasady doboru mocy zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS, pracujących w układach zasilania budynków. Opisana została metodyka projektowania ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie oraz sterowanie napięciem dotykowym do wartości dopuszczalnej długotrwale w instalacjach zasilanych z zespołu prądotwórczego oraz zasilacza UPS. Przedstawiona metodyka jest zgodna z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje eklektyczne niskiego napięcia....

Możliwości zwiększenia niezawodności przy zastosowaniu zasilacza UPS

Możliwości zwiększenia niezawodności przy zastosowaniu zasilacza UPS

Autor pisze o powszechnym znaczeniu niezawodności zasilania w energię elektryczną, realnych skutkach awarii w zasilaniu, o przebiegu współpracy zespołu prądotwórczego z UPS-em oraz o sposobach magazynowania...

Autor pisze o powszechnym znaczeniu niezawodności zasilania w energię elektryczną, realnych skutkach awarii w zasilaniu, o przebiegu współpracy zespołu prądotwórczego z UPS-em oraz o sposobach magazynowania energii

Magazyny energii z akumulatorami chemicznymi, ich funkcje w systemie elektroenergetycznym

Magazyny energii z akumulatorami chemicznymi, ich funkcje w systemie elektroenergetycznym

W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).

W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).

Analiza układów zasilania obiektów użyteczności publicznej o różnym stopniu niezawodności (część 2)

Analiza układów zasilania obiektów użyteczności publicznej o różnym stopniu niezawodności (część 2)

W artykule scharakteryzowano różne standardy ciągłości zasilania. Przedstawiono klasyfikację odbiorców w zależności od wymagań niezawodnościowych. Sformułowano ponadto uwagi i wnioski końcowe

W artykule scharakteryzowano różne standardy ciągłości zasilania. Przedstawiono klasyfikację odbiorców w zależności od wymagań niezawodnościowych. Sformułowano ponadto uwagi i wnioski końcowe

Baterie litowo-jonowe - zastosowanie produktu w energetyce zawodowej i przemysłowej, w górnictwie miedzi i węgla kamiennego, w motoryzacji

Baterie litowo-jonowe - zastosowanie produktu w energetyce zawodowej i przemysłowej, w górnictwie miedzi i węgla kamiennego, w motoryzacji

W artykule przedstawiono porównanie akumulatorów litowo-jonowych z kwasowo-ołowiowymi w kontekście zastosowań w energetyce rozproszonej.

W artykule przedstawiono porównanie akumulatorów litowo-jonowych z kwasowo-ołowiowymi w kontekście zastosowań w energetyce rozproszonej.

Przewody szynowe w układach zasilania gwarantowanego

Przewody szynowe w układach zasilania gwarantowanego

W artykule piszemy m.in. o specyfice instalacji układów gwarantowanego zasilania, prądach znamionowych przewodów szynowych, spadkach napięcia, sprawdzeniu parametrów zwarciowych, nadto zestawienie najważniejszych...

W artykule piszemy m.in. o specyfice instalacji układów gwarantowanego zasilania, prądach znamionowych przewodów szynowych, spadkach napięcia, sprawdzeniu parametrów zwarciowych, nadto zestawienie najważniejszych cech instalacji przewodów szynowych w układach zasilania gwarantowanego.

Analiza układów zasilania obiektów użyteczności publicznej o różnym stopniu niezawodności

Analiza układów zasilania obiektów użyteczności publicznej o różnym stopniu niezawodności

W dwuczęściowym artykule przedstawiono różne układy zasilania obiektów użyteczności publicznej. Scharakteryzowano różne standardy ciągłości zasilania. Przedstawiono klasyfikację odbiorców w zależności...

W dwuczęściowym artykule przedstawiono różne układy zasilania obiektów użyteczności publicznej. Scharakteryzowano różne standardy ciągłości zasilania. Przedstawiono klasyfikację odbiorców w zależności od wymagań niezawodnościowych. Sformułowano ponadto uwagi i wnioski końcowe.

Wymagania stawiane pomieszczeniom przeznaczonym do instalacji zespołów prądotwórczych i zasilaczy UPS

Wymagania stawiane pomieszczeniom przeznaczonym do instalacji zespołów prądotwórczych i zasilaczy UPS

Autor przedstawia niezbędne informacje związane z projektem budowlanym w zakresie instalacji zespołu prądotwórczego, jego warunkach, kwestii związanych z tłumieniem drgań, układu chłodzenia i wentylacji...

Autor przedstawia niezbędne informacje związane z projektem budowlanym w zakresie instalacji zespołu prądotwórczego, jego warunkach, kwestii związanych z tłumieniem drgań, układu chłodzenia i wentylacji oraz dodatkowych wymagać, w tym wymagań dla pomieszczeń z akumulatorami oraz odnoszących się do w zakresie wentylacji.

Źródła rozproszone jako element zapewnienia niezawodności zasilania w obiektach użyteczności publicznej

Źródła rozproszone jako element zapewnienia niezawodności zasilania w obiektach użyteczności publicznej

Autor publikacji przedstawił wymagania dotyczące pewności zasilania wybranych budynków użyteczności publicznej oraz omówił możliwości wykorzystania źródeł generacji rozproszonej, które mogą zwiększyć niezawodność...

Autor publikacji przedstawił wymagania dotyczące pewności zasilania wybranych budynków użyteczności publicznej oraz omówił możliwości wykorzystania źródeł generacji rozproszonej, które mogą zwiększyć niezawodność zasilania w energię elektryczną.

Wykorzystanie zespołów prądotwórczych do tymczasowego zasilania elektroenergetycznych sieci nn

Wykorzystanie zespołów prądotwórczych do tymczasowego zasilania elektroenergetycznych sieci nn

Autor omawia m. in. zasady obliczania mocy zapotrzebowanej w budynkach mieszkalnych i projektowania ochrony przeciwporażeniowej, układy sieci elektroenergetycznych nn, zasilające odbiory komunalne, dobór...

Autor omawia m. in. zasady obliczania mocy zapotrzebowanej w budynkach mieszkalnych i projektowania ochrony przeciwporażeniowej, układy sieci elektroenergetycznych nn, zasilające odbiory komunalne, dobór mocy zespołu prądotwórczego, ochronę przeciwporażeniową w warunkach zasilania z generatora zespołu prądotwórczego oraz odmienność warunków zasilania z zespołu prądotwórczego w odniesieniu do Systemu Elektroenergetycznego, a ponadto formułuje wnioski.

Definicje mocy elektrycznych a nowoczesne odbiorniki energii

Definicje mocy elektrycznych a nowoczesne odbiorniki energii

Autor artykułu zajął się problematyką precyzyjnego zdefiniowania mierzonych wielkości mocy pod kątem rozliczeń finansowych z tytułu jej poboru. Kolejno przedstawia zagadnienia definicji mocy, jej fizycznych...

Autor artykułu zajął się problematyką precyzyjnego zdefiniowania mierzonych wielkości mocy pod kątem rozliczeń finansowych z tytułu jej poboru. Kolejno przedstawia zagadnienia definicji mocy, jej fizycznych wielkości i bilansu, a także nowoczesnych odbiorników energii elektrycznej oraz nowoczesnych układów przetwarzania energii elektrycznej.

Analiza techniczno-ekonomiczna metod redukcji zapotrzebowania na energię elektryczną w obiektach typu data center

Analiza techniczno-ekonomiczna metod redukcji zapotrzebowania na energię elektryczną w obiektach typu data center

Artykuł przedstawia analizę techniczno-ekonomiczną metod redukcji zapotrzebowania na energię elektryczną w obiektach typu data center. Wykonano ją metodą całkowitego kosztu posiadania TCO. Wykonano obliczenia...

Artykuł przedstawia analizę techniczno-ekonomiczną metod redukcji zapotrzebowania na energię elektryczną w obiektach typu data center. Wykonano ją metodą całkowitego kosztu posiadania TCO. Wykonano obliczenia dla 2 obiektów data center (duży oraz średni), każdy w trzech wariantach. Sformułowano wnioski końcowe.

Generacja rozproszona jako element zwiększenia niezawodności zasilania w budynkach użyteczności publicznej

Generacja rozproszona jako element zwiększenia niezawodności zasilania w budynkach użyteczności publicznej

W artykule przedstawiono wymagania dotyczące pewności zasilania obiektów szpitalnych. Omówiono uwarunkowania prawne ich zasilania, gwarancje spełnienia takich warunków, opisano źródła zasilania rezerwowego,...

W artykule przedstawiono wymagania dotyczące pewności zasilania obiektów szpitalnych. Omówiono uwarunkowania prawne ich zasilania, gwarancje spełnienia takich warunków, opisano źródła zasilania rezerwowego, w tym nowoczesne i niekonwencjonalne, podano też przykłady nowoczesnych rozwiązań.

Pomieszczenia z zespołami prądotwórczymi - podstawowe wymagania

Pomieszczenia z zespołami prądotwórczymi - podstawowe wymagania

W artykule autor przestawił uwagi odnoszące się do kwestii dotyczących sporządzenia projektu instalacji zespołu prądotwórczego, warunków jego instalowania, spraw związanych z tłumieniem drgań, układu chłodzenia...

W artykule autor przestawił uwagi odnoszące się do kwestii dotyczących sporządzenia projektu instalacji zespołu prądotwórczego, warunków jego instalowania, spraw związanych z tłumieniem drgań, układu chłodzenia oraz dodatkowych wymagań.

Układy samoczynnego załączania rezerwy, czyli „SZybki Ratunek” na czarną godzinę

Układy samoczynnego załączania rezerwy, czyli „SZybki Ratunek” na czarną godzinę

Układy samoczynnego załączania rezerwy, zwane w skrócie SZR, pozwalają na automatyczne załączanie odbiorników do toru rezerwowego w przypadku, gdy w torze zasilania podstawowego nastąpi zanik zasilania....

Układy samoczynnego załączania rezerwy, zwane w skrócie SZR, pozwalają na automatyczne załączanie odbiorników do toru rezerwowego w przypadku, gdy w torze zasilania podstawowego nastąpi zanik zasilania. Bez układów samoczynnego załączania rezerwy nie mogłyby funkcjonować szpitale, ale i pracownicy rozmaitych urzędów czy centrów przetwarzania danych tzw. data center, nie mogliby spokojnie pracować.

Baterie litowo-jonowe - zastosowanie produktu w energetyce zawodowej i przemysłowej, w górnictwie miedzi i węgla kamiennego, w motoryzacji

Baterie litowo-jonowe - zastosowanie produktu w energetyce zawodowej i przemysłowej, w górnictwie miedzi i węgla kamiennego, w motoryzacji

Autorzy porównali akumulatory litowo-jonowe z kwasowo-ołowiowymi w kontekście zastosowań w energetyce rozproszonej oraz omówili wymagania dla akumulatorów wykorzystywanych w zasobnikach. Opisali też zasadę...

Autorzy porównali akumulatory litowo-jonowe z kwasowo-ołowiowymi w kontekście zastosowań w energetyce rozproszonej oraz omówili wymagania dla akumulatorów wykorzystywanych w zasobnikach. Opisali też zasadę działania ogniw litowo-jonowych i najważniejsze rodzaje ogniw oraz porównali ich parametry i skonfrontowali z parametrami ogniw ołowiowych. Szczególną uwagę zwrócili na żywotność cykliczną, odporność na temperaturę i małe wymagania eksploatacyjne, w tym możliwość stosowania w pomieszczeniach ogólnego...

Problematyka niezawodności zasilania gwarantowanego oraz systemu informatycznego w obiektach data center (część 1.)

Problematyka niezawodności zasilania gwarantowanego oraz systemu informatycznego w obiektach data center (część 1.)

Artykuł zawiera wybrane zagadnienia dotyczące niezawodności zasilania gwarantowanego oraz systemu informatycznego w obiektach data center. Autor przedstawia stosowane miary niezawodności i dostępności,...

Artykuł zawiera wybrane zagadnienia dotyczące niezawodności zasilania gwarantowanego oraz systemu informatycznego w obiektach data center. Autor przedstawia stosowane miary niezawodności i dostępności, omawia aspekty techniczne i ekonomiczne związane z niezawodnością oraz formułuje wnioski końcowe.

Baterie akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS oraz warunki ich bezpiecznej eksploatacji

Baterie akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS oraz warunki ich bezpiecznej eksploatacji

W artykule zostały przedstawione podstawowe wymagania eksploatacyjne dla baterii akumulatorów stosowanych w zasilaczach UPS, jako magazyny energii, których spełnienie gwarantuje utrzymanie sprawności przez...

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.

Zasady doboru klimatyzacji dla pomieszczeń biurowych i małych serwerowni

Zasady doboru klimatyzacji dla pomieszczeń biurowych i małych serwerowni

Zastosowanie klimatyzacji umożliwia utrzymanie właściwych warunków środowiskowych w pomieszczeniach, które zapewniają komfort pracy ludzi oraz odbierają zyski ciepła od urządzeń elektronicznych. Urządzenia...

Zastosowanie klimatyzacji umożliwia utrzymanie właściwych warunków środowiskowych w pomieszczeniach, które zapewniają komfort pracy ludzi oraz odbierają zyski ciepła od urządzeń elektronicznych. Urządzenia klimatyzacyjne mają znaczący wpływ na składniki klimatu pomieszczenia: temperaturę, wilgotność powietrza, jego czystość oraz ruch (cyrkulację powietrza).

Zasilacze bezprzerwowe (UPS)

Zasilacze bezprzerwowe (UPS)

Zasilacz UPS to urządzenie przeznaczone do zapewnienia bezprzerwowej pracy urządzeń komputerowych, łączności oraz innych urządzeń wrażliwych na przerwy w zasilaniu, wahania napięcia i inne zakłócenia występujące...

Zasilacz UPS to urządzenie przeznaczone do zapewnienia bezprzerwowej pracy urządzeń komputerowych, łączności oraz innych urządzeń wrażliwych na przerwy w zasilaniu, wahania napięcia i inne zakłócenia występujące w sieci zasilającej. Jest on urządzeniem energoelektronicznym, umożliwiającym zasilanie odbiorników z baterii lub innego magazynu energii elektrycznej, w przypadku zaniku napięcia w sieci zasilającej.

Niezawodność zasilania gwarantowanego dla obiektów typu data center

Niezawodność zasilania gwarantowanego dla obiektów typu data center

Obiekty typu data center powinny charakteryzować się szeregiem istotnych dla tego typu obiektów cech [9]. Należą do nich m.in.[10]: 1. Bezpieczeństwo fizyczne. Oznacza to chroniony i zabezpieczony budynek...

Obiekty typu data center powinny charakteryzować się szeregiem istotnych dla tego typu obiektów cech [9]. Należą do nich m.in.[10]: 1. Bezpieczeństwo fizyczne. Oznacza to chroniony i zabezpieczony budynek wyposażony w systemy kontroli dostępu, przeciwdziałania napadom i sabotażom, telewizję przemysłową, odporny na zalanie i usytuowany poza strefą zalewową, aktywną sejsmicznie.

Niezawodność zasilania w kontekście układów SZR

Niezawodność zasilania w kontekście układów SZR

Zaprojektowanie możliwie najbardziej niezawodnego systemu zasilania w konkretnym obiekcie wymaga wiedzy o wymaganiach i zainstalowanych odbiornikach. W zależności od rodzaju odbiorników i stopnia ich ważności...

Zaprojektowanie możliwie najbardziej niezawodnego systemu zasilania w konkretnym obiekcie wymaga wiedzy o wymaganiach i zainstalowanych odbiornikach. W zależności od rodzaju odbiorników i stopnia ich ważności dla użytkownika stosowane są różne rozwiązania układów sieci zasilającej oraz zasilania gwarantowanego. Podstawowym wyznacznikiem doboru odpowiedniego układu zasilania jest wymagana niezawodność systemu zasilania. Aby zmniejszyć możliwość awarii systemu zasilania, stosuje się zwielokrotnienie...

Zasilacz UPS – na co zwrócić uwagę dokonując wyboru (część 2.)

Zasilacz UPS – na co zwrócić uwagę dokonując wyboru (część 2.)

Zasilacze UPS to urządzenia energoelektroniczne zapewniające bezprzerwową pracę urządzeń wrażliwych na przerwy w zasilaniu, wahania napięcia oraz zakłócenia występujące w sieci zasilającej. Przy projektowaniu...

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 ich grup. W fazie przygotowania projektu należy wziąć pod uwagę znaczenie odbiorników i wymagany czas podtrzymania zasilania. Praca niektórych z nich może być zakończona bezpośrednio...

Dobór mocy zespołu prądotwórczego (część 2)

Dobór mocy zespołu prądotwórczego (część 2)

W drugiej części artykułu publikowanego w nr. 9/2013 skupimy się na zasadach projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz jej ocenie w istniejących układach zasilania awaryjnego.

W drugiej części artykułu publikowanego w nr. 9/2013 skupimy się na zasadach projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz jej ocenie w istniejących układach zasilania awaryjnego.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.