A UPS használatának hatásai Javítjuk az energiaminőséget és pénzt takarítunk meg!

Az UPS és a generátorkészletek használatának hatásai és szükségessége az ügyfelek élelmiszer-biztonsága érdekében

A feszültségveszteség jelentős károkat okozhat, ha a feszültség csökkentése és a viszonylag hosszú időtartam miatt a kontaktorok vagy kisfeszültségű relék áramtalanítják, ezáltal rövid távú megszakítások keletkeznek.

Rövid idejű üzemzavarokat okozhatnak az AAR műveletek közepes vagy alacsony feszültségű hálózatokban és RAR műveletek nagyfeszültségű hálózatokban.

A villámfeszültségek és a szigetelési hibák jelentős számú rövid távú hézaghoz és megszakadáshoz vezetnek az elektromos hálózatban, így az ezekre a zavarokra érzékeny receptorok elfogadhatatlan károkat okozhatnak.

A jelenlegi megoldások a kritikus (hézagokra és rövid távú megszakításokra érzékeny) vevőkészülékek külön ellátásán és azokon alapulnak, amelyeknél viszonylag alacsony károsodás fogadható el.

A két típusú vevőre történő felosztást körültekintően kell elvégezni, mivel a megszakíthatatlan források megvalósítása jelentős költségekkel jár.

A kritikus vevőket az elektromos hálózatról egy speciális berendezés (UPS - szünetmentes tápegység) biztosítja, amely energiát tárol és visszaszolgáltat a megszakítás során. Főként kétféle ilyen berendezést használnak:

kémiai energiatárolóval (elektromos akkumulátorok);
dinamikus energiatárolóval (mechanikus kormánykerék).

A UPS-berendezések általában a fogyasztó tulajdonában vannak, és szünetmentes áramellátást biztosítanak a kritikus vevők számára.

A szünetmentes áramellátás megvalósítása azonban olyan szolgáltatásként is elképzelhető, amelyet az áramszolgáltató a fogyasztó számára nyújthat, és ebben az esetben az UPS-berendezések a szállító tulajdonát képezik.

Az UPS-eket jelenleg biztonsági forrásként használják olyan kritikus feladatokhoz, amelyek átviteli idejének nagyon rövidnek vagy nullának kell lennie. A UPS statikus rendszereit gyakran használják 200VA és 50 kVA (egyfázisú) és 10 kVA és 4000 kVA (háromfázisú) tartományban, a biztonsági forrás biztosítása mellett, áramszünet esetén UPS-eket is használnak. a villamos energia minőségének helyi javítása. Az UPS hatékonysága nagyon jó, az energiaveszteség 3% és 10% között van, a használt konverterek számától és az akkumulátor típusától függően .

A felhasználók címzettjei az áramellátás folyamatossága szempontjából három kategóriába sorolhatók:

szabványos vevők;
preferenciális vevők (olyan vevők, amelyek rövid megszakításokat fogadnak el);
kritikus vevők (amelyek az áramellátás folyamatosságát igénylik, és amelyek nem fogadnak el semmilyen megszakítást; ebbe a kategóriába tartoznak a szerverek, pénztárgépek, számítógépek, illetve különféle technológiai folyamatok);

A technológiai folyamatok korszerűsítése és bonyolultsága folytonosságot igényel az áramellátásban és különösen a kritikus vevők miatt, így a villamosenergia-fogyasztóknak és különösen a nagyfogyasztóknak (a villamosenergia-elosztási szolgáltatás teljesítményszabványa szerint) biztosítaniuk kell a folyamatosságot az áramellátásban saját áramkimaradás esetén (UPS, GrupElectrogen) .

Legalább 100 kVA jóváhagyott teljesítményű felhasználó kérésére az Elosztóüzemeltető a Teljesítményszabvány szerint köteles tárgyalni az ellátás folytonosságára és a villamos energia műszaki minőségére vonatkozó különös rendelkezéseknek az elosztási szerződésbe történő felvételéről.

Amikor a kritikus fogyasztók (vagy a transzformátor állomás (1. ábra)) előtt megszakítás történik, a megszakító automatikusan leválasztja az áramellátást az elosztó üzemeltetőről, az UPS továbbra is működik és automatizálva a feszültség eltűnésétől, elindítja a tartalék egységet (generátor készletet), amely biztosítja az összes vevő áramellátásának folytonosságát, amely megköveteli az áramellátás folytonosságát, amíg a hálózat vissza nem tér.

Abban a helyzetben, amikor az elosztóhálózatban a reaktív energia fölöslege miatt a feszültség a névleges érték több mint 10% -ával (illetőleg 450 V felett) növekszik, és az automatika lekapcsolja a fő tápfeszültséget a hálózatról, beindul az a generátor, amely nagyon sokáig működhet. . (1. ábra).

Az áramkimaradások rendkívül gyakoriak a nagyfogyasztóknál, amelyek súlyos károkat okoznak a felhasználóban, megzavarják a technológiai folyamatot, ami nagyon magas költségekhez vezet a termelési kapacitás és az eldobott anyagok tekintetében.

Feltétlenül meg kell adni a felhasználónak saját, technológiai vagy energetikai megoldásaikat, beleértve a beavatkozás forrását a nem kívánt események elkerülése érdekében áramkimaradás esetén. .

Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a citromterheléshez szükséges tartalékforrások működését és műszaki tulajdonságait, illetve az egyes UPS-készülékeket .

Bármely statikus UPS a következő fő funkcionális részekből áll:

egyenirányító, amelynek feladata az alternatív villamos energia folyamatos átalakítása az akkumulátor feltöltéséhez és az inverter áramellátásához;
akkumulátorok (az építésben saválló) és energiatároló készlet;

inverter (statikus átalakító), amely képes a folyamatos villamos energiát stabilizált és szűrt alternatív villamos energiává alakítani, amely a fogyasztók ellátásához szükséges;
statikus bypass kapcsoló az UPS kimenetének átkapcsolására a hálózatról az inverterre és fordítva.

Ábra. 2 A kritikus vevő blokkdiagramai:

a) áramellátás a villamos hálózatról; b) UPS tápellátása .

Az IEC/EN 62040-3 szabvány szerint az UPS-eket a konstruktív típus (topológia) szerint osztályozzák a kategóriák között:

Passzív UPS (passzív - készenléti);
Interaktív UPS (vonal - interaktív);
Kettős átalakítású UPS-ek .

A passzív UPS-eket korábban "offline" UPS-eknek hívták.

Ennek a topológiának a neve onnan származik, hogy a feszültségforrás "készenlétben van", és csak a hálózati feszültségesés esetén látja el a fogyasztót az inverteren keresztül az akkumulátorral. Az ilyen típusú UPS előnyei az alacsony költségek és az alacsony működési zavarok. .

A fő hátrányok, hogy a hálózat és a fogyasztó között nincs elektromos szigetelés, ez nem védi meg a fogyasztókat az áramellátási zavaroktól, nem képes kiküszöbölni a feszültség- és frekvenciaváltozásokat (ezért a feszültség- és frekvenciafüggő UPS VFD alternatív neve - Feszültség) és a frekvenciafüggő), valamint az a tény, hogy viszonylag hosszú kapcsolási idővel rendelkeznek (kb. 4 ms), ami időnként az érzékenyebb fogyasztókat is érintheti.

Az ilyen passzív UPS blokkvázlatát a két működési módban a 2. ábra mutatja.

Ábra. 3 blokkvázlatok egy interaktív VI típusú UPS-ről

a) amikor az áramellátás a villamos hálózatról történik; b) amikor a fő áramellátás megszakad

Ábra. 4 kettős átalakítású UPS blokkvázlata (VFI) - a) hálózati feszültség jelenlétében; b) a fő áramellátás hiányában

Az interaktív UPS-ek külön egyenirányító, inverter, hálózati szűrő és feszültségszabályozó modulok helyett egyetlen egyenirányító/inverter blokkot tartalmaznak, amely folyamatosan működik (amíg van hálózati feszültség), és amely be van kapcsolva párhuzamosan a terheléssel.

Az egyenirányító/inverter blokk szerepe az akkumulátor töltése is. Az egyenirányító/inverter blokk zajszűrő és kimeneti feszültségszabályozó áramkörökkel is fel van szerelve (ezért a feszültségtől független UPS alternatív neve. VI - Voltage Independent .

Ábra. 5 Feszültség és áramgörbe alakjai, aktív, reaktív és látszólagos teljesítményértékek, teljesítménytényező és harmonikus spektrum 1400 kVA UPS-hez, számítógéppel (asztali) + CRT monitor terheléssel.

Ábra. 6 A számítógépes berendezés egy részét kiszolgáló 30 kVA-os UPS-hez (MGE UPS SYSTEMS termék) meghatározott feszültség- és áramgörbék, aktív, reaktív és látszólagos teljesítményértékek, teljesítménytényező és harmonikus spektrum.

A működési elv gyakorlatilag megegyezik a passzív UPS-kel, de jobb energiaminőséget biztosít. Általában automatikus feszültségszabályozókkal (AVR) vannak felszerelve - automatikus feszültségszabályozókkal, amelyek figyelik a bemeneti feszültséget. Amikor egy jól megalapozott tartományból kilép, a vezérlő növeli vagy csökkenti az UPS kimeneti feszültségét.

Ha a tápfeszültség a szabályozó által elfogadott szint alá csökken, a forrás a fogyasztót akkumulátorra kapcsolja, amíg a bemeneti feszültség vissza nem tér az elfogadott tartományba.

Az ilyen típusú UPS előnyei az alacsony költség, az alacsony készenléti zavarok, az a tény, hogy az egyenirányító/inverter egységet mindig sorosan kötik össze, folyamatosan táplálják a fogyasztót, valamint nagyobb a beavatkozás mértéke, mint a passzív UPS-ek.

Az ilyen típusú UPS fő hátránya: a fogyasztó villamos szigetelésének hiánya a hálózattól, a kimeneti frekvencia ingadozásainak kiküszöbölésének lehetőségének hiánya, alacsony feszültségrázkódás elleni védelem és a nemlineáris terhelések gyenge hatékonysága.

A kettős átalakítású UPS-ek sorosra vannak kapcsolva az inverterrel, az ellátó hálózat és a kimenet között helyezkednek el.

Normál üzemmódban a terhelést az egyenirányító-inverter lánc biztosítja, amely kettős átalakítást hajt végre: váltakozó feszültség - közvetlen feszültség (t.a. - t.c.), illetve közvetlen feszültség - váltakozó feszültség (t.c. - t.a.).

Amikor a hálózati feszültség meghaladja az előírt paramétereket vagy eltűnik, az UPS átvált tárolt energia üzemmódba, folytatva az inverteren keresztül az akkumulátorellátást. Az üzemmód addig folytatódik, amíg a hálózati feszültség meg nem adja a kívánt paramétereket, ekkor az UPS visszatér normál üzemmódba.

Ezzel a topológiával általában statikus bypass van (gyakran statikus kapcsolónak is nevezik). Lehetővé teszi a terhelés megszakítás nélküli átvitelét egy alternatív tápegységen (általában a teljes tápegységen); az átvitel olyan helyzetekben történik, mint az UPS meghibásodása, átmeneti jelenségek előfordulása a hálózatban, túlterhelés vagy az akkumulátor lemerülése .

Egy ilyen szünetmentes tápegység blokkdiagramja kettős átalakítással a két üzemmódban, az a) és b) hálózati feszültség jelenlétében hálózati feszültség hiányában a 4. ábrán látható.

A kettős átalakítású UPS-eknek számos fontos előnye van:

a terhelést az inverter tartósan védi;
elektromos terhelés van elválasztva a váltakozó feszültségű hálózattól, amely védelmet nyújt olyan zavarok ellen, mint a túlfeszültségek, az elektromos zavarok vagy az ütések;
a bemeneti feszültség fontos változásaival működik, és biztosítja a kimeneti feszültség jó stabilizálását;
biztosítja a kimeneti frekvencia nagyon jó stabilizálását, és lehetőséget ad az UPS frekvenciaváltóként történő használatára;
a kapcsolási idő nagyon rövid (a terhelés átadása gyakorlatilag pillanatnyi) .

Ezeknek az UPS-eknek a hátránya a magas költség. A kettős átalakítású UPS-eket a legtöbb esetben olyan helyzetekben használják, amikor érzékeny fogyasztók ellátására van szükség, vagy nagyobb (10 kVA feletti) teljesítménnyel.

Az UPS-ek (típusuktól vagy méretüktől függetlenül) működésüket az általános teljesítmény-elektronikának nevezett eszközökre alapozzák. Megfelelő mérséklési intézkedések hiányában ez a típusú berendezés az egyik legismertebb elektromágneses szennyezés forrása. .

Az 5. és a 6. ábra két különböző teljesítményű UPS-en végzett mérések eredményeit mutatja, amelyek erős áram deformációról és annak nagyon gazdag harmonikus tartalmáról tanúskodnak. .

Mindkét esetben a 3. és az 5. rang harmonikusainak megnövekedett értéke figyelhető meg, az 5. ábrán a 3. fokú harmonikus az alaphoz viszonyítva 50% -ot, az 5. harmonikus pedig az alapszinthez viszonyítva 35% -ot képvisel.

A fogyasztó számára a feszültség megszakadásának következményei gyakran a gyártási folyamat leállításához vezetnek, amely folyamat később jó idő után folytatódik.

Bármely néhány másodperces megszakítás néhány perctől néhány óráig stagnálhatja a fogyasztók technológiai folyamatát, ezért feltétlenül szükséges, hogy a villamosenergia-használó rendelkezzen biztonsági kellékekkel a kritikus vevők folyamatos ellátásához, nevezetesen: UPS, Generátorok.