Системи за резервно електрозахранване в сгради

01.02.2012, Брой 1/2012 / Технически статии / Електроинсталации

 

Инсталирането на системи за резервно електрозахранване в административни, жилищни и обществени сгради повишава качеството на предлаганите услуги и предотвратява нежеланите последствия от внезапно прекъсване на електрозахранването. В повечето случаи резервното електрозахранване се осигурява чрез непрекъсваеми токозахранващи системи (UPS), дизелгенератори, възобновяеми източници на енергия или комбинация от тях.

UPS системите са подходящи за приложения, в които се изисква предотвратяване на прекъсвания дори и за хилядни части от секундата. Освен пикови прекъсвания, този тип устройства предотвратяват и пикови пренапрежения - мигновено нарастване на напрежението до многократно по-високи стойности от допустимото, както и по-ниски захранващи напрежения от нормалното, които често предизвикват повреда на оборудването. Също така се избягват шум в захранващото напрежение (паразитни смущения, предизвикващи изкривявания на формата на сигнала на напрежението, което резултира в електромагнитна интерференция); колебания в честотата на захранващото напрежение, около номиналната стойност; краткотрайни превключвания (мигновени пикови прекъсвания на напрежението, които са в рамките на няколко наносекунди), които водят до непредсказуемо поведение на ел. оборудването, включително загуба на данни в паметта и недопустим режим на работа на компонентите; хармонични изкривявания и др. Известно е, че когато напрежението не съответства на стандартното, консуматорите се претоварват и ако не се повредят, то значително се съкращава животът им. При други консуматори последствията биха могли да бъдат непредсказуеми, включително загуба на информация, повреда на запаметяващи модули, нарушаване на технологията на производство и др.


› Реклама



Видове UPS
Непрекъсваемите електрозахранвания се базират на различни схеми - от най-елементарни, използващи акумулатор и инвертор на свободна честота, до цели комплекси с мощност от порядъка на 100 kW и повече, които генерират качествено синусоидално трифазно напрежение.

Приема се, че съществуват няколко основни групи непрекъсваеми електрозахранвания - резервно захранване (stand-by или off-line); линейно-интерактивни (line-interactive) и UPS с двойно преобразуване (on-line). Тази квалификация се използва широко от почти всички водещи производители.

Резервните UPS са най-елементарните непрекъсваеми токозахранвания, работещи с акумулаторни батерии. Към тях не се поставят изисквания за стабилизация и синусоидалност на изходното напрежение. При нормално захранване електроенергията от мрежата преминава през филтър, преди товара. При изчезване или критично изменение на напрежението специален ключ превключва захранването на товара от акумулаторна батерия. Техен недостатък е времето на превключване, което е от порядъка на 5 - 10 ms. Най-големият им недостатък обаче е формата на изходното напрежение, което е трапец или правоъгълник. Следователно, те са неподходящи за захранване на електродвигатели и товари, нуждаещи се от синусоидално, стабилно напрежение. При приложението им за резервно захранване на компютри е забранено включването на лазерни принтери, тъй като те имат високо пиково потребление. Това може да претовари UPS и да го изключи.

За разлика от оff-line устройствата, линейно-интерактивните UPS са развити в посока подобряване на филтрацията на изходното напрежение. При линейно-интерактивните UPS изходното напрежение е близко до синусоидално. Наред с това е променена и схемата му на контрол, което позволява постоянно да се следи и контролира веригата - захранваща мрежа-консуматор-батерия. Повечето от тях разполагат с автотрансформатор и схема за регулиране на изходното напрежение.

Недостатъците им не са по-различни от характерните за off-line видовете. Разбира се, времето за реакция при пропадане на напрежението е по-кратко, от 1 до 5 ms. В нормален режим самият инвертор зарежда батериите на UPS устройството. Съответно, в авариен режим се обръща единствено посоката на захранване. Както вече бе посочено, те разполагат с много ефективна филтрация на мрежовото захранване, както и със специална схема за контрол и стабилизация на пиковите нараствания и пропадания на мрежовото напрежение. По този начин се решава другият основен недостатък на off-line устройствата, а именно - нерегламентираните превключвания при пикове в захранващата мрежа. Принципът на реверсиране посоката на захранване осигурява по-добър контрол и по-стабилни параметри на захранващото напрежение. Понякога е възможна появата на устойчиви изкривявания на изходното напрежение (хармоници), вследствие от използването на сложни физически филтри във веригите за обратна връзка. Това е недопустимо при критични товари, каквито се използват в телекомуникацията или медицината. Повечето модели линейно-интерактивни устройства поддържат т. нар. by-pass режим на UPS при нормално електроснабдяване. Разбира се, цената на линейно-интерактивните модели е по-висока в сравнение с off-line устройствата.
При on-line UPS -те (активни UPS) енергията се преобразува два пъти преди да постъпи в товара. Първоначално се изправя, след това се филтрира, коригира се до необходимото ниво, след което се използва инвертор. Към изправеното напрежение се включва и акумулаторната батерия, която се явява много ефективен филтър срещу нестабилността на напрежението. Описаното решение е оптимизирано от техническа гледна точка, но е и най-скъпо, и най-сложно. Приложението му е целесъобразно, ако от непрекъсваемостта на захранването зависи човешки живот или прекъсването му би довело до загуба на ценна информация или огромни производствени загуби. Използването на инвертор осигурява пълна защита на товара и абсолютно синусоидално напрежение, както и отсъствието на електромагнитни и радиочестотни смущения. Именно това са системите, които с пълно право могат да се наричат “източници на непрекъсваемо захранване”. И това е така, тъй като те стабилизират мрежовото напрежение в непрекъснат режим, изправят го и отново го инвертират в променливо. Период от време за превключване от мрежа в захранване на батерии практически не е необходим. При този начин параметрите на изходното променливо напрежение към консуматора, като честота и стабилност на формата, са абсолютно независими от тези на захранващата мрежа.

Разликата между честотния инвертор в UPS и тези, които се използват за управление на ЕД (електродвигател), се състои в това, че в непрекъсваемото електрозахранване той работи с точна честота 50 Hz. Измененията на изходното напрежение се компенсират, като се регулира ширината на импулсите. По този начин то се стабилизира в строги граници.

На практика, това е UPS, който се използва за захранване на критично важна апаратура. Прилагат се предимно за отговорни потребители като производство на полупроводници, сървъри с бази от данни, телекомуникационни системи, медицинско и мрежово оборудване, прибори за автоматика, важни промишлени контролери за наблюдение и контрол и други.

И линейно-интерактивните, и активните непрекъсваеми електрозахранвания дават възможност за паралелно свързване с цел получаване на по-голяма мощност. Единственото изискване е те да са от един и същи тип и, разбира се, на една и съща компания-производител. По такъв начин е възможно постигането на мощности от порядъка на 5000 kW, и дори повече.

Основни елементи в конструкцията на UPS
Мрежовото напрежение се подава на входен филтър (EMI), който подтиска високочестотните съставки и пиковете, насложени върху синусоидалното напрежение. Следващ блок от структурата на непрекъсваемите токозахранващи системи е предпазната апаратура, обикновено изпълнена във вид на стопяеми предпазители. След тях веригата се разклонява, напрежение се подава и на вграденото зарядно устройство за акумулаторните батерии. Също така, напрежение се подава и към външните акумулаторни батерии. Следващият блок е прекъсвач, който изключва UPS от входната мрежа, ако захранващото го напрежение е извън границите на работния му диапазон. Следва преобразувател на променливо напрежение в постоянно (изправител) и схема за коригиране фактора за мощност (PFC). Тази специална схема позволява привеждането на формата на входния ток в съответствие с формата на входното напрежение. Известно е, че импулсните захранващи източници работят с електрически ток, който се отличава от синусоидалния ток. Поради това монтирането на схема за коригиране фактора на мощност се приема за целесъобразно при някои модели. След нея филтрираното и изгладено напрежение отново се преобразува чрез инвертор (DC/AC) в променливо с честота 50 Hz. Следващ блок от структурата на UPS е синусоидален филтър, след който чрез превключвател се подава на изхода на устройството.

При стойности на напрежението извън номиналните се включва акумулаторната батерия. Токът от нея преминава през предпазител и инвертор (DC/DC). Той е предназначен за повишаване на сравнително ниското напрежение от акумулаторната батерия (12- 72 V или 240 V) до ниво, подходящо за работа на изходния инвертор (DC/AC). В схемата обикновено се включват варистори (вентилни отводи) за защита от високоволтови импулси, имащи атмосферен или комутационен характер. Блокът за изключване от захранващата мрежа се реализира с прекъсвач (контактор), имащ съответните комутационни възможности. Изправителят и коректорът на мощност обикновено са изпълнени със съвременна елементна база и съдържат специализирани интегрални схеми за управление. Бустърните кондензатори имат значителен капацитет и обезпечават пиковото натоварване на инвертора. Товарните транзистори обикновено са IGBT, гейтовете на които се управляват от специализирани схеми (драйвери) посредством използване на оптрони за развръзка. Формирането на синусоидалното изходно напрежение се осъществява на базата на високочестотен метод. Потискането на нежеланите високочестотни съставки се осъществява във филтри с кондензатори и индуктивности. Добре е да се има предвид, че големите токове през транзисторите при промишлените модели са със стръмни фронтове и изводите им минават през феритови пръстени или по-сложни филтри.




Акумулаторните батерии
са основен източник на енергия при отпадане на мрежовото напрежение. В повечето съвременни модели непрекъсваеми токозахранващи системи се използват VRLA батерии. Необходимо е да се обърне сериозно внимание на живота им, защото цената на акумулаторната батерия би могла да достигне до една трета от стойността на UPS-а.
Зарядното устройство, използвано най-често от АБ, е импулсно. То осигурява стабилност на зарядния ток в широк диапазон на входното напрежение, който значително превишава работния диапазон на UPS при мрежово захранване. По-големите непрекъсваеми токозахранващи системи разполагат с модул за обмен на данни и изход за връзка с компютър - обикновено RS-232 или RS-485 порт и оптронна развръзка. Софтуерът, с който UPS работи, се доставя от производителя. Почти всички модели, предлагани на пазара, поддържат функцията Battery Guard, която следи състоянието на акумулаторната батерия. Както вече бе споменато, акумулаторната батерия е скъпа част от UPS-а и това е причината по отношение на нея да се залагат най-много тестове и да се осъществява непрекъснат мониторинг.

При смяна на акумулаторната батерия е необходимо да се спазват инструкциите на производителя. Добре е да се има предвид, че моделите до 1000 W са със съединител (куплунг), а моделите с мощности над 1400 W обикновено разполагат с два съединителя. Също така, слабото проискряване при свързване на куплунгите е нормално.
Моделите UPS от ново поколение поддържат функция за непрекъснат мониторинг състоянието на акумулаторната батерия, осигуряваща допълнителен анализ на товара, индикация на околната температура, защита от дълбок разряд, ограничаване на зарядния ток, автотест и др.


 

Дизеловите електрогенератори
Резервното електрозахранване в разнообразни обекти като офис-сгради, болници, промишлени предприятия, телекомуникационни центрове, хотели, болници, бензиностанции и жилищни сгради би могло да се подсигури и чрез използването на дизелови или газови електрогенератори. В много важни случаи се използва комбинация от UPS и дизелгенератор.

Дизеловите електрогенератори (ДЕГ), наричани още дизелгенератори (ДГ), представляват агрегати, генериращи електрически ток чрез преобразуване на отделената при изгарянето на гориво топлинна енергия в електрическа. Всеки дизелгенератор включва двигател с вътрешно горене (ДВГ) и електрически генератор (ЕГ). Малките преносими ДГ от порядъка на 1 kVA до 10 kVA могат да се монтират в бита, както и в малки магазини. По-големите с мощност 8 kVA - 30 kVA се използват за големи комплекси и цехове. Съоръженията с мощност до 2000 kVA са с промишлено приложение. Най-големите - 5 MW и повече, представляват малки електроцентрали. Функцията им е не само на резервни захранвания, но и на електропроизводствени мощности, подпомагащи електрическата мрежа в периоди на върхова консумация на електроенергия.
Сред режимите на работа на дизелгенераторите е т. нар. автоматично пускане. Използва се за ДГ, изпълняващи ролята на резервен източник, които се включват автоматично при изключване на централното захранване и съответно се изключват при възстановяване на основното захранване. В режим на автоматично пускане работят ДГ в болници и други приложения с високи изисквания по отношение непрекъсваемостта на електрозахранването. В подобни приложения ДГ се комплектоват със специален шкаф за автоматично включване на резервата (АВР) и автоматика за подзаряд на акумулаторите и подгряване на ДВГ. Естествено, съоръжението би следвало да разполага със система за стартиране, механизъм за установяване на оборотите на двигателя с вътрешно горене (ДВГ) и автоматичен регулатор на възбуждането (АРВ). Цялата автоматика е снабдена със система за блокировка, възпрепятстваща насрещно паралелната работа на ДГ с основното захранване.

Друг режим на работа е паралелната работа на дизелгенератора. Представлява едновременната работа на два или повече синхронизирани електроагрегата. Например, 8 ДГ по 500 kW, работещи в обща мрежа, която консумира 4000 kW, се включват и изключват в зависимост от необходимата мощност без друга външна мрежа.

Експлоатация и ремонт на ДГ
Дизеловите генератори обикновено се нуждаят от профилактичен ремонт след всеки 5000 часа работа. Добре е маслото да се сменя на всеки 100 часа работа. Мобилните ДГ се монтират върху рама с цел осигуряване на незначителни локални премествания със скорост, не по-голяма от 15 km/h или на ремарке/прицеп за по-дълги разстояния, със скорост до 60 km/h. Съществуват ДГ открито изпълнение и в кожух. Той би могъл да е шумозащитен или целогодишен. Както показва наименованието, целогодишният кожух е за работа на дизелгенератора на открити площи, при температура на въздуха от -15 до +40 °С. Разбира се, предлагат се и изпълнения ДГ за други външни температури. Подобни ДГ се доставят в допълнителен комплект с антикондензатен изсушител на намотките на генератора и подгревател на охлаждащата течност на ДВГ. Шумозащитният кожух се изработва от специални шумопоглъщащи материали, позволяващи шумът да намалее до 30 dB. За разширение на температурния диапазон на експлоатация и външна работа, ДГ се комплектоват с контейнер. При тях се осъществява подгряване и охлаждане на целия агрегат и той е практически защитен от всички външни въздействия. В контейнерите се монтира противопожарна сигнализация, система за пожарогасене и за контрол на достъпа.



 

 

ОЩЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМАТА

Интегрирана POS система за видеонаблюдение в магазините, вече е достъпна и за малкия бизнес!Фирмени статии

Интегрирана POS система за видеонаблюдение в магазините, вече е достъпна и за малкия бизнес!

Имате нужда от защита?! Решението е много лесно - Microinvest  търговски софтуер с интеграция на система за видеонаблюдение от Dahua.

Предимства на светодиодната технология в аварийното осветлениеТехнически статии

Предимства на светодиодната технология в аварийното осветление

LED осветлението е все по-предпочитана технология в редица обществени, търговски и индустриални приложения, в това число и в аварийното осветление. Това е обусловено от факта, че светодиодните осветители притежават някои характеристики, които ги правят подходящо решение за аварийни осветителни инсталации.

Повишаване на качеството на осветлението в търговски сградиТехнически статии

Повишаване на качеството на осветлението в търговски сгради

Повечето проекти, касаещи обновяване на осветлението в търговски сгради, са съсредоточени върху намаляване на енергопотреблението. Според данни от различни изследвания осветлението в тези обекти обикновено заема над една трета от разходите за електроенергия.

Решения за нискотемпературно отоплениеТехнически статии

Решения за нискотемпературно отопление

При употребата на нискотемпературно централно отопление е особено важно да се постигне правилно управление на потребителско ниво, за да може да се гарантира и точната степен на охлаждане на топлоподаването. Ниската температура на подаване сама по себе си не представлява голям проблем за термостатичното управление на радиатора.

Подобряване на енергийната ефективност чрез системи за сградна автоматизацияТехнически статии

Подобряване на енергийната ефективност чрез системи за сградна автоматизация

Сградите са сред най-големите консуматори на електроенергия в наши дни. Годишно те потребяват около 40% от използваното електричество в глобален план и притежават огромен потенциал за икономии на енергия.

Електроинсталации в болнициТехнически статии

Електроинсталации в болници

Основна задача на всяко болнично заведение е да осигурява висококачествени услуги и непрекъсната грижа за пациентите. За изпълнението на тази мисия се грижат множество комплексни системи, голяма част от които изискват сигурно, надеждно и непрекъснато електрозахранване.

Пожарна безопасност на резервно и аварийно електрозахранванеТехнически статии

Пожарна безопасност на резервно и аварийно електрозахранване

При все по-нарастващата зависимост на всички сектори на живота от електрическа енергия, много сгради се нуждаят от незабавно резервно електрозахранване в случай на прекъсване на нормалното, при пожар, наводнение или друго природно бедствие. Може да е необходимо електрозахранване, за да се стартират системите за безопасност на живота, за да се поддържа непрекъсваемостта на производствения процес или за подпомагане на спасителните и следствени действия.

Енергийно ефективни инсталации в Сити КлиникПроекти, реализации

Енергийно ефективни инсталации в Сити Клиник

Една от най-новите и модерни многопрофилни болници в София Сити Клиник бе открита през декември 2012 г. Реализацията на проекта, която включва смяна в предназначението на съществуваща сграда до пълната й преработка в МБАЛ с ДКЦ Сити Клиник, и всички фази от проектиране до получаване на разрешение за ползване, отнема 10 месеца и 4 дни.

 

Уеб дизайн от Ей Ем Дизайн. Списание ТД Инсталации. TLL Media © 2018 Всички права запазени. Карта на сайта.

Top