Ефектите от използването на UPS Ние подобряваме качеството на вашата енергия и спестяваме пари!

Ефекти и необходимост от използването на UPS и генераторни комплекти за безопасност на храните при клиентите

Загубите на напрежение могат да причинят значителни щети, когато поради намаляване на напрежението и относително голяма продължителност настъпи обезвреждане на контактори или релета с ниско напрежение, което води до краткотрайни прекъсвания.

Краткосрочните прекъсвания могат да бъдат резултат от AAR операции в мрежи със средно или ниско напрежение и RAR в мрежи с високо напрежение.

Пренапреженията от мълнии и дефектите на изолацията водят до значителен брой краткосрочни пропуски и прекъсвания в електропреносната мрежа, така че чувствителните към тези смущения рецептори могат да причинят неприемливи щети.

Текущите решения се основават на отделно доставяне на критични приемници (чувствителни към пропуски и краткосрочни прекъсвания) и такива, при които могат да се приемат относително ниски щети.

Разделянето на двата типа приемници трябва да се извършва внимателно, тъй като реализацията на непрекъсваеми източници включва значителни разходи.

Критичните приемници се захранват от електрическата мрежа чрез специфично оборудване (UPS - непрекъсваемо захранване), което съхранява енергия и я връща по време на прекъсването. Използват се предимно два вида такова оборудване:

с химическо съхранение на енергия (електрически акумулатори);
с динамично акумулиране на енергия (механичен волан).

UPS оборудването обикновено е собственост на потребителя и осигурява непрекъсваемо захранване за критични приемници.

Осъществяването на непрекъсваемо захранване обаче може да се замисли и като услуга, която доставчикът на електроенергия може да предостави на потребителя и в този случай инсталациите за UPS са собственост на доставчика.

Понастоящем UPS се използват като резервни източници за критични задачи, чието време за трансфер трябва да бъде много кратко или нулево. UPS статичните системи често се използват в диапазона от 200VA до 50 kVA (еднофазни) и от 10 kVA до 4000 kVA (трифазни) в допълнение към осигуряването на резервен източник, в случай на прекъсване на електрозахранването, UPS също се използват за местно подобряване на качеството на електроенергията. Ефективността на UPS е много добра, като енергийните загуби са между 3% и 10% в зависимост от броя на използваните преобразуватели и вида на батерията .

Приемниците на потребителите от гледна точка на непрекъснатостта на захранването са разделени в три категории:

стандартни приемници;
преференциални приемници (приемници, които приемат кратки прекъсвания);
критични приемници (които изискват непрекъснатост в захранването, които не приемат никакво прекъсване; тази категория включва сървъри, касови апарати, компютри, съответно различни технологични процеси);

Модернизацията и сложността на технологичните процеси изискват приемственост в доставката на електроенергия и особено поради критични приемници, така че потребителите на електроенергия и особено големите потребители (съгласно стандарта за ефективност за електроразпределителната услуга) трябва да осигурят приемственост в захранването в случай на прекъсване на електрозахранването със собствени средства (UPS, GrupElectrogen) .

По искане на потребител с одобрена мощност най-малко 100 kVA, разпределителният оператор е длъжен съгласно стандарта за изпълнение да договори включването в договора за разпределение на специални разпоредби относно непрекъснатостта на електрозахранването и техническото качество на електричеството.

Когато възникне прекъсване преди критичните потребители (съответно трансформаторната станция, (фиг. 1)) прекъсвачът автоматично изключва захранването от разпределителния оператор, UPS остава в експлоатация и чрез автоматизация от изчезването на напрежението, стартира резервния блок (генераторен комплект), който осигурява непрекъснатост на захранването за всички приемници, което изисква непрекъснатост на захранването, докато захранването се върне.

В ситуацията, когато поради излишъка на реактивна енергия в разпределителната мрежа напрежението се увеличава с повече от 10% от номиналната стойност (съответно над 450 V) и автоматиката изключва основното захранване от мрежата, стартира генератора, който би могъл да работи много дълго време. . (Фиг. 1).

Прекъсванията на електрозахранването са изключително често срещани при големите потребители, причинявайки сериозни щети на потребителя, нарушаване на технологичния процес, водещо до много високи разходи по отношение на производствения капацитет и изхвърлените материали.

Наложително е да се предоставят на потребителя собствени, технологични или енергийни решения, включително източник на намеса, за да се избегнат нежелани събития в случай на прекъсване на електрозахранването. .

По-долу е даден детайл за работата и техническите свойства на резервните източници за лимонени натоварвания, съответно специфично UPS оборудване .

Всяко статично UPS се състои от следните основни функционални части:

токоизправител, който има ролята да трансформира алтернативното електричество в непрекъснато електричество, необходимо за зареждане на батерията и захранване на инвертора;
набор от акумулатори (устойчиви на киселини в конструкцията) и акумулатор на енергия;

инвертор (статичен преобразувател), способен да преобразува непрекъснато електричество в стабилизирано и филтрирано алтернативно електричество, необходимо за захранване на потребителите;
превключвател за статичен байпас за превключване на UPS изхода от мрежата към инвертора и обратно.

Фиг. 2 Блок-схеми на критичен приемник:

а) захранване от електрическата мрежа; б) UPS захранване .

Съгласно стандарта IEC/EN 62040-3 UPS се класифицират според конструктивния тип (топология) между категориите:

Пасивни UPS (пасивни - в режим на готовност);
Интерактивен UPS (линия - интерактивен);
UPS с двойно преобразуване .

Преди това пасивните UPS се наричаха "офлайн" UPS.

Името на тази топология идва от факта, че източникът на напрежение е "в готовност" и доставя на потребителя батерията през инвертора само в случай на падане на мрежовото напрежение. Тези видове UPS имат предимствата на ниска цена и ниски експлоатационни смущения. .

Основните недостатъци са, че няма електрическа изолация между мрежата и потребителя, тя не предпазва потребителите от смущения в електрозахранването, не е в състояние да елиминира вариациите на напрежението и честотата (оттук и алтернативното наименование на зависимия от напрежението и честотата UPS VFD - Voltage и честотно зависими), както и факта, че те имат относително дълго време на превключване (около 4 ms), което понякога може да засегне по-чувствителните потребители.

Блоковата схема на такъв пасивен UPS в двата режима на работа е показана на фигура 2.

Фиг. 3 Блокови схеми на интерактивен UPS тип VI

а) когато захранване от електрическата мрежа; б) когато основното захранване е прекъснато

Фиг. 4 Блокови работни схеми на UPS с двойно преобразуване (VFI) - а) при наличие на мрежово напрежение; б) при липса на основно захранване

Интерактивните UPS вместо отделен токоизправител, инвертор, мрежов филтър и модули на регулатора на напрежението съдържат един блок токоизправител/инвертор, който работи непрекъснато (стига да има мрежово напрежение) и който е свързан в успоредно на товара.

Блокът токоизправител/инвертор също има ролята на зареждане на батерията. Блокът токоизправител/инвертор също е оборудван с вериги за филтриране на шума и регулиране на изходното напрежение (оттук и алтернативното име на независими от напрежението UPS .VI - Независими от напрежението .

Фиг. 5 Форми на кривата на напрежение и ток, стойности на активна, реактивна и привидна мощност, коефициент на мощност и хармоничен спектър, определени за 1400 kVA UPS с компютър (настолен компютър) + CRT монитор като товар.

Фиг. 6 Форми на криви на напрежение и ток, стойности на активна, реактивна и привидна мощност, коефициент на мощност и хармоничен спектър, определени за 30 kVA UPS (MGE UPS SYSTEMS продукт), обслужващи част от компютърното оборудване в банка.

Принципът на работа е практически идентичен с този на пасивните UPS, но осигурява по-добро качество на захранването. Те обикновено са оборудвани с автоматични регулатори на напрежението (AVR) - автоматичен регулатор на напрежението, който следи входното напрежение. Когато излезе от добре установен обхват, контролерът увеличава или намалява изходното напрежение на UPS.

Ако захранващото напрежение падне под нивото, прието от регулатора, източникът превключва потребителя към батерии, докато входното напрежение се върне в приетия диапазон.

Тези видове UPS имат предимствата на ниска цена, ниско ниво на смущения в режим на готовност, факта, че изправителят/инверторът винаги е свързан последователно, като постоянно захранва потребителя, както и по-високата степен на намеса от пасивните UPS.

Основните недостатъци на този тип UPS са липсата на електрическа изолация на потребителя от мрежата, липсата на възможност за премахване на вариациите в изходната честота, ниска защита срещу удари на напрежението и лоша ефективност при нелинейни товари.

Двойните преобразуващи UPS имат инвертора, свързан последователно, поставен между захранващата мрежа и изхода, електрическият ток, който захранва товара, преминава постоянно през него.

При нормална работа натоварването се подава посредством веригата токоизправител-инвертор, която извършва двойно преобразуване: променливо напрежение - директно напрежение (t.a. - tcc.) и, съответно, пряко напрежение - променливо напрежение (t.c. - t.a.).

Когато мрежовото напрежение излезе от предписаните параметри или изчезне, UPS преминава в режим на съхранена мощност, като продължава да захранва батерията чрез инвертора. Работата в този режим продължава, докато мрежовото напрежение има желаните параметри, след което UPS се връща към нормална работа.

Като цяло с тази топология има статичен байпас (често наричан още статичен превключвател). Позволява прехвърляне на товара без прекъсване на алтернативно захранване (обикновено цялото захранване); прехвърлянето се извършва в ситуации като неизправност на UPS, преходни явления в мрежата, претоварвания или разреждане на батерията .

Блоковата схема на такъв UPS с двойно преобразуване в двата режима на работа, при наличие на мрежово напрежение а) и б) при липса на мрежово напрежение е показана на фигура 4.

UPS с двойно преобразуване имат редица важни предимства:

товарът е трайно защитен от инвертора;
има електрическо отделяне на товара от мрежата с променливо напрежение, което осигурява защита срещу смущения като пренапрежения, електрически смущения или удари;
работи при важни вариации на входното напрежение и осигурява добра стабилизация на изходното напрежение;
осигурява много добра стабилизация на изходната честота и дава възможност за използване на UPS като честотен преобразувател;
времето за превключване е много кратко (прехвърлянето на товара е практически мигновено) .

Недостатъкът на тези UPS е високата цена. UPS с двойно преобразуване се използват в повечето ситуации, когато е необходимо да се доставят чувствителни потребители или с по-висока мощност (над 10 kVA).

UPS (независимо от техния тип или размер) базират работата си на устройства, наречени обща силова електроника. При липса на адекватни мерки за смекчаване, този тип оборудване е един от най-известните източници на електромагнитно замърсяване. .

Фигури 5 и 6 показват резултатите от измерванията, извършени на два UPS с различна мощност, което свидетелства за силна деформация на тока и неговото много богато хармонично съдържание .

И в двата случая се наблюдава повишена стойност на хармониците от ранг 3 и ранг 5, на фигура 5 хармоника от ранг 3, представляваща 50% спрямо основната, а 5-та хармоника представлява 35%, спрямо основната.

Последиците от прекъсването на напрежението за потребителя често водят до прекратяване на производствения процес, процес, който се възобновява по-късно след добър период от време.

Всяко прекъсване от няколко секунди може да стагнира технологичния процес на потребителите от няколко минути до няколко часа, така че е абсолютно необходимо потребителят на електроенергия да има запаси за непрекъснато захранване за критични приемници, а именно: UPS, генераторни комплекти.