Dynamiczne systemy zasilania gwarantowanego - bezpieczeństwo i ekonomia w zasilaniu

Transkrypt

1 Dynamiczne systemy zasilania gwarantowanego - bezpieczeństwo i ekonomia w zasilaniu Daniel Walkowiak Duże ośrodki przetwarzania danych oraz złożony charakter procesów produkcyjnych w nowoczesnym przemyśle i rosnący stopień automatyzacji sprawiają, że kwestia niezawodnego zasilania w energię elektryczną stała się ważna jak nigdy dotąd. Niezawodne zasilanie w energię elektryczną znaczy obecnie więcej niż tylko zastosowanie konwencjonalnego systemu zasilania bezprzerwowego - UPS (ang. uninterruptible power supply). Kondycjonowanie energii elektrycznej w celu utrzymania jej jak najwyższej jakości jest w dzisiejszych zastosowaniach co najmniej tak samo istotne, jak tradycyjna ochrona przed przerwami w dopływie energii z sieci zasilającej. Służą do tego urządzenia określane w języku angielskim nazwą Premium Power. Niektóre procesy biznesowe są bardzo wrażliwe na pogorszenie jakości zasilania, np. obecność składowych harmonicznych czy też bardzo krótkie zaniki napięcia, rzędu kilku milisekund. Źródła tych zakłóceń mogą znajdować się zarówno w sieci zasilającej energetyki zawodowej (szczególnie w dobie liberalizacji i deregulacji rynku energii, gdy podstawowym parametrem energii elektrycznej będzie jej koszt, a niekoniecznie jakość) lub też wewnętrznie, w ramach własnej infrastruktury technicznej odbiorcy energii. Skutki zakłóceń w zasilaniu to przestoje i wynikające stąd istotne straty, spowodowane m.in: - ograniczonym dostępem do usług i danych, utratą danych, brakiem komunikacji, - całkowitym wstrzymaniem procesów produkcyjnych, - obniżeniem jakości produktu końcowego, - niedotrzymaniem zobowiązań terminowych, - przerwami w produkcji (np. uciążliwe czyszczenie), - stratami produkcji, - uszkodzeniem urządzeń, - zanikiem funkcji czy bezpieczeństwa. Obniżenie jakości procesu biznesowego lub nawet gorzej - jego zatrzymanie wskutek niewłaściwej jakości zasilania - nie powinno być złem koniecznym, z którym trzeba się pogodzić. Należy raczej zastanowić się nad przedsięwzięciami, jakie należy podjąć, aby nie ponosić strat z powodu zakłóceń zasilania. Daniel Walkowiak - RWĘ Solutions Polska Sp. z o.o. Jak wykazały badania, w sieciach energetyki dystrybucyjnej krajów europejskich praktycznie codziennie zdarzają się zakłócenia trwające dłużej niż 10 milisekund, zagrażające lub znacząco utrudniające funkcjonowanie ośrodków obliczeniowych i zakładów przemysłowych. Ponad 60% wszystkich awarii sieci zasilających trwa dłużej niż 100 milisekund i tylko 2% dłużej niż 10 sekund. W krajach, w których energetyka dystrybucyjna znajduje się jeszcze w fazie rozwoju, statystyki wykazują, że zakłócenia w zasilaniu występują jeszcze częściej i trwają dłużej. Istnieją efektywne urządzenia i rozwiązania techniczne ukierunkowane na poprawę jakości zasilania, dobrze dopasowane do potrzeb odbiorcy, optymalizujące poniesione nakłady i zapewniające krótki okres zwrotu. Badania specyfiki odbiorców energii elektrycznej w krajach wysoko rozwiniętych pokazują, że poprawa jakości i pewności zasilania całego procesu lub też zakładu jest rozwiązaniem znacznie bardziej efektywnym niż ochrona poszczególnych urządzeń czy maszyn. Rodzaje zakłóceń w dostawie energii elektrycznej i sposoby ochrony przed ich skutkami Zakłócenia w zasilaniu odbiorników energii elektrycznej mogą być zarówno liczne, jak i niespodziewane. Można je podzielić na 3 kategorie: / Długotrwałe przerwy w zasilaniu (całkowity zanik zasilania, tzw. blackouty) Przy tego typu totalnych awariach utrata zasilania z sieci musi być pokryta przez źródło rezerwowe przez minuty, godziny lub nawet dni. Jest to klasyczne zastosowanie systemu awaryjnego zasilania. Zwykle wykorzystuje się do tego celu agregaty prądotwórcze, czyli prądnice lub generatory synchroniczne, napędzane najczęściej silnikami Diesla lub turbinami gazowymi, które przejmują obciążenie przy zaniku zasilania z podstawowego źródła. / Krótkotrwałe przerwy w zasilaniu (np. w wyniku zwarć i wyładowań atmosferycznych) Krótkie przerwy w zasilaniu to najczęściej krótkotrwałe zapady napięcia lub głębokie wahania napięcia. Najnowsze statystyki pokazują, że trwają one na ogół nie dłużej niż 3 sekundy, co stanowi ok. 97% wszystkich zakłóceń. Ochrona przed nimi to również obszar aplikacji UPS. W takich sytuacjach zwykle zabezpieczamy się, stosując baterie akumulatorowe do podtrzymania zasilania. / Obniżenie jakości parametrów energii elektrycznej (przysiady napięcia, piki napięcia, obecność składowych harmonicznych, obniżenie napięcia, migotanie, zmiany częstotliwości) 30 WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12

2 INFO. CJE Ochrona przed skutkami pogorszenia jakości parametrów energii elektrycznej to stosowanie rozwiązań i urządzeń zapewniających nieustanne wspomaganie podstawowego źródła zasilania, czyli sieci zasilającej, w łagodzeniu wszelkich zakłóceń (tzw. kondycjonowanie energii). Zwykle zakłada się, że odbiorca energii elektrycznej nie powinien zauważyć, że nastąpiło zakłócenie w zasilaniu. W trakcie przejścia zasilania z pracy podstawowej do pracy UPS, jakość energii elektrycznej nie powinna ulec pogorszeniu. Systemy poprawy jakości i pewności zasilania są dostępne w dwóch podstawowych technologiach: statycznej i dynamicznej. Statyczny system UPS Dynamiczny system UPS (bez przetwarzania elektromechanicznego), tworząc efektywny transformator wirujący". W porównaniu do statycznego, klasycznego transformatora, wirnik maszyny z wytworzonym przezeń polem magnetycznym i klatką tłumiącą pozwala na regulację napięcia, korekcję współczynnika mocy i skuteczne tłumienie składowych harmonicznych. Sprawność aż do 97,5% zapewnia niskie koszty ruchowe. Kompaktowa konstrukcja obniża koszty utrzymania i konserwacji oraz znacząco poprawia niezawodność maszyny, w porównaniu do rozwiązania z oddzielnym silnikiem i generatorem. Transformator wirujący" jest najnowszym osiągnięciem współczesnego poziomu wiedzy i techniki w systemach zasilania gwarantowanego dużych mocy. Zasada konstrukcyjna dynamicznych systemów UPS sprawia, że są one doskonale dostosowane do pokrywania długotrwałych przerw w zasilaniu, kiedy wał zespołu synchronicznego M/G zostaje fabrycznie sprzęgnięty z silnikiem Diesla lub turbiną gazową, za pomocą elastycznego sprzęgła elektromagnetycznego. Sztuczna sinusoitfa generowana przez energoelektronikę: tyrystory lub IGBT"s flsolateri Gate Bipolar Transistors), w połączeniu z zewnętrzną baterią akumulatorów. Moc jednostkowa do 600 kva Porównanie różnych technologii UPS Naturalna sinusnida generowana przez nowoczesny zespół maszyny synchronicznej w połączeniu z energoelektroniką i dodatkowym zewnętrznym zasobnikiem energii Moc jednostkowa do 1600 kva System UNIBLOCK R(D) z podtrzymaniem bateryjnym Koncepcję dynamicznego systemu UPS bateryjnego, typu UNIB- LOCK-R, przedstawiono na rysunku. Taki układ zasilania gwarantowanego Premium Power ma wiele zalet w rozwiązaniach dużych centralnych stacji UPS. Dynamiczne systemy UPS i Diesel UPS Przy układach zasilania gwarantowanego dużych mocy, dla obiektów wymagających bardzo dobrej jakości energii elektrycznej, stosuje się powszechnie w krajach wysoko rozwiniętych rozwiązania dynamiczne, na bazie silnika i generatora synchronicznego, zapewniając tym samym zasilanie o potwierdzonej jakości i niezawodności.» Eliminacja zawóceń zasilania ze strony sieci Kontrola zakłóceń ze strony odbiorów» Naturalnie generowana sinusoida, galwaniczna separacja» Maksimum niezawodności ruchowej. MTBF > h " Minimum kosztów mchowych, sprawność do 97% Sinusoidalnyprąd wejściowy P F >0,96,THD<2% Łącznik tyrystorowy - UNIBLOCK: bezpośr. zasilanie z sieci redundancja: pr0stownik,falownik Bateria wspomaga zasilanie podczas zakłóceń Mieobciąźone łożyska prowadzące System wentylacji Łożysko główne Wzbudzenie bezszczetkowe Uznojenie silnika Uzwojeniu silnika i generalna Hę wspólnym statorze rotor 2 uzwojeniem tłumiącym r\ Pionowa aranżacja dla niskiego obciążenia łożyska Silnik rozruchowy Zespół synchroniczny M/G UNIBLOCK \7 Napięcie generatora ijente wzbudzania ffialks Itarniaca Nowatorskie podejście do zasad dynamiki doprowadziło do skonstruowania unikatowej maszyny: kombinacji silnika i generatora synchronicznego we wspólnej obudowie. Uzwojenia generatora i silnika wzajemnie się przeplatają, umożliwiając przepływ energii między uzwojeniami we wspólnym statorze, na zasadzie bezpośredniego sprzężenia magnetycznego System UNIBLOCK R (moc dynamiczna) Podstawowe cechy tego systemu, przedstawione poniżej, wyróżniają go spośród innych konwencjonalnych systemów UPS z podtrzymaniem bateryjnym: Niska impedancja źródła, brak konieczności stosowania filtrów oraz kondensatorów przy uzyskiwaniu napięcia. Nawet przy nieliniowych odbiorach napięcie wyjściowe jest praktycznie idealne, porównywalne z jakością napięcia bezpośrednio na zaciskach generatora w elektrowni (statyczne UPS-y wykorzystują filtry i kondensatory). Korzyści: brak efektu rezonansu, brak kondensatorów i brak dodatkowych wentylatorów, które mają ograniczoną żywotność (kondensatory 3-10 lat, wentylatory 4-6 lat). Pozwala to na uniknięcie kosztów związanych z wymianą oraz oczekiwanymi awariami systemu. Współczynnik szczytu bez ograniczeń (dopuszczalny współczynnik szczytu dla statycznych UPS-ów wynosi 2-3). Korzyści: czysta fala sinusoidalna, nawet podczas łączenia krytycznych obciążeń. WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12 31

3 Duża moc zwarciowa, nawet przy pracy bateryjnej, prąd zwarciowy generowany przez zespół M/G o wartości do 14 x / pozwala na szybkie i selektywne wyłączenie obwodów, w których wystąpiło zwarcie, nie powodując przejścia UPS na pracę by-pass (statyczne UPS-y mają ograniczenie prądu zwarcia do 3 x I n ). Korzyści: minimalne zakłócenia pracy sieci komputerowej z powodu zwarć na odpływach. Praca bez zniekształcania sieci zasilającej, nawet podczas zasilania z agregatu prądotwórczego. Nie ma żadnych wyższych harmonicznych wysyłanych do sieci zasilającej, prąd na wejściu ma formę sinusoidalną dla normalnego trybu pracy. W większości statycznych UPS-ów współczynnik odkształcenia prądu wejściowego, tzw. THD wynosi 11-35%. Korzyści: nie występują zakłócenia w pracy UPS-ów i zasilanych urządzeniach informatycznych pochodzące od nie zabezpieczonych odbiorów (komputerowe monitory ekranowe, ściemniacze oświetlenia, układy sterowania klimatyzacji itp.). Brak poboru mocy biernej przy normalnym trybie pracy. Oznacza to, że można zrezygnować z kompensacji mocy biernej (statyczny UPS charakteryzuje się współczynnikiem mocy ok. 0,8, co oznacza, że pobór prądu biernego stanowi do 60% prądu znamionowego). Korzyści: wymierne oszczędności w zakresie kosztów. Bardzo duża niezawodność - średni czas między awariami (ang. MTBF mean time between failures) rzędu godzin. Ze względu na małą ilość komponentów układu dynamicznego UPS i jego wewnętrzną redundancyjną ścieżkę mocy, może być porównywalny tylko ze statycznym systemem UPS z redundancją równoległą. Korzyści: bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa i pewności zasilania, wymierne oszczędności. Bezproblemowa praca w układzie równoległym i/lub z redundancją przy dowolnej liczbie zespołów, dzięki samoczynnej, automatycznej zdolności synchronizacji (statyczne UPS-y przy pracy równoległej wymagają złożonych układów regulacji). Korzyści: łatwość rozbudowy układu, bez utraty bezpieczeństwa i bez dodatkowych nakładów. Praca chroniąca baterie akumulatorowe: w normalnym trybie pracy nie występuje obciążenie baterii prądem zmiennym (prąd ładowania prostownika nie przenosi, poza prądem stałym ładowania, składowych prądu zmiennego falownika z wyższymi harmonicznymi), bezwładność masy wirującej zespołu synchronicznego M/G koryguje i wygładza drobne zakłócenia zasilania. Korzyści: oszczędności w wyniku wydłużonej trwałości baterii (nawet do 3 lat). Wysoka sprawność. Współczynnik sprawności do 97% (zarówno przy pełnym, jak i częściowym obciążeniu) minimalizuje straty biegu jałowego. Korzyści: niskie koszty eksploatacji. Pełna separacja galwaniczna: odbiorniki są chronione od pików występujących w sieci zasilającej, od wyższych harmonicznych i przebiegów nieustalonych, zapewnione jest symetryczne obciążenie sieci zasilającej, nawet dla pełnej asymetrii obciążenia. Korzyści: wyjątkowa jakość i pewność zasilania. System UNIBLOCK R może być tak skonstruowany, aby pokrywać długotrwałe przerwy w zasilaniu. W takim układzie zespół synchroniczny M/G nie znajduje się w szafie rozdzielczej, ale jest fabrycznie sprzężony z silnikiem Diesla i umieszczony na wspólnej ramie posadowczej w układzie horyzontalnym. Poniżej przedstawiono koncepcję dynamicznego systemu Diesel UPS bateryjnego, typu PILLER UNDBLOCK-RD. UNIBLOCK UB-R UNIBLOCK MIG l Jeden dostawca UPS i zespołu generatorowego Idealne wzajemne dopasowanie l Zespół generatorowy bez przewymiarowania i Minimalne koszty ruchowe, sprawność do 97% Szafa zasilająca-adbicrcza z prostownikiem i falownikiem => Łatwość instalacji => Niezawodność =» Oszczędności => Oszczędności UNIBLOCK-RD (długotrwały UPS z zasilaczem rezerwowym Diesla) Moce znamionowe urządzeń są w zakresie od 150 do 1100 kva (UNIBLOCK R), praca równoległa dwu lub więcej systemów zwiększa moc całkowitą systemu i/lub redundancję do 20 MVA. System UNIBLOCK T(D) z kinetycznym zasobnikiem energii Stosowanie baterii akumulatorowych często wiąże się z pewnymi niedogodnościami: - niemożliwe do przewidzenia efekty starzeniowe oraz trudności z monitorowaniem dużych układów baterii wpływają na niezawodność całego systemu zasilania gwarantowanego, - procesy starzeniowe baterii (a więc i niezawodność) w dużej mierze zależą od temperatury baterii; często baterie wymagają do właściwej eksploatacji pomieszczeń klimatyzowanych, co zwiększa koszty inwestycyjne całej instalacji, - czasochłonna i kosztowna konserwacja, - kosztowna utylizacja i recykling starych baterii, - duże powierzchnie na akumulatornie wiążą się z dodatkową infrastrukturą. Prostym sposobem ominięcia tych niedogodności i potencjalnego ryzyka awarii systemu zasilania gwarantowanego jest wyeliminowanie baterii akumulatorów. Główne elementy systemu UNIBLOCK-T to: - zespół maszyny synchronicznej M/G, - dławik sprzęgający, - kinetyczny zasobnik energii, połączony z generatorem synchronicznym za pomocą dwukierunkowego konwertera tyrystorowego. 32 WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12

4 Połączenie elektryczne pomiędzy siecią zasilającą a odbiorami realizowane jest wyłącznie przy użyciu łączników mechanizmowych, bez dodatkowych rozwiązań energoelektronicznych. Łącznik szyny obejściowej umożliwia zbocznikowanie całego systemu UPS dla celów serwisowych. UNIBLOCK-T (struktura systemu) Sieć ę ^Automatyczny By-pass POWERBRIDGE SCR Konwerter dwukierunkowy UNIBLOCK MK3? Odbiory Kinetyczny zasobnik energii (system koła wirującego), tzw. flywheel, jest zaprojektowany do mostkowania krótkotrwałych przerw w zasilaniu lub podtrzymania szybkiego rozruchu silnika Diesla. Jego drugie zadanie to ciągłe wspomaganie podstawowego źródła zasilania i łagodzenie wszelkich innych zakłóceń, czyli aktywna poprawa jakości energii elektrycznej (tzw. kondycjonowanie). Łożysko magnetyczne Łożysko górne Osłona łożyska Wirujący prostownik Rozrusznik Osłona łożyska UNIBLOCK-T (kinetyczny zasobnik energii POWERBRIDGE) Parametry techniczne: - zasób energii netto 16.5 MWs -moc we/wy 1650 WW - prędkość ^ 3300 obr./rnin. - masa całkowita 6000 kg - masa rotora 2900 kg - straty biegu jałowego 10 kw - automatyczne smarowanie - trwałość eksploatacyjna łożysk: 8 lat Cechy: - wypełnienie helem - wspomaganie magnetyczne - łożyska redundancyjne Wyjście AC: -stabilne napięcie - stabilna częstotliwość niezależnie od prędkości koła wirującego Konstrukcja koła wirującego wolnoobrotowego pozwala na przepływ energii po łączach DC w obu kierunkach. W trakcie prawidłowej pracy sieci zasilającej koło wirujące jest w sposób ciągły doładowywane energią pobieraną z systemu poprzez zespół synchroniczny M/G. Podczas awarii zasilania z sieci koło wirujące zapewnia przepływ energii do obciążenia poprzez wspomniany zespół M/G. Ten unikatowy system najwyższej klasy zapewnia czasy ładowania i rozładowania trwające od 17 sekund, nawet do 2 minut (czas ten jest zależny od obciążenia wnoszonego przez odbiory). Jest to również czas całkowicie wystarczający do przeprowadzenia rozruchu spalinowego silnika wysokoprężnego, mogącego przejąć napęd UPS w przypadku długotrwałego zaniku napięcia w sieci zasilającej. Pozwala to również uniknąć częstych, niepotrzebnych rozruchów silnika spalinowego, zanieczyszczających środowisko i prowadzących do jego nadmiernego zużycia. W układzie, kiedy zespół prądotwórczy stanowi podzespół dynamicznego UPS-u, producent systemu zapewnia idealne wzajemne dopasowanie. Dwukierunkowy przepływ energii przez łącze DC pomiędzy kołem wirującym a synchronicznym zespołem M/G oraz szybki system monitoringu i sterowania umożliwiają również stosowanie turbin gazowych, przy ich wolnej charakterystyce dynamicznej. Dławik sprzęgający stanowi połączenie pomiędzy generowanym napięciem wysokiej jakości i obciążeniem. Jednocześnie dławik rozprzęga obciążenie i podstawowe źródło zasilania. Precyzyjnie zrównoważony układ sprzęgający kompensuje wszystkie zakłócenia przychodzące z sieci zasilającej, zabezpieczając przed pojawieniem się ich po stronie odbiorów. Harmoniczne prądy obciążenia i moc bierna wprowadzane do obwodu przez odbiory nie są przekazywane do sieci zasilającej, lecz w pełni dostarczane przez zespół maszynowy UNIBLOCK. Specjalna konstrukcja układu sprzęgającego zapewnia szeroki zakres napięć wejściowych i ogranicza prądy wsteczne płynące do sieci zasilającej do mniej niż podwójnej wartości prądu znamionowego. UNIBLOCK-T (dławik sprzęgający - charakterystyka) Odbiory Tłumienie harmonicznych prądu od odbiorów do sieci i vice versa Tłumienie harmonicznych napięcia z sieci do odbiorów Szeroki zakres wahań napięcia na wejściu przy stałym napięciu na wyjściu Ograniczane prądu zwarciowego sieci Dynamiczny system UPS typu UNIBLOCK T, niekonwencjonalny, z kinetycznym zasobnikiem energii, charakteryzuje się tymi samymi walorami techniczno-eksploatacyjnymi co zaprezentowany wcześniej system UNIBLOCK-R. Dodatkowym atutem jest wyeliminowanie baterii akumulatorów. Kinetyczny zasobnik energii jest korzystną alternatywą w systemach zasilania gwarantowanego dużych mocy, w rozwiązaniach centralnych stacji UPS. Zalety systemu UNIBLOCK-T: - większa niezawodność, wpływająca na całkowitą niezawodność systemu, MTBF > 1,3 min godzin, - mniejsza powierzchnia systemu, większa gęstość" mocy, - bardzo długi okres eksploatacji - ponad 20 lat, - zdolność absorbowania mocy zwrotnej do stabilizacji wahań napięcia i częstotliwości, - przystosowanie do pracy przy wysokiej temperaturze otoczenia, bez wpływu na osiągi. System UNIBLOCK-T może również być tak skonstruowany, aby pokrywać długotrwałe przerwy w zasilaniu. W takim układzie zespół synchroniczny M/G nie znajduje się w szafie rozdzielczej, ale jest fabrycznie sprzężony z silnikiem Diesla i umieszczony na wspólnej ramie posadowczej w układzie horyzontalnym. WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12 33

5 UN1BLOCK-T, HOOkYA System koła wirującego POWERBRIDGE Poniżej przedstawiono koncepcję dynamicznego systemu Diesel UPS bezbateryjnego, typu PILLER UNIBLOCK-TD. W zespole maszyny synchronicznej M/G systemu UNIBLOCK-T uzwojenia silnika i generatora są przeplecione ze sobą we wspólnym statorze. Jeśli system UNIBLOCK-T jest napędzany bezpośrednio przez zespół spalinowego silnika wysokoprężnego, oba uzwojenia generują napięcie i mogą zostać obciążone zasilaniem odbiorów w zakresie swoich mocy znamionowych. Uzwojenie generatora zasila odbiory krytyczne bez przerwy w dopływie energii elektrycznej (standardowa funkcja systemu UPS). Uzwojenie silnikowe wykorzystane do pracy generatorowej może zasilać mniej krytyczne odbiory, takie jak systemy oświetlenia, klimatyzacji lub napędy wind. Uzyskany w ten sposób dodatkowy generator może dostarczyć napięcie na szyny zbiorcze zasilania zapasowego w ciągu kilku sekund. - reflunsancja awara To rozwiązanie techniczne dodatkowo wspomaga ogólną sprawność układu w porównaniu do klasycznych systemów UPS z oddzielnym źródłem zasilania awaryjnego. Uzwojenie silnikowe może zatem dostarczać pełną moc znamionową całkowicie niezależnie od uzwojenia generatorowego. Oba uzwojenia dostarczają napięcie przemienne o najwyższej jakości, dzięki naturalnej generacji przebiegów sinusoidalnych. Zalety takiego systemu Diesel UPS to: - nielimitowany czas podtrzymania zasilania podczas długotrwałych przerw zasilania podstawowego, - mała ilość startów/rozruchów zespołu Diesla, z uwagi na długi czas podtrzymania, zapewniany przez kinetyczny zasobnik energii oraz bezwładność masy wirującej zespołu M/G, - bezstresowa praca zespołu Diesla (wystarczający czas do startu bez wstępnego smarowania), - prosty układ mechaniczny (bez indukcyjnego sprzężenia szczotkowego), - nie są potrzebne dodatkowe agregaty Diesla do zasilania awaryjnego (wymierne oszczędności w zakresie inwestycji, zajmowanej przestrzeni, czynności eksploatacyjno-serwisowych), - doskonała stabilność częstotliwości przy trybie pracy silnika Diesla, - nie ma problemów związanych z integracją systemów UPS i generatora awaryjnego, ponieważ generator już stanowi element systemu kompleksowej poprawy jakości zasilania (ang. power improvement system) - zespół spalinowego silnika wysokoprężnego jest bezpośrednio sprzęgnięty z zespołem synchronicznym M/G UNIBLOCK-T. i Silnik Diesla sprzęgnięty elastycsite z maszyną UNIBLOCK-T Kinetyczny zasobnik aiergii Uzwojenie silnika zespołu I*G generuje rnoc przy zasilaniu awaryjnym Diesla UB1100TD,110QltVA UNIBLOCK-TDE z kinetycznym zasobnikiem energii (system kondycjonowania podstawowego źródła zasilania) Przebiegi czasowe podczas przerwy w zasilaniu znmtco odblofowk.. pras UMBbbĆK-f odbloftów ptej&ffiem pn»zym»lock-t zasilania.... łfe ^ ^^**. ^.. iu..'.-.< Dostępne jest zasilanie odbiorów krytycznych i niekrytycznyeh (przy ich obciążeniach znamionowych). System Diesel UPS typu UNIBLOCK-TD Moce znamionowe urządzeń są w zakresie od 330 do 1670 kva (UNIBLOCK-T), praca równoległa dwu lub więcej systemów zwiększy moc całkowitą systemu i/lub redundancję aż do 20 MVA na niskim lub średnim napięciu. Kontenerowe systemy UNIBLOCK Diesel UPS Mobilny, kontenerowy system Premium Power jest doskonałym rozwiązaniem dla instalacji stacjonarnych, wnętrzowych. Unika się kosztów planowania i projektowania, instalacja jest prosta i nie są potrzebne modyfikacje budynków na kanały wylotowe spalin. Nie ma również konieczności budowy nowych pomieszczeń na wszystkie te urządzenia. Rozwiązanie kontenerowe, przetestowane fabrycznie, jest naprawdę typu plug-and-play". 34 WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12

6 Przewoźny, kontenerowy system Diesel UPS z kinetycznym zasobnikiem energii Roboty instalacyjne, kablowe oraz badania pomontażowe i prace rozruchowe na budowie są praktycznie wyeliminowane. Dodatkową zaletą jest możliwość wykorzystania tego przewoźnego rozwiązania w każdym miejscu, w zależności od potrzeb. Elastyczna rozbudowa układu w zakresie mocy znamionowej sprowadza się do równoległego łączenia kontenerów. Monitoring i diagnostyka Centralny system zbierania danych eksploatacyjnych i monitoringu APOMON stanowi kompletny system oprogramowania informatycznego, przeznaczony do monitoringu i sterowania dowolnych, zainstalowanych systemów zasilania w energię elektryczną poprzez interfejs szeregowy, sieci komputerowe czy też połączenie za pośrednictwem modemu. System ten może być wykorzystany np. do prezentowania w czasie rzeczywistym danych eksploatacyjnych i historii zdarzeń. Dane te mogą być wyświetlane w formie rysunków poszczególnych budynków, schematów elektrycznych (ang. mimie diagrams) i poszczególnych elementów funkcjonującego systemu. Na żądanie system APOMON dostarcza raporty z danymi bieżącymi lub historycznymi i umożliwia przewidywanie przyszłych działań poprzez analizy trendów. Interfejs SSĘ pozwala na wprowadzanie wszystkich tych danych do standardowych aplikacji, takich jak arkusze kalkulacyjne, czy też bazy danych dla ich przyszłej obróbki. Oprogramowanie to, proste i łatwe w obsłudze, jest skutecznym narzędziem nawet dla osób nie będących ekspertami w tej dziedzinie. Dzięki niemu można otrzymać ogólny, scentralizowany obraz wszystkich danych związanych z zasilaniem w energię elektryczną. System ekspercki do zdalnej diagnostyki APOCONNECT umożliwia kompleksowy, zdalny dostęp do wewnętrznego systemu sterowania UPS dla eliminowania problemów technicznych i usuwania błędów oprogramowania, np.: System zgłoszeniowy składa raport na podstawie informacji zapisanych przez rejestrator zdarzeń. Wszystkie komunikaty operacyjne i komunikaty błędów, takie jak czynności łączeniowe i awarie sieci zasilającej, są zapisywane wraz z datą i godziną ich wystąpienia. Można na bieżąco pytać system o podanie w czasie rzeczywistym takich danych, jak wartości napięć, prądów, mocy wyjściowej i częstotliwości. Możliwa jest odpowiednia korekta parametrów systemu UPS, np. punktu pracy kinetycznego zasobnika energii POWERBRIDGE lub poprawy zachowania się systemu podczas napędzania go przez silnik wysokoprężny. Możliwe jest zdalne aktualizowanie oprogramowania systemu. System może automatycznie wezwać eksperta, jeśli wystąpią określone zdarzenia. Ekspertami tymi mogą być zarówno specjaliści użytkownika systemu, jak i fabryczny personel serwisu. Możliwy jest zatem zdalny dostęp dla kompletnego monitoringu systemu i szybka diagnostyka jego funkcjonowania - z dowolnego miejsca. APOCONNECT - system ekspercki do zdalnej diagnostyki Bezpieczeństwo i ekonomia dynamicznych systemów UPS Dokonana w ostatnich latach rewolucja techniczna, związana z rozwojem Internetu i nowoczesnej telekomunikacji, doprowadziła do nieodwracalnych zmian w sposobach przetwarzania danych i komunikacji pomiędzy ludźmi. Im bardziej stajemy się zależni od technologii informatycznych, tym bardziej powstaje potrzeba, by osiągać więcej mniejszymi środkami. Systemy zasilane energią elektryczną stają się bardziej złożone niż kiedykolwiek, a moc zainstalowanych w sieci urządzeń wykazuje raczej tendencję wzrostową niż spadkową. Wzrost niezawodności zasilania tych systemów staje się zatem zadaniem o najwyższym priorytecie. Systemy komputerowe bez niezawodnego zasilania stanowią niebezpieczny kompromis. Obecnie nakazem chwili staje się analiza ryzyka związanego z niezakłóconym zasilaniem w energię elektryczną. Organizacja VDEW (Niemieckie Stowarzyszenie Dostawców Energii Elektrycznej) skomentowała to następująco: Z powodu rosnących parametrów, prędkości przetwarzania i stopnia integracji urządzeń elektronicznych, wymagania stawiane jakości zasilania systemów informatycznych w energię elektryczną są tak wysokie, że zwykłe zasilanie z sieci energetyki dystrybucyjnej okazuje się niewystarczające ". WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12 35

7 W zastosowaniach dużych mocy przewaga dynamicznych systemów UPS, i w szczególności Diesel UPS, jest ewidentna: Niezawodność systemu - wyrażona jako MTBF: l godzin dla UPS-ów dynamicznych (UNIBLOCK T), godzin dla UPS-ów statycznych. Jakość energii - charakterystyka elektryczna. UP.S dynamiczny gwarantuje nieograniczony współczynnik szczytu, niezawodną dyskryminację zwarć, selektywność wyłączeń, THD < 2% bez stosowania filtrów, możliwość znacznego przeciążania układu, możliwość pracy przy pełnej asymetrii obciążenia. W trakcie doboru kompletnego systemu UPS kierujemy się różnymi kryteriami wyboru, np. czy będziemy budować centralną stację UPS i uchronimy cały obiekt przed skutkami, a więc i kosztami zakłóceń zasilania, czy też będziemy zabezpieczać poszczególne serwery lub inne urządzenia krytyczne. W dzisiejszych czasach, gdy mamy do czynienia z coraz pełniejszym sprzężeniem procesów biznesowych i zarządczych firm z procesami informatycznymi, daje się zauważyć tendencja budowy centralnych stacji UPS, gwarantujących pełne bezpieczeństwo zasilania. Koszty ruchowe: sprawność powyżej 0,96 (UPS dynamiczny - bez kondensatorów), poniżej 0,94 (UPS statyczny), współczynnik mocy: powyżej 0,96 (UPS dynamiczny), od 0,85 do 0,95 (UPS statyczny), obsługa/konserwacja: raz w roku (UPS dynamiczny), trwałość eksploatacyjna: powyżej 20 lat (UPS dynamiczny), poniżej 10 lat (UPS statyczny). Wymagania przestrzenne: większa gęstość" mocy, mniejsza powierzchnia dla UPS dynamicznego (bezbateryjnego) w relacji z UPS statycznym. Klimatyzacja: przy rozwiązaniu z kinetycznym zasobnikiem energii nie ma baterii akumulatorów, nie ma więc wymogu klimatyzacji. SYSTEMY ZASILANIA GWARANTOWANEGO RWĘ Piller GmbH - należy do RWĘ Solutions AG, który stanowi część holdingu RWĘ AG. W grupie tej RWĘ Piller jest Centrum Kompetencji dla systemów poprawy jakości i pewności zasilania energią elektryczną. Pragniemy zostać Państwa partnerem w rozwiązywaniu wszystkich spraw i problemów dotyczących jakości zasilania energią elektryczną. Oferujemy: Systemy Diesel UPS 150 kva - 20 MVA Systemy Premium Power UPS 150 kva - 20 MVA z kinetycznym zasobnikiem energii lub podtrzymaniem bateryjnym Systemy Statyczne UPS (3 kva - n x 400 kva) Bezprzerwowe przełączniki zasilania ( A) Systemy zasilania naziemnego lotnisk 400 Hz PILLER RWĘ Solutions Polska Sp. z o.o. ul. Łucka 7/ Warszawa tel.: (+48 22) fax (+4822) daniel.walkowiak@elbud.gda.pl 36 WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE ROK LXXII 2004 nr 12