🥇Značajke sustava napajanja koji koriste DDIBP

Značajke sustava napajanja koji koriste dizelske dinamičke izvore neprekidnog napajanja (DDIUPS)

U nastavku izlaganja autor će nastojati izbjeći marketinške klišeje i osloniti se isključivo na praktično iskustvo. DDIBP-i tvrtke HITEC Power Protection bit će opisani kao ispitanici.

DDIBP instalacijski uređaj

DDIBP uređaj, s elektromehaničke točke gledišta, izgleda prilično jednostavno i predvidljivo.
Glavni izvor energije je Diesel Engine (DE), dovoljne snage, uzimajući u obzir učinkovitost instalacije, za dugotrajno kontinuirano napajanje potrošača. To, prema tome, nameće prilično stroge zahtjeve za njegovu pouzdanost, spremnost za lansiranje i stabilnost rada. Stoga je potpuno logično koristiti brodske DD-ove koje prodavač prefarba iz žute u svoju boju.

Kao reverzibilni pretvarač mehaničke energije u električnu energiju i natrag, postrojenje uključuje motor-generator snage veće od nazivne snage postrojenja radi poboljšanja, prije svega, dinamičkih karakteristika izvora energije tijekom prijelaznih procesa.

Budući da proizvođač tvrdi da postoji neprekidno napajanje, instalacija sadrži element koji održava napajanje potrošača tijekom prijelaza iz jednog načina rada u drugi. U tu svrhu služi inercijski akumulator ili indukcijska spojka. To je masivno tijelo koje se okreće velikom brzinom i akumulira mehaničku energiju. Proizvođač opisuje svoj uređaj kao asinkroni motor unutar asinkronog motora. Oni. Postoji stator, vanjski rotor i unutarnji rotor. Štoviše, vanjski rotor je kruto povezan sa zajedničkom osovinom instalacije i rotira sinkrono s osovinom motor-generatora. Unutarnji rotor se dodatno okreće u odnosu na vanjski i zapravo je uređaj za pohranu. Kako bi se osigurala snaga i interakcija između pojedinačnih dijelova, koriste se jedinice četkica s kliznim prstenovima.

Kako bi se osigurao prijenos mehaničke energije s motora na preostale dijelove instalacije, koristi se naletna spojka.

Najvažniji dio instalacije je sustav automatskog upravljanja, koji analizom radnih parametara pojedinih dijelova utječe na upravljanje instalacijom u cjelini.
Također najvažniji element instalacije je prigušnica, trofazna prigušnica s odvodom namota, dizajnirana da integrira instalaciju u sustav napajanja i omogući relativno sigurno prebacivanje između načina rada, ograničavajući struje izjednačenja.
I na kraju, pomoćni, ali nikako sekundarni podsustavi - ventilacija, dovod goriva, hlađenje i odvod plinova.

Načini rada DDIBP instalacije

Mislim da bi bilo korisno opisati različita stanja DDIBP instalacije:

način rada OFF

Mehanički dio instalacije je nepomičan. Napajanjem se napaja upravljački sustav, sustav predgrijanja motornog vozila, sustav plivajućeg punjenja za startne baterije i recirkulacijska ventilacijska jedinica. Nakon predgrijavanja, instalacija je spremna za početak.

način rada START

Kada se zada naredba START, pokreće se DD, koji okreće vanjski rotor pogona i motor-generatora kroz kvačilo za brisanje. Kako se motor zagrijava, aktivira se njegov sustav hlađenja. Nakon postizanja radne brzine, unutarnji rotor pogona počinje se okretati (puniti). Proces punjenja uređaja za pohranu neizravno se procjenjuje prema struji koju troši. Ovaj proces traje 5-7 minuta.

Ako je dostupno vanjsko napajanje, potrebno je neko vrijeme za konačnu sinkronizaciju s vanjskom mrežom i, kada se postigne dovoljan stupanj sinfaznosti, instalacija se spaja na nju.

DD smanjuje brzinu vrtnje i prelazi u ciklus hlađenja, koji traje oko 10 minuta, nakon čega slijedi zaustavljanje. Pogonska spojka se isključuje i daljnju rotaciju instalacije podržava motor-generator dok kompenzira gubitke u akumulatoru. Instalacija je spremna za napajanje opterećenja i prebacuje se u UPS način rada.

U nedostatku vanjskog napajanja, postrojenje je spremno za napajanje potrošača i vlastitih potreba iz motor-agregata i nastavlja s radom u DIZEL režimu.

način rada DIESEL

U ovom načinu rada izvor energije je DD. Motor-generator kojeg on okreće napaja opterećenje. Motor-generator kao izvor napona ima izražen frekvencijski odziv i ima primjetnu inerciju, reagirajući sa zakašnjenjem na nagle promjene veličine opterećenja. Jer Proizvođač dovršava instalacije s brodskim DD-om. Rad u ovom načinu rada ograničen je samo rezervama goriva i sposobnošću održavanja toplinskih uvjeta instalacije. U ovom načinu rada, razina zvučnog tlaka u blizini instalacije prelazi 105 dBA.

Način rada UPS-a

U ovom načinu rada izvor energije je vanjska mreža. Motor-generator, spojen preko reaktora na vanjsku mrežu i opterećenje, radi u modu sinkronog kompenzatora, kompenzirajući u određenim granicama jalovu komponentu snage opterećenja. Općenito, DDIBP instalacija spojena u seriju s vanjskom mrežom, po definiciji, pogoršava svoje karakteristike kao izvora napona, povećavajući ekvivalentnu unutarnju impedanciju. U ovom načinu rada, razina zvučnog tlaka u blizini instalacije je oko 100 dBA.

U slučaju problema s vanjskom mrežom, jedinica se isključuje iz nje, daje se naredba za pokretanje dizel motora i jedinica se prebacuje na DIZEL način rada. Valja napomenuti da se pokretanje stalno grijanog motora događa bez opterećenja sve dok brzina vrtnje osovine motora ne premaši preostale dijelove instalacije uz zatvaranje kvačila. Tipično vrijeme za pokretanje i postizanje radnih brzina DD je 3-5 sekundi.

Način rada BYPASS

Ako je potrebno, na primjer, tijekom održavanja, snaga opterećenja može se prenijeti na zaobilazni vod izravno iz vanjske mreže. Prebacivanje na zaobilaznu liniju i natrag događa se s preklapanjem vremena odziva sklopnih uređaja, što vam omogućuje da izbjegnete čak i kratkotrajni gubitak snage za opterećenje jer Upravljački sustav nastoji održavati u fazi između izlaznog napona DDIBP instalacije i vanjske mreže. U tom se slučaju ne mijenja način rada same instalacije, tj. ako je DD radio, onda će i dalje raditi, ili se sama instalacija napajala iz vanjske mreže, onda će nastaviti.

način rada STOP

Kada se izda naredba STOP, snaga opterećenja se prebacuje na premosnu liniju, a napajanje motor-generatora i uređaja za skladištenje se prekida. Instalacija se još neko vrijeme okreće po inerciji i nakon zaustavljanja prelazi u ISKLJUČENO stanje.

DDIBP dijagrami povezivanja i njihove značajke

Pojedinačna instalacija

Ovo je najjednostavnija opcija za korištenje neovisnog DDIBP-a. Instalacija može imati dva izlaza - NB (bez prekida, neprekidno napajanje) bez prekida napajanja i SB (kratki prekid, garantirano napajanje) s kratkotrajnim prekidom napajanja. Svaki od izlaza može imati vlastitu premosnicu (vidi sliku 1.).

Sl. 1

Izlaz NB obično je povezan s kritičnim opterećenjem (IT, rashladne cirkulacijske pumpe, precizni klima uređaji), a izlaz SB je opterećenje za koje kratkotrajni prekid napajanja nije kritičan (rashladni agregati). Kako bi se izbjegao potpuni gubitak napajanja kritičnog opterećenja, prebacivanje instalacijskog izlaza i premosnog kruga provodi se s vremenskim preklapanjem, a struje kruga se smanjuju na sigurne vrijednosti zbog kompleksnog otpora dijela namota reaktora.

Posebnu pozornost treba obratiti na napajanje iz DDIBP-a na nelinearno opterećenje, tj. opterećenje, koje karakterizira prisutnost primjetne količine harmonika u spektralnom sastavu potrošene struje. Zbog osobitosti rada sinkronog generatora i dijagrama spajanja, to dovodi do izobličenja valnog oblika napona na izlazu instalacije, kao i prisutnosti harmoničnih komponenti potrošene struje kada se instalacija napaja iz vanjska mreža izmjeničnog napona.

Ispod su slike oblika (vidi sliku 2) i harmonijska analiza izlaznog napona (vidi sliku 3) kada se napaja iz vanjske mreže. Koeficijent harmonijskog izobličenja prelazi 10% uz skromno nelinearno opterećenje u obliku pretvarača frekvencije. Istodobno, instalacija se nije prebacila na dizelski način rada, što potvrđuje da sustav upravljanja ne prati tako važan parametar kao što je koeficijent harmonijskog izobličenja izlaznog napona. Prema opažanjima, razina harmonijskog izobličenja ne ovisi o snazi opterećenja, već o omjeru snaga nelinearnog i linearnog opterećenja, a pri ispitivanju na čistom aktivnom, toplinskom opterećenju, oblik napona na izlazu instalacija je stvarno blizu sinusoidalne. Ali ova situacija je vrlo daleko od stvarnosti, posebno kada se radi o napajanju inženjerske opreme koja uključuje pretvarače frekvencije i IT opterećenja koja imaju prekidačke izvore napajanja koji nisu uvijek opremljeni korekcijom faktora snage (PFC).

Sl. 2

Sl. 3

U ovom i sljedećim dijagramima tri su okolnosti vrijedne pažnje:

Galvanska veza između ulaza i izlaza instalacije.
Neravnoteža faznog opterećenja od izlaza dopire do ulaza.
Potreba za dodatnim mjerama za smanjenje harmonika struje opterećenja.
Harmonijske komponente struje opterećenja i izobličenje uzrokovano prijelaznim pojavama teku od izlaza prema ulazu.

Paralelni krug

Kako bi se poboljšao sustav napajanja, DDIBP jedinice se mogu spojiti paralelno, spajajući ulazne i izlazne krugove pojedinačnih jedinica. Pritom je potrebno shvatiti da instalacija gubi svoju neovisnost i postaje dio sustava kada se zadovolje uvjeti sinkronizma i sinfaznosti, što se u fizici naziva jednom riječju – koherencija. Praktično to znači da sve instalacije uključene u sustav moraju raditi u istom režimu, tj. npr. nije prihvatljiva opcija s djelomičnim radom iz DD, a djelomičan rad iz vanjske mreže. U ovom slučaju, zaobilazni vod se stvara zajednički za cijeli sustav (vidi sliku 4).

S ovom shemom povezivanja postoje dva potencijalno opasna načina:

Povezivanje druge i sljedećih instalacija na izlaznu sabirnicu sustava uz održavanje uvjeta koherencije.
Odspajanje jedne instalacije od izlazne sabirnice uz održavanje uvjeta koherencije dok se izlazne sklopke ne otvore.

Sl. 4

Hitno isključivanje jedne instalacije može dovesti do situacije u kojoj počinje usporavati, ali izlazni sklopni uređaj još nije otvoren. U tom slučaju, u kratkom vremenu, fazna razlika između instalacije i ostatka sustava može doseći hitne vrijednosti, uzrokujući kratki spoj.

Također morate obratiti pozornost na ravnotežu opterećenja između pojedinih instalacija. U ovdje razmatranoj opremi, balansiranje se provodi zbog karakteristike padajućeg opterećenja generatora. Zbog svoje neidealnosti i neidentičnosti instanci instalacija između instalacija, distribucija je također neravnomjerna. Osim toga, kada se približimo maksimalnim vrijednostima opterećenja, na distribuciju počinju utjecati tako naizgled beznačajni čimbenici kao što su duljina priključenih vodova, točke priključka na distribucijsku mrežu instalacija i opterećenja, kao i kvaliteta (prijelazni otpor ) samih veza.

Uvijek moramo imati na umu da su DDIBP i sklopni uređaji elektromehanički uređaji sa značajnim momentom tromosti i primjetnim vremenima kašnjenja kao odgovor na upravljačke radnje iz sustava automatskog upravljanja.

Paralelni krug sa spojem “srednjeg” napona

U ovom slučaju generator je spojen na reaktor preko transformatora s odgovarajućim omjerom transformacije. Dakle, reaktor i sklopni strojevi rade na "prosječnoj" naponskoj razini, a generator radi na razini od 0.4 kV (vidi sliku 5).

Sl. 5

U ovom slučaju uporabe morate obratiti pozornost na prirodu konačnog opterećenja i njegov dijagram povezivanja. Oni. ako je konačno opterećenje priključeno preko silaznih transformatora, mora se imati na umu da je spajanje transformatora na opskrbnu mrežu vrlo vjerojatno popraćeno procesom preokreta magnetizacije jezgre, što zauzvrat uzrokuje nalet potrošnje struje i, posljedično, pad napona (vidi sliku 6).

Osjetljiva oprema možda neće ispravno raditi u ovoj situaciji.

Barem osvjetljenje niske inercije treperi i zadani pretvarači frekvencije motora se ponovno pokreću.

Sl. 6

Krug s "razdijeljenom" izlaznom sabirnicom

Kako bi se optimizirao broj instalacija u sustavu napajanja, proizvođač predlaže korištenje sheme s "razdijeljenom" izlaznom sabirnicom, u kojoj su instalacije paralelne i na ulazu i na izlazu, pri čemu je svaka instalacija zasebno spojena na više od jedne izlazna sabirnica. U tom slučaju broj zaobilaznih vodova mora biti jednak broju izlaznih sabirnica (vidi sl. 7).

Treba imati na umu da izlazne sabirnice nisu neovisne i da su međusobno galvanski povezane preko sklopnih uređaja svake instalacije.

Dakle, unatoč uvjeravanjima proizvođača, ovaj krug predstavlja jedno napajanje s unutarnjom redundancijom, u slučaju paralelnog kruga, s nekoliko međusobno galvanski povezanih izlaza.

Sl. 7

Ovdje, kao iu prethodnom slučaju, potrebno je obratiti pozornost ne samo na uravnoteženje opterećenja između instalacija, već i između izlaznih sabirnica.

Također, neki kupci se kategorički protive opskrbi "prljavom" hranom, tj. korištenje premosnice do opterećenja u bilo kojem načinu rada. Ovim pristupom, primjerice u podatkovnim centrima, problem (preopterećenje) na jednom od krakova dovodi do pada sustava s potpunim gašenjem korisnog opterećenja.

Životni ciklus DDIBP-a i njegov utjecaj na sustav opskrbe električnom energijom u cjelini

Ne smijemo zaboraviti da su DDIBP instalacije elektromehanički uređaji koji zahtijevaju pažljiv, u najmanju ruku, strahopoštovanje i periodično održavanje.

Plan održavanja uključuje stavljanje izvan pogona, gašenje, čišćenje, podmazivanje (jednom svakih šest mjeseci), kao i opterećenje generatora na probno opterećenje (jednom godišnje). Obično su potrebna dva radna dana za servisiranje jedne instalacije. A nepostojanje posebno dizajniranog kruga za spajanje generatora na ispitno opterećenje dovodi do potrebe za deenergizacijom korisnog tereta.

Na primjer, uzmimo redundantni sustav od 15 paralelnih DDIUPS spojenih na "prosječni" napon na dvostruku "split" sabirnicu u nedostatku namjenskog kruga za povezivanje ispitnog opterećenja.

S takvim početnim podacima, za servisiranje sustava 30(!) kalendarskih dana u režimu svakog drugog dana, bit će potrebno isključiti jednu od izlaznih sabirnica za spajanje ispitnog opterećenja. Dakle, raspoloživost napajanja nosivosti jedne od izlaznih sabirnica je - 0,959, a zapravo čak 0,92.

Osim toga, vraćanje na standardni krug napajanja korisnog opterećenja zahtijevat će uključivanje potrebnog broja transformatora za smanjenje napona, što će zauzvrat uzrokovati višestruke padove napona u cijelom(!) sustavu povezane s preokretom magnetizacije transformatora.

Preporuke za korištenje DDIBP

Iz gore navedenog nameće se neutješan zaključak - na izlazu sustava napajanja pomoću DDIBP postoji visokokvalitetni (!) Neprekidni napon kada su ispunjeni svi sljedeći uvjeti:

Vanjsko napajanje nema značajnih nedostataka;
Opterećenje sustava je konstantno tijekom vremena, aktivno i linearno po prirodi (zadnje dvije karakteristike ne odnose se na opremu podatkovnog centra);
U sustavu nema izobličenja uzrokovanih prebacivanjem reaktivnih elemenata.

Ukratko, mogu se formulirati sljedeće preporuke:

Odvojite sustave napajanja inženjerske i informatičke opreme, a potonju podijelite na podsustave kako biste smanjili međusobni utjecaj.
Namijenite zasebnu mrežu kako biste osigurali mogućnost servisiranja jedne instalacije s mogućnošću povezivanja vanjskog testnog opterećenja s kapacitetom jednakim jednoj instalaciji. Pripremite mjesto i kabelske objekte za spajanje u ove svrhe.
Konstantno nadzirati ravnotežu opterećenja između energetskih sabirnica, pojedinačnih instalacija i faza.
Izbjegavajte korištenje silaznih transformatora spojenih na izlaz DDIBP-a.
Pažljivo testirajte i bilježite rad automatizacije i sklopnih uređaja kako biste prikupili statistiku.
Kako biste provjerili kvalitetu napajanja potrošača, testirajte instalacije i sustave koristeći nelinearno opterećenje.
Prilikom servisa rastavite startne baterije i testirajte ih pojedinačno jer... Unatoč prisutnosti takozvanih ekvilajzera i pomoćne startne ploče (RSP), zbog jedne neispravne baterije, DD se možda neće pokrenuti.
Poduzmite dodatne mjere za smanjenje harmonika struje opterećenja.
Dokumentirajte zvučna i toplinska polja instalacija, rezultate vibracijskih testova za brzu reakciju na prve manifestacije raznih vrsta mehaničkih problema.
Izbjegavajte dugotrajne zastoje instalacija, poduzmite mjere za ravnomjernu raspodjelu resursa motora.
Dovršite instalaciju senzorima vibracija kako biste spriječili hitne situacije.
Ako se zvučno i toplinsko polje promijeni, pojave vibracije ili strani mirisi, odmah isključite instalacije radi daljnje dijagnostike.

PS Autor bi bio zahvalan na povratnim informacijama o temi članka.

Izvor: www.habr.com

Značajke sustava napajanja koji koriste DDIBP