Компания ЭВРИКА, ведущий партнер компании AVAYA Communication в Северо-Западном регионе, проводит для корпоративных клиентов программу тестирования сетевого оборудования AVAYA

Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта

ЗАО "Техно-СПб" Системная интеграция

APC:
ИБП, дружественный к электросети


Капитальные затраты на источники бесперебойного питания (ИБП) ≈ это средство обеспечения надежного электропитания критических нагрузок, удовлетворяющего требованиям к напряжению и току. Потребитель фактически приобретает страховой полис. Для больших трехфазных систем такие затраты оказываются значительными, поскольку они могут включать стоимость установки, коммутационного оборудования, средств распространения и альтернативных источников энергии (например, банков батарей и резервных дизельных генераторов). Кроме того, тепловые потери в ИБП могут непосредственно влиять на стоимость оборудования для кондиционирования воздуха, а их рабочий КПД, входной коэффициент мощности и стоимость обслуживания влияют на текущие затраты. И эти затраты могут на порядок возрасти при сбое СБП, вызванном невниманием к последствиям гармонического загрязнения. В этой статье мы рассмотрим источники риска и покажем, как ИБП с дельта-преобразованием может решить ваши проблемы.

Большинство пользователей ИБП озабочено, прежде всего, защитой электросети от падения напряжения, отключения и импульсных перенапряжений. Без внимания часто остаются последствия подключения СБП к сети. Фактически ИБП выступает буфером между источником питания и критической нагрузкой. В этом случае сеть взаимодействует с другим импедансом, так что ИБП изменяет влияние входного коэффициента мощности и гармонического содержания нагрузки на сеть и не дает нарушениям в сети негативно влиять на нагрузку. Нередко пренебрегают той особенностью ИБП, что он выступает в качестве двунаправленного фильтра. Одновременно с защитой гармоник нагрузки от сети входной контур традиционных статических ИБП (т. е. управляемый выпрямитель) может вносить в сеть значительное гармоническое загрязнение, которое приводит к падению надежности, рабочего ресурса и общего качества. А если будет доказано, что вы создаете загрязнение или помехи для другого потребителя, подключенного к тому же источнику, это может стать основанием для юридического преследования.

Гармоники

Источником искажений является внешний интерфейс традиционных статических онлайновых систем с двойным преобразованием, т. е. 3-фазные 6-пульсные выпрямители, состоящие из тиристоров с управляемой фазой. Такие системы потребляют от сети значительный гармонический ток, и в результате коэффициент общих гармонических искажений тока (THID) обычно достигает 30%. Иногда ИБП представляет для электросети худшую нагрузку, чем питающееся от него критическое оборудование!
6-пульсный выпрямитель, создающий высокий уровень пятой гармоники, наиболее широко применяется среди всех трехфазных выпрямительных систем.
Пассивное подавление гармоник (и в меньшей степени улучшение коэффициента мощности) для очень больших ИБП привело к созданию развитых 12-пульсных систем с соединенными между собой трансформаторами Y||D-Y. Эти схемы не только значительно увеличивают общую стоимость ИБП, но и снижают КПД преобразования ╚переменный ток ≈ переменный ток╩ и могут возбуждать электрический резонанс, приводя к нарушению работы гармонических фильтров и конденсаторов коррекции коэффициента мощности вследствие превышения допустимого напряжения или тока.

Последствия гармонического искажения

Искажения формы волны напряжения влияют на другие нагрузки, поскольку доминантная пятая гармоника в то же время является гармоникой отрицательной последовательности и создает дополнительный ╚обратный вращательный момент╩ при питании индукционных моторов в сервисных системах зданий.
Гармоники тока вызывают снижение коэффициента мощности и дополнительный нагрев кабелей (особенно нулевого), коммутационного оборудования, предохранителей, распределительных трансформаторов и резервных генераторов (потери в медных проводниках увеличиваются из-за ╚эффекта близости╩ и поверхностных токов, и являются функцией частоты, как и потери от вихревых токов и ядра гистерезиса). Более высокая рабочая температура снижает надежность и рабочий ресурс системы, а также заставляет понижать видимую мощность трансформаторов/генераторов (кВА) по сравнению с паспортной.
Ухудшение коэффициента мощности вызывает увеличение среднеквадратичного тока для данной нагрузки, что может приводить к преждевременному срабатыванию ограничительных автоматов и сбоям предохранителей ≈ в дополнение к более высоким счетам за электроэнергию в случаях, когда оплата определяется не только потреблением электроэнергии в кВт/ч, но и пиковыми требованиями к мощности (кВА) за месяц. Плохой коэффициент мощности может ограничивать выделение видимой мощности (кВА) от распределительных трансформаторов и резервных генераторов, так что возможности электрической инфраструктуры будут использоваться не полностью.

Определение параметров дизельных генераторов

СБП обычно требуют использования резервных дизельных генераторов, поскольку затраты на установку резервных батарей более чем на 15 мин работы экономически невыгодны при уровне мощности 500 кВт и выше. Мгновенное реактивное сопротивление генераторов переменного тока (обычно 16%) значительно превосходит реактивное сопротивление распределительных трансформаторов близкой мощности (обычно 4%), поэтому коэффициент общих гармонических искажений напряжения будет значительно превосходить 5%. Часто единственная альтернатива состоит в том, чтобы увеличить мощность генератора, по крайней мере, в 2 раза по сравнению с ИБП и допустить искажение 10% на клеммах подключения. При недостаточной мощности генератор может испытывать серьезные проблемы в момент приложения нагрузки, особенно с учетом коммутационных искажений в схеме ИБП.
Эксплуатационные проблемы часто возникают в момент соединения генератора с контактными клеммами после отключения электропитания. В традиционных ИБП с двойным преобразованием входной трансформатор размагничен и может вызвать большой входной всплеск тока. Само по себе это не должно приводить к остановке генератора, однако, если к той же контактной шине подключены моторы систем охлаждения без мягкого запуска, то одновременный стартовый всплеск индукционных моторов и трансформаторов ИБП может превысить возможности генератора. В таких случаях разумно установить последовательность запуска насосов охлаждения во времени с помощью средств системы управления зданием (BMS ≈ Building Management System). В противном случае может потребоваться завышение мощности генератора только ради того, чтобы обеспечить питанием такие кратковременные нагрузки.

СБП: эффективность установки

Традиционные системы с двойным преобразованием применяются уже 30 лет. Этот метод не запатентован, поэтому фактически он совершенствуется путем включения новых технологий. Дополнительного сокращения затрат здесь можно добиться только за счет более эффективного производства и закупок, а также за счет обработки энергии на более высоких частотах.
Системы с двойным преобразованием требуют использования входного трансформатора/управляемого выпрямителя, который обеспечивает регулируемый стык постоянного тока, необходимый для работы инвертора и зарядки батарей.
Устройства более высокой мощности должны включать фильтр для очистки гармонического загрязнения, вносимого выпрямителем в сеть.
Как правило, при хорошей конструкции ИБП входной контур ╚переменный ток ≈ постоянный ток╩ имеет КПД 0.97, а инвертор выполняет преобразование ╚постоянный ток ≈ переменный ток╩ с КПД 0.96, что соответствует общему рабочему КПД ╚переменный ток ≈ переменный ток╩ около 0.93. Это абсолютное ограничение! Дополнительные затраты на улучшение эффективности дадут все меньшую отдачу. Методы мягкой резонансной коммутации для ИБП не помогают, поскольку технология IGBT больше подходит для жесткой коммутации (PWM).
Фундаментальное ограничение концепции двойного преобразования состоит в том, что она вынуждена обрабатывать одну и ту же энергию дважды.
Пример. Система непрерывно обрабатывает мощность 1 МВт при стоимости энергии $0.03 за единицу. Если КПД преобразования ╚переменный ток ≈ переменный ток╩ удастся поднять с 0.93 до 0.96, это даст экономию: 1 МВт x (1/0.93 ≈ 1/0.96) = 33.6 кВт, т. е. 0.03x24x365x33.6 = $8830 в год или около $100 тысяч за 10 лет. Кроме того, снижение тепловых потерь за счет более высокой эффективности ИБП сократит затраты на кондиционирование. Таким образом, при сегодняшних ценах экономия энергии превысит капитальные затраты на статический ИБП мощностью 1 МВА!

ИБП с дельта- преобразованием

Учитывая ограничения процесса двойного преобразования, APC разработала и запатентовала онлайновый ИБП с дельта-преобразованием (delta conversion UPS), который устраняет эксплуатационные ограничения:
1. С точки зрения электросети, он обладает единичным коэффициентом мощности (нагрузка >25%) и, следовательно, потребляет синусоидальный входной ток независимо от искажений тока нагрузки.
2. Допускает параллельное соединение до уровня мощности в несколько МВА (до 9 устройств).
3. Обладает высокой рабочей эффективностью ╚переменный ток ≈ переменный ток╩ (>0.96 при нагрузке 50-100%) среди онлайновых систем БП.
4. Характеризуется реальной, а не видимой мощностью, которую указывают конкуренты. Благодаря этому потребитель получает на 25% больше реальной мощности, что особенно полезно при питании новых компьютерных систем с коррекцией коэффициента мощности.
5. Может обеспечить питание с перегрузкой 200%, по сравнению с нормальным режимом в течение 60 секунд.
6. Обладает самым высоким в отрасли отношением мощности к весу и плотностью мощности. Одиночный модуль 480 кВА/кВт (см. фотографию) имеет размеры 1.9x1.8x0.8 м (ширина x высоту x глубину) и весит всего 1800 кг. Это составляет 267 Вт/кг и 175 кВт/м3 соответственно.
Благодаря таким особенностям ИБП не загрязняет сеть и отличается самой низкой стоимостью эксплуатации в отрасли. Он удачен, с точки зрения систем кондиционирования воздуха, поскольку выделяет меньше тепла, чем все остальные онлайновые системы бесперебойного питания. Кроме того, он мягко и корректно взаимодействует с блоками генераторов, для которых достаточна мощность всего в 1.25 раза больше мощности ИБП. Помимо этого, его конструкция не содержит ПВХ и использует компоненты, допускающие повторную переработку.

Схема дельта-преобразования не содержит выпрямителя между источником и нагрузкой, тем самым, устраняя все проблемы, присущие выпрямителям и фильтрам. Никакого гармонического загрязнения, никаких резонансов, никаких ловушек для гармонической утечки, никаких коммутационных искажений и никаких проблем при установке. Кроме того, здесь нет входного трансформатора, который нужно заряжать при подключении ИБП к сети или резервному генератору, что устраняет большие входные всплески тока.

ИБП с дельта-преобразованием постепенно занимают все более значительное место на рынке, а потребители пользуются преимуществами дружественности к электросети, отсутствия гармоник, экономии электроэнергии и сокращения затрат. В сущности, это ╚чистая и зеленая╩ система, необходимая в современных условиях!

Дистрибьюторы
APC:

Marvel - 326-3232
OCS - 324-2870
Сервисные центры
APC:

R-Style - 167-1433
AC 232-0006
Lynx BCC Company 314-0314
Топ реселлеры:
Аякс - 324-2860
Миком 536-9898
MT Computers 186-9590
Complete - 327-3180
Элтекс - 352-2628
CSS - 118-1909

Представительство в Санкт-Петербурге

тел/факс (812) 442-2014
http://www.apc.ru e-mail:


  КОМПЬЮТЕР-ИНФОРМ 
    Главная страница || Статьи ╧ 20 || Новости СПб || Новости России || Новости мира

Анкета || Рубрики || Работа || Услуги || Поиск || Архив || Дни рождения
О "КИ" || График выхода || Карта сайта || Подписка

Главная страница

Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл ╧ 77-4461 от 2 апреля 2021 г.
Перепечатка материалов без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.

Телефон редакции (812) 118-6666, 118-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул. Коли Томчака, д. 9
Пейджер 238-6931(аб.3365)
e-mail:
Для пресс-релизов и новостей