UPS i agregat prądotwórczy

Gdy UPS i agregat pracują razem, zasilanie z agregatu musi być zgodne z wymaganiami UPS. Jeśli częstotliwość agregatu waha się poza tolerancją UPS, UPS ponownie przechodzi na akumulatory; po wyczerpaniu czasu podtrzymania (na przykład 5 minut) odbiory wyłączają się, mimo że agregat pracuje.

Dlatego nie wystarczy, aby UPS i agregat były odpowiednie każde z osobna. UPS reaguje na przerwę w zasilaniu w zerowym czasie, ale czas podtrzymania z akumulatorów jest ograniczony. Agregat dostarcza energię przez wiele godzin, ale jego uruchomienie trwa typowo 10–15 sekund. Jeśli mają pracować razem, agregat należy dobrać do UPS, a ustawienia obu urządzeń do siebie dopasować.

Jak działa system?

1. Następuje zanik zasilania sieciowego. UPS bez opóźnienia przechodzi na akumulatory.
2. Panel SZR/ATS wykrywa zanik i uruchamia agregat.
3. Agregat stabilizuje napięcie i częstotliwość. SZR/ATS przełącza obciążenie na agregat.
4. Prostownik UPS stopniowo przechodzi na zasilanie z agregatu. Rozpoczyna się ładowanie akumulatorów.
5. Po powrocie sieci SZR/ATS przełącza obciążenie na sieć. UPS pracuje dalej bez przerwy.

Jaki powinien być czas podtrzymania?

Teoretycznie wystarczy kilka sekund. W praktyce to za mało. Pierwsza próba uruchomienia agregatu może się nie powieść; panel sterowania wykonuje drugą i trzecią próbę. Jeśli pojawi się alarm, ktoś musi zareagować. Dlatego w projektach wybiera się zwykle czas podtrzymania od kilku minut do 10–15 minut. W obiektach krytycznych docelowy czas jest określony w specyfikacji projektu.

Jaką moc w kVA powinien mieć agregat dla UPS?

UPS nie jest dla agregatu zwykłym odbiornikiem. W obliczeniach uwzględnia się:

• Obciążenie zasilane przez UPS.
• Straty UPS: sprawność prostownika i falownika.
• Moc ładowania akumulatorów: po przerwie, gdy rozładowane akumulatory są ładowane, pobór na wejściu UPS wyraźnie rośnie. To pozycja najczęściej pomijana.
• Harmoniczne: prostownik pobiera prąd nieliniowy. Impedancja prądnicy jest wyższa niż sieci. Ten sam prąd harmoniczny powoduje w agregacie większe odkształcenie napięcia.

Powszechnie przyjmowane przybliżone współczynniki w zależności od typu prostownika:

Typ prostownika UPS	Harmoniczne prądu wejściowego (THDi, typowo)	Moc agregatu / UPS (w przybliżeniu)
Prostownik IGBT (aktywny)	< 5%	1,25–1,5 ×
12-pulsowy tyrystorowy + filtr	~10%	~1,5 ×
6-pulsowy tyrystorowy, bez filtra	~25–35%	2 × lub więcej

Przykład: dla UPS 200 kVA z prostownikiem IGBT przy wstępnym doborze rozważa się agregat około 250–300 kVA. W starszym UPS 6-pulsowym tej samej mocy wartość ta może wzrosnąć do 400 kVA i więcej. Współczynniki służą do wstępnego doboru; ostateczną decyzję podejmuje się na podstawie danych producentów UPS i agregatu. Odbiory poza UPS (klimatyzacja, oświetlenie, pompy) dodaje się osobno; zob. jakiej mocy agregat w kVA wybrać oraz kalkulator mocy.

Częste problemy w praktyce

UPS przy zasilaniu z agregatu przechodzi na akumulatory. Gdy agregat zostaje obciążony, częstotliwość przez krótki czas spada. Jeśli tolerancja wejściowa UPS jest ustawiona wąsko, UPS traktuje to jako „złą sieć” i wraca na akumulatory. Rozwiązanie: rozszerzenie tolerancji częstotliwości wejściowej UPS i okna synchronizacji bypassu odpowiednio do pracy z agregatem, zastosowanie w agregacie elektronicznego regulatora obrotów. To najczęstsza przyczyna scenariusza opisanego na początku.

Całe obciążenie jest przykładane jednocześnie. Jeśli prostownik UPS przejmuje obciążenie jednym skokiem, w agregacie występuje głęboki zapad napięcia i częstotliwości. Rozwiązanie: stopniowe przejmowanie obciążenia przez prostownik w ciągu kilku sekund (walk-in / soft start). Przy kilku UPS należy rozłożyć przełączenia w odstępach kilku sekund.

Napięcie waha się przy niskim obciążeniu. Filtry wejściowe niektórych UPS przy niskim obciążeniu generują pojemnościową (wyprzedzającą) moc bierną. Prądnice mogą mieć ograniczone możliwości pracy przy obciążeniu pojemnościowym; AVR może stracić stabilność. Rozwiązanie: załączanie filtrów razem z obciążeniem, sprawdzenie krzywej zdolności prądnicy.

Kształt fali napięcia jest odkształcony. Przy obciążeniach o dużej zawartości harmonicznych istotny jest dobór prądnicy. Wzbudzenie z magnesami trwałymi (PMG) lub dodatkowy układ wzbudzenia pomaga AVR w stabilnej pracy przy takich obciążeniach.

Test: symulacja przerwy w zasilaniu

System UPS–agregat można sprawdzić wyłącznie rzeczywistą przerwą w zasilaniu. Uruchomienie agregatu bez obciążenia lub osobny test akumulatorów UPS nie wystarczą. Zalecany sposób: w odpowiednim czasie otworzyć wyłącznik sieciowy i obserwować cały łańcuch od początku do końca. Czy UPS przeszedł na akumulatory? Po ilu sekundach SZR/ATS przełączył zasilanie? Czy UPS zaakceptował zasilanie z agregatu, czy pozostał na akumulatorach? Jak zmieniło się obciążenie agregatu po rozpoczęciu ładowania akumulatorów? Czy przełączenie powrotne po powrocie sieci przebiegło bez problemów? Jeśli odpowiedź na którekolwiek z tych pytań brzmi „nie wiemy”, system nie został jeszcze przetestowany. Podczas testu należy zapisać napięcie, częstotliwość i rejestr alarmów UPS.

Gdzie to występuje?

• Centra danych: UPS dla serwerów, do zasilania długotrwałego zwykle redundantne agregaty.
• Szpitale: UPS dla urządzeń medycznych i systemów informatycznych, agregat dla całego obiektu.
• Telekomunikacja, bankowość, sterowanie przemysłowe i systemy bezpieczeństwa.

Lista kontrolna

• Czy znany jest typ prostownika UPS i wartość THDi na wejściu?
• Czy moc ładowania akumulatorów uwzględniono w obliczeniach agregatu?
• Czy czas podtrzymania z akumulatorów wyraźnie przekracza czas uruchomienia agregatu?
• Czy ustawiono tolerancję częstotliwości wejściowej UPS i okno bypassu?
• Czy funkcja walk-in prostownika jest włączona?
• Czy załączanie kilku UPS zostało rozłożone w czasie?
• Czy sprawdzono pojemnościowy współczynnik mocy przy niskim obciążeniu?
• Czy system przetestowano rzeczywistą przerwą w zasilaniu przez otwarcie wyłącznika sieciowego?

Następny krok

UPS i agregat można bezpiecznie dopasować, gdy dane obu stron ocenia się łącznie. Prosimy przekazać zespołowi Terex Diesel model UPS i dane o obciążeniu; wspólnie ustalimy odpowiednią moc agregatu: prosimy o kontakt.