🍔 🌱 👩🏿‍🤝‍👨🏼 Fitur sistem catu daya menggunakan DDIBP 🧓 💥 ⭐️

Butsev I.V.
drups2019@mail.ru

Fitur sistem catu daya menggunakan Diesel Dynamic Uninterruptible Power Supplies (DDIBP)

Dalam pernyataan berikut, penulis akan mencoba menghindari klise pemasaran dan hanya akan mengandalkan pengalaman praktis. Perlindungan Daya HITEC DDIBP akan dijelaskan sebagai subjek uji.

Perangkat instalasi DDIBP

Perangkat DDIBP, dari sudut pandang seorang tukang listrik, terlihat cukup sederhana dan dapat diprediksi.
Sumber energi utama adalah Mesin Diesel (DD), dengan daya yang cukup, dengan mempertimbangkan efisiensi instalasi, untuk pasokan daya kontinu jangka panjang dari beban. Dengan demikian, ini memberlakukan persyaratan yang agak ketat pada keandalan, kesiapan untuk peluncuran, dan stabilitas kerja. Oleh karena itu, sangat logis untuk menggunakan kapal DDs, yang mengecat vendor dari kuning ke warna sendiri.

Sebagai konverter reversibel dari energi mekanik menjadi energi listrik dan sebaliknya, unit ini menyertakan generator motor dengan daya yang melebihi daya terukur unit untuk meningkatkan, terutama, karakteristik dinamis dari sumber daya selama transien.

Karena pabrikan mengklaim catu daya tidak terganggu, ada elemen dalam instalasi yang mendukung pasokan beban selama transisi dari satu mode operasi ke mode operasi lainnya. Perangkat penyimpanan inersia atau kopling induksi melayani tujuan ini. Ini adalah tubuh besar yang berputar dengan kecepatan tinggi dan mengakumulasi energi mekanik. Pabrikan menggambarkan perangkatnya sebagai motor induksi di dalam motor induksi. Itu ada stator, rotor eksternal dan rotor internal. Selain itu, rotor eksternal dihubungkan dengan kaku ke poros umum instalasi dan berputar secara serempak dengan poros generator motor. Rotor internal juga relatif tidak terpilin ke eksternal dan sebenarnya drive. Untuk memberikan kekuatan dan interaksi antara bagian-bagian individual, majelis sikat dengan cincin slip digunakan.

Untuk memastikan transfer energi mekanik dari DD ke seluruh instalasi, kopling yang digunakan berlebihan.

Bagian terpenting dari instalasi adalah sistem kontrol otomatis, yang, menganalisis parameter bagian-bagian individual, memiliki dampak pada kontrol instalasi secara keseluruhan.
Selain itu, elemen terpenting dari instalasi adalah reaktor, induktor tiga fase dengan tap berliku, yang dirancang untuk mengintegrasikan instalasi ke dalam sistem catu daya dan memungkinkan pergantian mode yang relatif aman, sehingga membatasi arus yang menyamakan kedudukan.
Dan akhirnya, tambahan, tetapi tidak berarti sekunder, subsistem - ventilasi, pasokan bahan bakar, pendingin, dan gas buang.

Mode operasi instalasi DDIBP

Saya percaya akan bermanfaat untuk menggambarkan berbagai keadaan instalasi DDIBP:

mode operasi OFF

Bagian mekanis dari instalasi tidak bergerak. Daya disuplai ke sistem kontrol, sistem pemanasan awal DD, sistem pengisian mengambang pada baterai starter, dan unit ventilasi resirkulasi. Setelah pemanasan awal, unit siap untuk memulai.

mode operasi MULAI

Ketika perintah START dikeluarkan, DD memulai, yang melalui kopling yang overrunning memutar rotor eksternal drive dan generator motor. Saat DD memanas, sistem pendinginnya diaktifkan. Setelah mencapai kecepatan operasi, rotor internal drive mulai berputar ke atas (pengisian). Proses pengisian drive secara tidak langsung dinilai oleh arus yang dikonsumsi. Proses ini memakan waktu 5-7 menit.

Jika ada daya eksternal, diperlukan beberapa saat untuk sinkronisasi akhir dengan jaringan eksternal dan ketika tingkat mode umum yang cukup tercapai, unit terhubung ke sana.

DD mengurangi kecepatan dan masuk ke siklus pendinginan, yang memakan waktu sekitar 10 menit, diikuti dengan berhenti. Freewheel dilepaskan dan rotasi instalasi lebih lanjut didukung oleh motor-generator dengan kompensasi simultan dari kehilangan dalam drive. Instalasi siap untuk menyalakan beban dan masuk ke mode UPS.

Dengan tidak adanya catu daya eksternal, instalasi siap untuk mengisi daya dan kebutuhan sendiri dari generator motor dan terus bekerja dalam mode DIESEL.

mode operasi DIESEL

Dalam mode ini, sumber energi adalah DD. Motor-generator diputar oleh itu memberi makan beban. Generator motor sebagai sumber tegangan memiliki respons frekuensi yang nyata dan memiliki kelembaman yang nyata, dengan penundaan merespons perubahan beban yang tiba-tiba. Karena Pabrikan menyelesaikan instalasi dengan DD kapal. Pengoperasian dalam mode ini hanya dibatasi oleh cadangan bahan bakar dan kemampuan untuk mempertahankan rezim termal instalasi. Dalam mode operasi ini, level tekanan suara di dekat unit melebihi 105 dBA.

Mode operasi UPS

Dalam mode ini, sumber daya adalah jaringan eksternal. Generator motor yang terhubung melalui reaktor ke jaringan eksternal dan ke beban beroperasi dalam mode kompensator sinkron, dalam batas-batas tertentu mengkompensasi komponen reaktif dari daya beban. Secara umum, instalasi DDIBP, yang dihubungkan secara seri dengan jaringan eksternal, secara definisi memperburuk karakteristiknya sebagai sumber tegangan, meningkatkan impedansi internal yang setara. Dalam mode operasi ini, tingkat tekanan suara di dekat unit sekitar 100 dBA.

Jika ada masalah dengan jaringan eksternal, instalasi terputus darinya, perintah dikeluarkan untuk memulai DD dan instalasi masuk ke mode DIESEL. Perlu dicatat bahwa start-up dari DD yang dipanaskan terus-menerus terjadi tanpa beban sampai kecepatan poros DD melebihi bagian-bagian instalasi yang tersisa dengan kopling overrunning tertutup. Waktu start-up dan keluar yang khas dari kecepatan operasi DD adalah 3-5 detik.

mode operasi BYPASS

Jika perlu, misalnya, selama pemeliharaan, beban dapat ditransfer ke jalur bypass langsung dari jaringan eksternal. Beralih ke jalur pintas dan sebaliknya terjadi dengan tumpang tindih pada waktu respons dari perangkat switching, yang menghindari hilangnya daya beban jangka pendek karena sistem kontrol berupaya mempertahankan kesesuaian fase dari tegangan keluaran dari instalasi DDIBP dan jaringan eksternal. Dalam hal ini, mode operasi instalasi itu sendiri tidak berubah yaitu jika DD berfungsi, maka ia akan terus bekerja atau instalasi itu sendiri disuplai dari jaringan eksternal, maka itu akan berlanjut.

mode operasi BERHENTI

Ketika perintah STOP dikeluarkan, daya beban dialihkan ke jalur bypass, daya generator dan drive motor terputus. Unit terus berputar oleh inersia untuk beberapa waktu lagi dan setelah berhenti, beralih ke mode OFF.

Diagram koneksi DDIBP dan fitur-fiturnya

Instalasi tunggal

Ini adalah cara termudah untuk menggunakan DDIBP independen. Instalasi dapat memiliki dua output - NB (tanpa putus, catu daya tidak terputus) tanpa gangguan catu daya dan SB (istirahat pendek, catu daya terjamin) dengan gangguan daya jangka pendek. Setiap output dapat memiliki bypass sendiri (lihat Gambar. 1).

gambar

Fig. 1

Beban kritis biasanya terhubung ke output NB (IT, pompa sirkulasi sistem pasokan dingin, pendingin udara presisi), dan output SB terhubung ke beban yang tidak mengalami gangguan daya jangka pendek (pendingin sistem pasokan dingin). Untuk mengecualikan kehilangan total catu daya ke beban kritis, output unit dan sirkuit bypass beralih dengan tumpang tindih waktu, dan arus gangguan dikurangi ke nilai yang aman karena hambatan kompleks dari bagian gulungan reaktor.

Perhatian khusus harus diberikan pada catu daya dari beban non-linear DDIBP, mis. beban, yang dicirikan oleh kehadiran dalam komposisi spektral dari konsumsi arus sejumlah harmonisa. Karena fitur generator sinkron dan sirkuit koneksi, ini mengarah ke distorsi bentuk tegangan pada output unit, serta adanya komponen harmonik dari konsumsi saat ini ketika unit ini didukung dari jaringan tegangan AC eksternal.

Di bawah ini adalah gambar bentuk (lihat Gambar. 2) dan analisis harmonik dari tegangan output (lihat Gambar. 3) ketika didukung oleh jaringan eksternal. Koefisien distorsi harmonik melebihi 10% dengan beban nonlinier sederhana dalam bentuk konverter frekuensi. Pada saat yang sama, instalasi tidak beralih ke mode diesel, yang menegaskan bahwa sistem kontrol tidak memantau parameter penting seperti koefisien distorsi harmonik dari tegangan output. Menurut pengamatan, tingkat distorsi harmonik tidak tergantung pada kekuatan beban, tetapi pada rasio kekuatan beban nonlinear dan linier, dan ketika diuji untuk murni aktif, termal, beban, bentuk tegangan pada output unit benar-benar dekat dengan sinusoidal. Tapi situasi ini sangat jauh dari kenyataan, terutama yang berkaitan dengan pasokan peralatan teknik,menggabungkan konverter frekuensi, dan beban IT, dengan switching catu daya, tidak selalu dilengkapi dengan korektor faktor daya (PFC).

gambar

2 Gambar.

gambar

3

Dalam diagram ini dan selanjutnya, tiga keadaan mengambil sendiri:

Koneksi galvanis antara input dan output dari instalasi.
Kemiringan beban fase dari output menuju ke input.
Perlunya langkah-langkah tambahan untuk mengurangi harmonisa arus beban.
Komponen harmonik dari arus beban dan distorsi yang disebabkan oleh transien menembus dari output ke input.

Sirkuit Paralel

Untuk menyalakan sistem catu daya, instalasi DDIBP dapat dinyalakan secara paralel, menghubungkan sirkuit input dan output masing-masing instalasi. Harus dipahami bahwa instalasi kehilangan independensinya dan menjadi bagian dari sistem ketika kondisi sinkronisasi dan pencocokan fase terpenuhi, dalam fisika ini dilambangkan dalam satu kata - koherensi. Dari sudut pandang praktis, ini berarti bahwa semua instalasi yang termasuk dalam sistem harus bekerja dalam mode yang sama, yaitu, misalnya, opsi dengan operasi parsial dari DD, dan parsial dari jaringan eksternal tidak valid. Dalam hal ini, garis bypass dibuat umum untuk seluruh sistem (lihat Gambar 4).

Dengan skema koneksi ini, ada dua mode yang berpotensi berbahaya:

Menghubungkan instalasi kedua dan selanjutnya ke bus output sistem sesuai dengan kondisi koherensi.
Memutuskan sambungan satu instalasi dari bus output sesuai dengan kondisi koherensi sampai output beralih terbuka.

Gbr. 4

Pematian darurat dari satu instalasi dapat menyebabkan situasi ketika mulai melambat, dan perangkat switching keluaran belum dibuka. Selain itu, dalam waktu singkat, perbedaan fasa antara instalasi dan sistem lainnya dapat mencapai nilai alarm, yang menyebabkan mode hubung singkat.

Perhatikan juga load balancing antara masing-masing unit. Pada peralatan yang dipertimbangkan di sini, penyeimbangan dilakukan karena karakteristik beban generator yang jatuh. Karena karakteristiknya yang tidak ideal dan tidak identik dari instalasi di antara instalasi, distribusi juga tidak merata. Selain itu, ketika mendekati nilai beban maksimum, distribusi mulai dipengaruhi oleh faktor-faktor yang tampaknya tidak signifikan seperti panjang garis yang terhubung, titik-titik koneksi ke jaringan distribusi pembangkit dan beban, serta kualitas (ketahanan transisi) dari sambungan itu sendiri.

Harus selalu diingat bahwa DDIBP dan perangkat switching adalah perangkat elektromekanis dengan momen inersia yang signifikan dan nilai nyata dari penundaan waktu untuk reaksi terhadap tindakan kontrol dari sistem kontrol otomatis.

Sirkuit paralel dengan koneksi tegangan sedang

Dalam hal ini, generator dihubungkan ke reaktor melalui transformator dengan rasio transformasi yang sesuai. Dengan demikian, mesin reaktor dan switching beroperasi pada level tegangan "rata-rata", dan generator beroperasi pada level 0,4 kV (lihat Gambar 5).

gambar

Gbr. 5

Dengan use case ini, perlu diperhatikan sifat beban akhir dan diagram koneksinya. Itu jika beban akhir dihubungkan melalui transformator step-down, harus diingat bahwa menghubungkan transformator ke listrik dengan tingkat probabilitas tinggi disertai dengan proses remagnetisasi inti, yang pada gilirannya menyebabkan lonjakan konsumsi saat ini dan, akibatnya, penurunan tegangan (lihat Gbr. 6).

Peralatan sensitif dalam situasi ini mungkin tidak berfungsi dengan benar.

Setidaknya lampu inersia rendah berkedip, dan inverter frekuensi standar dari motor listrik dihidupkan kembali.

gambar

Gbr.6

Membagi Sirkuit Bus Keluaran

Untuk mengoptimalkan jumlah instalasi dalam sistem catu daya, pabrikan mengusulkan untuk menggunakan sirkuit dengan bus output "split", di mana instalasi paralel dengan input dan output, dengan setiap instalasi secara individual terhubung ke lebih dari satu bus output. Dalam hal ini, jumlah garis bypass harus sama dengan jumlah bus keluaran (lihat Gambar 7).

Harus dipahami bahwa bus output tidak independen dan terhubung secara galvanis satu sama lain melalui perangkat switching setiap instalasi.

Jadi, meskipun ada jaminan dari pabrikan, sirkuit ini adalah catu daya tunggal dengan redundansi internal, dalam kasus sirkuit paralel, memiliki beberapa output yang digabungkan secara galvanis satu sama lain.

gambar

Gbr. 7

Di sini, seperti dalam kasus sebelumnya, perlu diperhatikan tidak hanya keseimbangan beban antar unit, tetapi juga antara bus keluaran.

Juga, beberapa pelanggan sangat keberatan dengan pasokan makanan "kotor", yaitu penggunaan bypass, untuk memuat dalam mode operasi apa pun. Dengan pendekatan ini, misalnya, di pusat data, masalah (kelebihan beban) pada salah satu balok mengarah ke sistem crash dengan pemutusan lengkap muatan.

Siklus hidup DDIBP dan dampaknya pada sistem catu daya secara keseluruhan

Jangan lupa bahwa instalasi DDIBP adalah perangkat elektromekanis yang membutuhkan sikap berhati-hati, jika tidak lebih, dan pemeliharaan berkala.

Jadwal layanan termasuk penghentian, shutdown, pembersihan, pelumasan (setiap enam bulan sekali), serta memuat generator ke beban uji (setahun sekali). Biasanya diperlukan dua hari kerja untuk layanan satu instalasi. Dan kurangnya sirkuit yang dirancang khusus untuk menghubungkan generator ke beban uji menyebabkan kebutuhan untuk mengurangi energi muatan.

Sebagai contoh, kami menggunakan sistem berlebih dari 15 DDIBP yang bekerja paralel yang dihubungkan oleh tegangan "rata-rata" ke bus "split" ganda tanpa adanya sirkuit khusus untuk menghubungkan beban uji.

Dengan data awal seperti itu, untuk menjaga sistem selama 30 (!) Hari kalender Ty dalam mode sehari, akan perlu untuk melepaskan salah satu bus keluaran untuk menghubungkan beban uji. Dengan demikian, ketersediaan catu daya untuk muatan salah satu bus keluaran adalah 0,959, dan bahkan 0,92.

Selain itu, pengembalian ke skema catu daya muatan reguler akan memerlukan penyertaan jumlah transformator step-down yang diperlukan, yang, pada gilirannya, akan menyebabkan penurunan tegangan berganda pada seluruh (!) Sistem yang terkait dengan pembalikan magnetisasi transformator.

Rekomendasi untuk penggunaan DDIBP

Dari hal tersebut di atas, kesimpulan yang tidak nyaman menunjukkan dirinya sendiri - pada output sistem catu daya menggunakan DDIBP, tegangan tanpa gangguan berkualitas tinggi (!) Hadir ketika semua kondisi berikut dipenuhi:

Catu daya eksternal tidak memiliki kekurangan yang signifikan;
Beban sistem konstan dalam waktu, aktif dan linier di alam (dua karakteristik terakhir tidak berlaku untuk peralatan pusat data);
Tidak ada distorsi dalam sistem yang disebabkan oleh pergantian elemen reaktif.

Meringkas, kami dapat merumuskan rekomendasi berikut:

Pisahkan sistem catu daya untuk peralatan teknik dan TI, dan bagi yang terakhir menjadi subsistem, untuk meminimalkan pengaruh timbal balik.
Pisahkan jaringan yang terpisah untuk memberikan kemampuan untuk melayani satu instalasi dengan kemampuan untuk menghubungkan beban uji luar dengan kapasitas yang sama dengan satu instalasi. Siapkan manajemen situs dan kabel untuk keperluan ini.
Secara konstan memonitor keseimbangan beban antara busbar, unit individu dan fase.
, .
.
.
, .. (RSP), - .
.
, .
, .
Selesaikan pemasangan dengan sensor getaran untuk mencegah keadaan darurat.
Jika medan suara dan termal berubah, getaran atau bau tak sedap terjadi, segera nonaktifkan unit untuk diagnosis lebih lanjut.

PS Penulis akan berterima kasih atas umpan balik pada subjek artikel.

Publikasi pada sumber daya lain dan media hanya dengan izin tertulis dari penulis.

Fitur sistem catu daya menggunakan DDIBP