חידושים במערכות אל פסק
חידושים במערכות אל פסק 1 אבי פינס M.Sc MBA אביאם מערכות בע"מ עקרונות הפעולה של מערכות אל פסק 2 ON LINE – מערכות אל פסק MAINTENANCE BYPASS BYPASS FEED STATIC SWITCH OUTPUT RECTIFIER RECT. FEED INVERTER מצב עבודה רגיל הפסקת חשמל BYPASS העברה לעוקף BATTERY ON LINE מערכת 3 LINE INTERACTIVE – מערכות אל פסק OUTPUT RECTIFIER RECTIFIER INVERTER רגיל הפסקת חשמל BATTERY BATTERY 4 LINE INTERACTIVE – מערכות אל פסק 5 סיווג והגדרות של מערכות אל פסק תקן IEC 62040-3 6 IEC 62040-3 • • • • כפי שראינו ,קיימים סוגים שונים של מערכות אל פסק ורמת ההגנה והשרידות שהן מציעות משתנה היצירתיות שגילו חלק מיצרני האל פסק בהגדרת המערכות שלהם גרמה לבילבול ולהטעיית לקוחות לכן החליטה IECלהגדיר בצורה ברורה וחד משמעית את המבנים השונים )ובאותה הזדמנות גם את הגדרות הביצועים של המערכות ודרך מדידתם( ההגדרה מתבצעת בשלושה שלבים שיפורטו להלן 7 שלב א' IEC 62040-3 - התלות של תפוקת ה UPS-בזינה 8 שלב ב' IEC 62040-3 - איכות תפוקת ה UPS-במצב רגיל ובגיבוי 9 שלב ג' IEC 62040-3 - סטיות של תפוקת ה UPS-בשינויים דינמיים • • • • • הוגדרו 3ספרות הוגדרו 3דרגות של סטיות במתח התפוקה הסיפרה הראשונה מייצגת את הסטיה המקסימלית במעבר מאופן עבודה אחד לשני – רגיל לגיבוי ,רגיל לעוקף )בייפאס( וחזרה. הסיפרה השניה מייצגת את הסטיה המקסימלית במדרגת 100%עומס לינארי )עבודה רגילה או גיבוי( הסיפרה השלישית כמו השניה אך מדרגת עומס לא לינארי 10 שלב ג' IEC 62040-3 - סטיות של תפוקת ה UPS-בשינויים דינמיים 11 שלב ג' IEC 62040-3 - סטיות של תפוקת ה UPS-בשינויים דינמיים 12 שלב ג' IEC 62040-3 - סטיות של תפוקת ה UPS-בשינויים דינמיים 13 פתרון הפרעות חשמל ע"י סוגי UPSשונים 14 IEC 62040-3 ליישומים קריטיים נעדיף תמיד VFI-SS-111 15 טכנולוגיות מתקדמות של מערכות UPS 16 הסבר פעולה של ממיר בסיסי)(1 • • • • האלמנט הבסיסי הוא "מפסק" )טרנזיסטור או .(SCR ממיר בסיסי מורכב מארבעה מפסקים בין שני פסי ה DC-במבנה שנקרא "גשר מלא". דירבון של המפסקים ע"י פולסים בקוטביות הפוכה תגרום להופעת גל מרובע במוצא. אם נמתג את המפסקים בתדר של 50 הרץ נקבל בתפוקה גל מרובע של 50הרץ. 17 הסבר פעולה של ממיר בסיסי)(2 • • • • האלמנט הבסיסי הוא "מפסק" )טרנזיסטור או .(SCR ממיר בסיסי מורכב מארבעה מפסקים בין שני פסי ה DC-במבנה שנקרא "גשר מלא". דירבון של המפסקים ע"י פולסים בקוטביות הפוכה תגרום להופעת גל מרובע במוצא. אם נמתג את המפסקים בתדר של 50 הרץ נקבל בתפוקה גל מרובע של 50הרץ. 18 הסבר פעולה של ממיר גשר אופייני )(Two Level מבנה של ממיר גשר טיפוסי במערכת אל פסק "קלאסית" ) (Two Levelללא שנאים )(Transformerless 19 ממיר גשר אופייני )(Two Level המיתוג מתבצע בין פס הפלוס לפס המינוס 20 ממיר גשר אופייני )(Two Level רמת הרמוניות גבוהה ומחייבת משנק גדול 21 ממיר גשר תלת מיפלסי )(Three Level מבנה של ממיר גשר טיפוסי במערכת אל פסק מתקדמת ) (Three Levelללא שנאים )(Transformerless 22 ממיר גשר תלת מיפלסי )(Three Level המבנה מורכב יותר ומאפשר מיתוג בין 3פסים :פלוס ,מינוס ואמצע )האפס(. 23 מיתוג תלת מיפלסי – הסבר פעולה • בחצי המחזור החיובי הטרנזיסטור התחתון )(T1 פתוח ,הטרנזיסטור באמצע ) (T3סגור כל הזמן • והמיתוג מתבצע בין מצב ש- T4סגור וT5 ,T2 ,T6- פתוחים )תפוקה (+לבין T4 פתוח ו T5 ,T2 ,T6-סגורים )תפוקה אפס( • צורות הגלים בחצי המחזור השלילי מיוצרות באופן דומה 24 מיתוג תלת מיפלסי – הסבר פעולה • בחצי המחזור החיובי הטרנזיסטור התחתון )(T1 פתוח ,הטרנזיסטור באמצע ) (T3סגור כל הזמן • והמיתוג מתבצע בין מצב ש- T4סגור וT5 ,T2 ,T6- פתוחים )תפוקה (+לבין T4 פתוח ו T5 ,T2 ,T6-סגורים )תפוקה אפס( • צורות הגלים בחצי המחזור השלילי מיוצרות באופן דומה 25 ממיר גשר תלת מיפלסי )(Three Level ההרמוניות נמוכות יותר 26 השוואת נצילות בין טכנולוגיות שונות Three Level Two Level With Transformer הנצילות של מערכות עם מיתוג תלת מיפלסי גבוהה יותר ונשמרת גם בעומסים נמוכים 27 סיכום יתרונות של מיתוג תלת מיפלסי • • • • • • 28 נצילות גבוהה יותר בעומס מלא הנצילות נשמרת גם בעומסים נמוכים חיסכון משמעותי מאד בהוצאות חשמל בתפעול עומס ) (Stressנמוך יותר על הטרנזיסטורים הרמוניות נמוכות יותר )מסננות קטנות יותר( מוזיל את מחיר הממיר טכנולוגיות של מערכות אל פסק 10’s 00’s 90’s 80’s 70’s IGBT Mosfet IGBT Mosfet IGBT Transistor SCR <10kVA TXless TXless TXless TX TX 1Ф IGBT IGBT IGBT SCR SCR >10kVA Txless 3 level TXless TX TX TX 3Ф השיפור הטכנולוגי התבטא: • בשיפור איכות התפוקה • בשיפור ההעמסה על רשת החשמל • בירידה דרמטית בגודל ובמשקל • בשיפור דרמטי בנצילות 29 חיסכון באנרגיה ע"י שיפור נצילות האל-פסק • הנצילות של מערכת אל פסק מתורגמת ישירות לבזבוז אנרגיה בתוך המערכת וכן לעלויות של מיזוג חדר האל פסק. • דוגמה למע' אל פסק שצורכת 100קוו"ט ונצילותה :90% לעומס90kW אל פסק η=90% 100kWמרשת החשמל 10kWחום =< הספק מיזוג נדרש ~4kW • חיסכון של 1קוו"ט בביזבוז של מערכת אל פסק מתורגם לכ ₪ 6,000-חיסכון שנתי בעלות החשמל • חישוב: 1 * ₪ 0.50קוו"ט * ₪ 6132 <= 1.4 * 24 * 365 הסבר - ₪ 0.50 :מחיר קווט"ש 1.4מקדם מיזוג אויר 30 שיפור האמינות והזמינות של מערכות UPS אמינות – - RELIABILITYזמן ממוצע בין תקלות )(MTBF זמינות – – AVAILABILITYחלק הזמן שהמערכת מספקת הגנה לעומסים 31 שיפור אמינות ,זמינות ושרידות במתקני UPS • יש שלוש שיטות עיקריות לשיפור האמינות והזמינות – חיבור במקביל – הזנה דו )ורב( מסלולית – מפסקים סטטיים • במתקנים קריטיים יש לבדוק את – היתירות ) REDUNDANYעמידה בתקלה לא צפויה( – האפשרות למתן שרות מתוכנן בלי הפרעה לעומסים 32 מערכות מקביליות אל פסק 1 עבודה רגילה 50% 100% אל פסק 2 50% X תקלה במערכת אחת הזנה דו ורב מסלולית עומסים עם הזנה כפולה אל פסק 1 עומס קריטי עם 2הזנות אל פסק 2 הזנה דו מסלולית DATA CENTER מותר להעמיס כל אחת משתי המערכות למקסימום )תאורטי( של 50% (MFR) הזנה רב מסלולית מותר להעמיס כל אחת משלוש המערכות למקסימום 66.7% של MULTI FEED REDUNDANCY UPS 1 500kVA 333kVA 167kVA 333kVA 0kVA 167kVA 1/3 DATA CENTER 167kVA UPS 2 500kVA 333kVA 167kVA 1/3 DATA CENTER 0kVA 167kVA UPS 3 500kVA 333kVA 167kVA 333kVA 1/3 DATA CENTER (MFR) הזנה רב מסלולית 83.3kVA UPS 1 333kVA 83.3kVA 167kVA 167kVA 1/6 1/6 DATA DATA CENTER CENTER 167kVA 83.3kVA 0kVA 167kVA 167kVA 1/6 DATA CENTER CENTER 1/6 DATA UPS 2 333kVA 83.3kVA 167kVA 167kVA מותר להעמיס כל אחת מארבע המערכות למקסימום 75% של 1/6 DATA CENTER CENTER 1/6 DATA 167kVA 0kVA UPS 3 333kVA 333kVA MULTI FEED REDUNDANCY UPS 3 333kVA אביאם מערכות בע"מ 167kVA 167kVA :יתרונות של הזנה רב מסלולית • חיסכון בהשקעה ובגודל 83.3kVA המתקן 167kVA 167kVA • חיסכון בעלויות תפעול 1/6 1/6 DATA DATA CENTER CENTER • הפרדה טובה יותר באתר 0kVA 83.3kVA • ניצול טוב יותר של הציוד 167kVA 167kVA 167kVA על פיTIER 4-• מוכר כ 1/6 1/6 DATA DATA CENTER CENTER UI התקנות החדשות של 37 1/6 DATA CENTER CENTER 1/6 DATA מפסקים סטטיים • • • • • מפסק סטטי מפסק סטטי הינו מתג אלקטרוני מהיר מבנה מפסק סטטי הינו SPDT ניתן להשתמש במפסק הסטטי למיתוג בין 2מערכות אל פסק או בין 2הזנות. קיימים מפסקים סטטיים לזרמים קטנים ) (16Aשניתן להכניס ליד ציודים ומפסקים בזרמים של אלפי אמפר למתקנים שלמים. מפסק סטטי מרכזי בודד אינו מתאים לTIER4- ניהול נכון חיוני לאמינות של מערכות UPS • בקרה על הציוד המחובר • נוהלי עבודה לתחזוקה ולמקרי חירום • גיוס ואיוש אנשים מתאימים • בשקפים הבאים מספר דוגמאות לתקלות הנובעות מחוסר ניהול... 39 "עומס יתר סמוי" במתקני Tier IIIוTier IV- "עומס יתר סמוי" הינה אחת התקלות שעלולה להיגרם עקב ניהול לקוי באתר שבו יש הזנה כפולה לעומסים. כל אחד מקוי ההזנה לכל עומס מסוגלות לשאת זרם כפול מזה שזורם בהן במצב תקין. אם העומס באחת ההזנות עולה מעל ,50%המערכת נמצאת ב"עומס יתר סמוי" .הכל מתנהג תקין עד אשר נפסקת הזנה אחת עקב השבתה מתוכננת או תקלה. העומס בהזנה השניה יעלה מעל 100%וההגנות יפלו וינתקו את 40הציוד הקריטי. BLACKOUT CB CB CB 32A 32A 32A 10A 0A 20A 11/2014 CB CB 32A 32A 0A 10A 40A 20A אביאם מערכות בע"מ חיבורי הזנה לא נכונים במתקני Tier IIIוTier IV- CB 32A CB 32A זוהי דוגמה נוספת לניהול לא תקין. אם עקב חוסר ניהול/חוסר מעקב שתי ההזנות של עומס קריטי חוברו לאותו מקור הזנה. הפסקה של אותה הזנה לצורך תחזוקה או במקרה של תקלה תגרום לנפילת העומס הקריטי. 41 11/2014 אביאם מערכות בע"מ מערכות UPSמודולריות 42 מערכות אל פסק מודולריות עד 250קוו"א 43 אביאם מערכות בע"מ מערכות UPSמודולריות בהספקים גבוהים 44 מערכות אל פסק מודולריות באתרי Tier IV מערכות אל פסק מודולריות מתאימות מאד לאתרי Tier IV מהסיבות הבאות: • שיפור מערך האל פסק לN+1- בעלות נמוכה יחסית )למרות שלא נדרש ע"י Tier IVזהו יתרון(. • CMמובנה בגלל HOT SWAPP • זמן תיקון תקלות )(MTTR קצר מאד – וניתן לביצוע ע"י הצוות המקומי באתר. • גמישות בתכנון לשידרוג או הקטנת ההספק. 45 11/2014 היתרונות של מערכות UPSמודולריות • • • • • 46 גמישות בצמיחה )וגם בהקטנה( יתירות מובנית ולא יקרה יכולת כיבוי אוטומטי של חלק מהמודולים במקרה של עומס נמוך שרות מהיר ע"י החלפת מודולים יכולת שרות עצמאית אם נדרש תחזוקה לא מתערבת בדיקות מצברים ללא התערבות צילום תרמי לזיהוי תקלות שימוש בציוד מדידה יעודי לזיהוי תקלות ניתוח היסטוריה )לוגים( תחזוקה מונעת והחלפת רכיבים 47 בדיקות מצברים • • • • הדרך הנכונה לבדוק מצברים היא לבצע פריקה בעומס שבו הם צפויים לעבוד ולבדוק אם הם עומדים בביצועים הצפויים. אלא שדרך זו היא יקרה וזמן הבדיקה הוא ארוך וכרוך בהפרעה לתפעול האמינות של שיטות אחרות – מהירות יותר - לבדיקה )כגון פריקה בזרם גבוה מאד או מדידת מתח ציפה( גרועה השיטות היעילות היחידות הינן: – פריקה מלאה – בדיקת ההתנגדות הפנימית של הפלטות .יש לבחור בודק איכותי כי אחרת התוצאות חסרות משמעות. בדיקות מצברים ע"י מדידת התנגדות פנימית • • • • בודקי מצברים איכותיים מודדים פרמטר )התנגדות פנימית של הפלטות( שהוא יחסי לקיבול של המצבר תוצאת המדידה מאפשרת לאתר ירידה בקיבול המצבר ולפעול לתיקון המצב או להחלפת המצבר הבדיקה אקויולנטית לביצוע בדיקת פריקה מלאה בתמונה בודק מצברים נייד בדיקות מצברים – מערכות ניטור נייחות • מערכות נייחות מותקנות באופן קבוע ליד המצברים ומחוברות בתקשורת. • מערכות אלו מבצעות בדיקות מצברים ותנאי סביבה באופן רציף או לפי תכנות • המערכות בודקות ורושמות נתונים נוספים של המצברים וכן תנאי סביבה תחזוקת מע' אל פסק ללא התערבות • • • • • בדיקות מצברים ע"י מערכת ניטור או בודק אימפדנס צילומי אינפרא אדום לאיתור ומניעת תקלות שימוש במכשירי מדידה לבדיקות הרמוניות ,צורות גל ,גליות וכו' לצורך איתור תקלות וכשלים )רצוי להכין תשתית בדיקות מתאימה( תחזוקה מונעת אשר מחליפה רכיבים במועדים קבועים ולא ממתינה לתקלה ניתוח היסטוריה )לוגים( 51 אביאם מערכות בע"מ ביצועי מערכות אל פסק מתקדמות 52 הביצועים של מערכות אל פסק חדישות • זינה: – מקדם הספק בכניסה ~1 – צריכת זרם סינוסית THDi ~ 3% • תפוקה: – מתח סינוסי טהור 1-3%~THDVעד 5%בעומס לא לינארי – יצוב מתח סטטי ודינמי מעולים גם במכת עומס 100% – מקדם הספק עומס לפחות 0.9קיבולי עד 0.8השראי • מידות ומשקל קטנים • בקרת מיקרופרוססור ,תקשורת היסטוריה • תצוגה LCDנוחה וידידותית 53 54
© Copyright 2024