UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 1 ELŐZETES ISMERETEK. FELHASZNÁLT UPS : SICON DIGYS. Az UPS berendezések minden olyan villamos ( és termikus ) paramétert megfelelő gyakorisággal mérnek, amelyek a működésüket alapvetően befolyásolják. A mintavételes mérés gyakorisága pl. a SICON DIGYS UPS-sekben 135/410usec. A HÁLÓZATI feszültség jellemzőben bekövetkező változások értékeléséhez ez kellően gyors mérés. A mérési eredmények LIMIT-et meghaladó eltérései a berendezésben beavatkozásokat generálnak. Pl.: a HÁLÓZATI RMS fázisfeszültség 15(20)%-os mértéket meghaladó csökkenése un. TELEP üzemet eredményez. Miután a készülék a saját beavatkozásairól az utólagos elemzés-értékelés számára naplót vezet, ezért ez egyfajta, az adott felhasználási helyre vonatkozó, HÁLÓZATI feszültség analízist tesz lehetővé anélkül, hogy egy speciális mérőeszközt, erre a célra, telepíteni kellene. Az UPS a HÁLÓZATI feszültséget a berendezés két áramköri pontján használja. Egyrészről az EGYENIRÁNYITÓ áramkör, másrészről pedig az un BYPASS áramkör bemenetein. Az EGYENIRÁNYITÓ áramkör működése a HÁLÓZATI RMS feszültségben rendszerint 15...20%-os változást enged meg. ( Lásd a készülék műszaki specifikációját.) Ha a változás mértéke meghaladja a 15(20)%-os mértéket, akkor a készülékben futó szoftver parancsot ad az EGYENIRÁNYITÓ híd teljesítmény kapcsoló elemei vezérlésének a kikapcsolására. Ezzel egyidőben átterheli az INVERTER DC tápfeszültség ellátását az UPS-hez kapcsolt TELEP-(ek)re. A HÁLÓZATI RMS feszültségben mért hibás értéket, valamint az EGYENIRÁNYITÓ működés tíltását és a TELEP üzem bekapcsolását, egy un. HISTORY-ban benaplózza. A naplózás eseményidő felbontása általában 1sec-os. Az EGYENIRÁNYITÓ bemenetén működő HÁLÓZAT megnevezése általában : INPUT MAINS, az eseményre utalás megnevezése általában : INPUT_MAINS_FAILURE. Ezek alapján egy 15(20)%-ot meghaladó mértékű HÁLÓZATI RMS feszültség hibaesemény bekövetkezésekor a következő napló bejegyzések várhatók : ( nem pontos napló bejegyzést látunk! ) 1. 2007.03.15 5:25:51 INPUT_MAINS_FAILURE YES HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség jellemzőben 2. 2007.03.15 5:25:51 BATTERY_SCR_ON YES a TELEP üzem szoftveres bekapcsolási időpontja 3. 2007.03.15 5:25:55 RECTIFIER_ON YES az EGYENIRÁNYITÓ híd vezérlés szoftveres bekapcsolási időpontja 4. 2007.03.15 5:25:55 BATTERY_SCR_ON NO a TELEP üzem szoftveres kikapcsolási időpontja A bejegyzés alapján utólag is tudható, hogy a HÁLÓZAT valamely fázisában, 2007. 03.15-én, hajnali 5:25:51-kor 15(20)%-os mértéket meghaladó változás lépett fel. Vannak UPS-sek, amelyek azonosítják a feszültség változás irányát is : csökkenés v. növekedés, de ez nem jellemzője az UPS-seknek általában. A TELEP üzem időtartama a 3-as és a 2-es lépés számú bejegyzések időkülönbsége, esetünkben 4sec. A HÁLÓZATI feszültség FREKVENCIA jellemzője is mért jellemző az UPS működése során. Ha bekövetkezik egy teljes fázisfeszültség leépülés, akkor az várhatóan frekvencia hibát is generálni fog. Az EGYENIRÁNYITÓ-t tápláló HÁLÓZATI feszültségben megengedett frekvenciaváltozás mértéke általában : + / - 10%. 1. 2007.03.15 5:25:51 INPUT_MAINS_FAILURE YES HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség jellemzőben 2. 2007.03.15 5:25:51 BATTERY_SCR_ON YES a TELEP üzem szoftveres bekapcsolási időpontja 3. 2007.03.15 5:25:51 INPUT_MAINS_FREQUENCY_OUT_OF_TOLERENC YES HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség frekvencia jellemzőben 4. 2007.03.15 5:26:55 RECTIFIER_ON YES az EGYENIRÁNYITÓ híd vezérlés szoftveres bekapcsolási időpontja 2009.05.30 5. 2007.03.15 5:26:55 BATTERY_SCR_ON NO a TELEP üzem szoftveres kikapcsolási időpontja
UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 2 ELŐZETES ISMERETEK. FELHASZNÁLT UPS : SICON DIGYS. A BYPASS áramkör egyfajta menekülő irány az UPS számára a FOGYASZTÓ energiaellátásában. Az ON-LINE üzemű berendezésekben a FOGYASZTÓ-t az UPS INVER- TER-e táplálja. Ha az INVERTER meghibásodik, hogy a FOGYASZTÓ ne maradjon energiaellátás nélkül, a HÁLÓZAT-ot használjuk un. VÉSZ táplálási irányként. Természetes, hogy a FOGYASZTÓ-ra is kijutható HÁLÓZAT-i feszültség jellemzővel szemben-noha az ugyanaz a hálózat, mint ami az egyenirányitó bemenetén is működikszigorúbb elvárásaink lesznek, ezért itt a LIMIT határok szűkebbek. Az RMS feszültségre rendszerint + / - 10(15)%, míg a frekvenciára : + / - 2%. A VÉSZ táplálási irány megnevezése : EMERGENCY_(VÉSZ) vagy AUXILIARY(KISEGÍTŐ)_MAINS. Elképzelhető olyan RMS feszültséghiba esemény is, amikor a változás mértéke eléri a 10(15)%-ot, de nem haladja meg a 15(20)%-ot. Erre a következő napló bejegyzés fog utalni : 1. 2007.04.15 7:12:17 AUXILIARY_MAINS_NOT_OK YES HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség jellemzőben 2. 2007.04.15 7:12:17 AUXILIARY_MAINS_FREQUENCY_OUT_OF_TOLERENCE YES HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség frekvencia jellemzőben 3. 2007.04.15 7:12:18 AUXILIARY_MAINS_NOT_OK NO a HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség jellemzőben megszünt Vannak UPS-sek, amik a HÁLÓZAT fázisfeszültségeinek a sorrendjét is figyelik. Amennyiben egy jó fázissorrenddel bekötött berendezésben utóbb FÁZISSORREND hibajel jelenik meg, akkor az rendszerint teljes mértékű fázisfeszültség leépülésre utal. Megjelenése az eseménynaplóban : CYCLE_DETECTION_ERROR. Az UPS eseménynapló felhasználói hozzáférhetősége függ a gyártó hozzáállásától. Vannak berendezések, amelyekben az eseményeket bárki megtekintheti, bár értékelésükhöz a berendezéssel kapcsolatos ismeretek kétségkivül szükségesek. Ilyen készülék a SICON 90-es évekbeli S-sorozatú UPS-se, vagy a SOCOMEC DELPHYS fantázia névre hallgató berendezése. Más készülékeknél az UPS eseménynapló tartalma tényleges "fekete doboz" információ, mert letöltéséhez célszoftver szükséges. Az események UPS általi bekövetkezés igazolása általában logikai állapotok "IGAZ - NEM IGAZ" azonosítása. Ezért azután az esemény megnevezés után találkozhatunk YES - NO utalásokkal, amelyek az adott esemény fennálltát (=YES), illetve elmúlását (NO) jelölik. Ennek értelmében a fenti 3.számú esemény naplóbeli megjelenése a következő lesz : 3. 2007.04.15 7:12:18 AUXILIARY_MAINS_NOT_OK NO a HIBA a HÁLÓZATI RMS feszültség jellemzőben megszünt A berendezések számos további paraméter változásáról is információt vezetnek, melyekről itt most nem esett szó, de melyek megjelennek a következő táblázatos prezentációnkban, ami arra mutat példát, hogy hogyan lehet összegezni az üzembiztonság szempontjából egy negyedévnyi időszak eseményeit. Az esemény értékelhetőség számára biztosítani kell, hogy az UPS belső órája pontos napi időt mutasson. A következő példaként bemutatott készülék órája negyedévnyi idő alatt 6 percet siet, ami elég nagy eltérés ahhoz képest, hogy általában néhány percen belüli eltérésekkel szoktunk találkozni. Az óra állítás lehetősége rendszerint hozzáférhető speciális szoftver nélkül is. 2009.05.30
UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 3 PREZENTÁCIÓ. FELHASZNÁLT UPS : SICON DIGYS. Dátum Naptári nap Esemény bekövetkezési időpont : óra-perc-sec EGYENIRÁNYITÓ visszakapcsolási időpont ( a TELEP üzem időtartam meghatározás számára ) I-U1-U2 töltésmód esetén az U2-re kapcsolás időpontja Esemény végidőpont UPS óra negyedéves eltérés a napi időhöz képest Tervszerű ellenőrzési alkalom jelölés. Tényleges TELEP igénybevételi időtartamok Kivett Ah kapacitások. TELEP üzemi kisütő áram 2009.05.30 LIMIT-határok az adott berendezés adott jellemzőire.
UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 4 BATTERY ÜZEM IDŐTARTAM FONTOSSÁGÁRÓL. A "BATTERY üzem" jellemző arról informál bennünket, hogy az üzem milyen időtartamokban használta a TELEP-et. Miért lehet ez fontos a számunkra? A TELEP igénybevehetőségi időtartamát két körülmény határozza meg, egy paraméter függvényében. A körülmények : az üzemi kisütő áram nagysága, illetve a beépített kapacitás, míg a paraméter az a helyiség hőmérséklet, amin a TELEP-et ki fogjuk sütni. Az UPS-ek nem lehetnek felkészítve arra, hogy a kisütési időtartamokat az aktuális helyiség hőmérséklethez igazíthassák. Később látni fogjuk, hogy miért. A TELEP igénybevehetőség 20 C-os helyiséghőmérsékletre, a gyártó által meghatározott adat. A példánk PANASONIC LC-X 1242AP típusú BLOKK-jainál maradva, az 5,4A-es üzemi kisütő áramhoz legközelebbi gyártói adat a 6,5A, amivel 360percet ( 6órát ) kell tudnia kiszolgálni a TELEP-nek úgy, hogy egyetlen BLOKK-jának a feszültsége sem csökkenhet 10,80V alá, miközben a helyiséghőmérséklet 20 C-os kell legyen. A kivehető kapacitás érték : 6óra x 6,5A = 39Ah. Az 5,4-es kisütő áramhoz tartozóan a kivehető kapacitás maradjon 39Ah ( valójában kissé több ), így a kisütés időtartama : 39Ah : 5,4A = 7,2óra, azaz 433perc lesz. Tudni kell, hogy a kisütött TELEP regenerációjához szükséges időtartam, aminek eltelte után ismételten 100%-os mértékben vehetjük igénybe, példánknál maradva 433percig, függvénye a töltő áram nagyságának, illetve a töltési módnak. Ha a töltőáram értéke a TELEP 10órás kapacitásának ( Q 10 ) %-ban megadva : (0,15-0,18) x Q 10, akkor a kivett kapacitás kb. 78-79%-nak a visszatöltéséhez szükséges töltési idő : kb. 2,5óra, ha az I - U 1 - U 2 töltésmód mellett töltjük a TELEP-et. ( Ez forszirozottabb visszatöltést eredményez, ahol U 1 = 2,40V/c, illetve U 2 = 2,27-2,30V/c.) A példa PANASONIC LC-X 1242AP TELEP-ét 25,0A-es kisütő árammal 45percig sütve ( 60percet kéne tudjon ), 18,9Ah kivett kapacitás után, 10:38-kor indított, 0,15xQ 10 azaz 6,0A-es áramgenerátoros töltő árammal töltve, az áramgenerátoros szakasz végéig ( 13:19 -ig ) 14,8Ah bevitt töltés jellemzi, ami 14,8 / 18,9 x 100 = 78-79%-a a kivett kapacitásnak. Ezt követően az áram exponenciálisan csökkenő jelleget mutat, ami miatt a töltés sebessége lecsökken. A maradék 21-21%-nyi kapacitás visszanyeréséhez további 24-36 órányi időre is szükség lehet. Az elmondottakból következik, hogy ha egy 100%-os kisütési alkalmat 24 órán belül követ egy következő 100%-os igénybevétel, akkor a második alkalommal az egyébként hibátlan TELEP-nek nem kell tudnia újabb 433percet kiszolgálni, mert az újabb igénybevétel indulásáig a TELEP még nem nyerhette vissza a 100%-os kondícióját. Az I - U 1 töltésmód esetén ( ahol U 1 = 2,27-2,30V/c ), PANASONIC LC-X 1228AP TELEP mellett, 0,2 x Q 10 = 5,6A-es áramgenerátoros töltés esetén, az áramgenerátoros töltési időtartam kb. 1,5óra, a visszatöltött kapacitás pedig kb. 8,2Ah, ami az előzőleg 18,5A-es kisütő áram mellett, 43perc időtartamban kivett 13,3Ah 61-62%-a. A maradék 38-39% visszanyeréséhez 36-48 órányi időre is szükség lehet. Az időtartamok becslésekor célszerűen a biztonság irányába "tévedtünk". A SICON DIGYS UPS-sek közül azok, amelyek a 4.xx-es szoftver verziót tartalmazzák, már mindkét töltésmódra fel vannak készítve, hasonlóan a MASTERYS családhoz. A hőmérséklet paraméterről a kivehető kapacitás szempontjából : Magasabb helyiség hőmérséklet mellett a kémiai aktivitás nagyobb, ezért a TELEP-ből, a névlegesnél több töltés vehető ki anélkül, hogy az a TELEP BLOKK-jaiban kárt tenne. A többlet kivehető kapacitás becslése gyártói karakterisztika sereg alapján történik, az aktuális hőmérséklet és az aktuális kisütő áramhoz tartozóan. Ezt a körülményt az UPS nem tudja figyelembe venni, így nem fogja a TELEP-et tovább sütni. Alacsonyabb helyiség hőmérséklet mellett a kémiai aktivitás kisebb, ezért a TELEP-ből a névlegesnél kevesebb töltés vehető ki a BLOKK-ok maradandó sérülését elkerülendő. Ennek meghatározása is gyári karakterisztikák alapján történik. Ezt a körülményt sem tudja az UPS figyelembe venni, ezért névleges időtartamú kisütés felléptekor, nem fogja a kisütést korábban abbahagyni, amivel akár tönkre is tehetjük a TELEP-ünket. Többek között ezért is szükséges a klímatizáció kérdését a helyén kezelni. 2009.05.30
UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 5 BATTERY I - U 1 KARAKTERISZTIKA SZERINTI TÖLTÉSMÓD. Töltő áram skála I = 0,2 x Q 10, U 1 = 2,30V/c, U BLOKK = 13,80V BLOKK feszültség skála Mérő kurzor U1 feszültség Áramgenerátoros töltési szakasz A kurzor mérés eredménye PANASONIC LC-X 1228AP I 1 = 0,2 x Q 10 = 0,2 x 26,5 = 5,3A Q 10 = 26,5Ah Q 20 = 28,0Ah UPS : SICON DIGYS
UPS technika. Villamos hálózatok zavaranalízis vizsgálata. Termikus mérések. Mérésszolgáltatás. 6 BATTERY I - U 1 - U 2 KARAKTERISZTIKA SZERINTI TÖLTÉSMÓD. Töltő áram skála I = 0,15 x Q 10, U 1 = 2,40V/c, U 2 = 2,30V/c, U BLOKK = 13,80V BLOKK feszültség skála U1 feszültség U2 feszültség NEGATIV oldali TELEP POZITIV oldali TELEP Áramgenerátoros töltési szakasz PANASONIC LC-X 1242AP I 1 = 0,15 x Q 10 = 0,15 x 40,0 = 6,0A Q 10 = 40,0Ah Q 20 = 42,0Ah UPS : SICON DIGYS