56
Współpraca zespołów prądotwórczych z zasilaczami UPS
x x x
Współpraca układu agregat prądotwórczy-UPS
Eksploatacja prawidłowo dobranego agregatu prądotwórczego i zasi-
lacza UPS, pracujących osobno na określoną grupę odbiorników,
zazwyczaj nie stwarza problemów. Jeśli jednak wystąpią, to stosun-
kowo łatwo można je rozpoznać, zdiagnozować i rozwiązać. Powstają
głównie z przeciążeń, zakłóceń albo awarii urządzeń zasilających. Gdy
jednak dotyczą układu agregat prądotwórczy-UPS, gdzie urządzenia
te pracują razem, to może pojawić się wiele problemów wynikających
z procesów zachodzących pomiędzy oddziałującymi na siebie agrega-
tem prądotwórczym, zasilaczem UPS i odbiornikami oraz funkcjono-
waniem automatyki sterującej tych urządzeń. Wspomniane problemy
dotyczą m.in.: udaru prądowego i prądów harmonicznych, skoko-
wego ładowania, wzrostu napięcia, wahań częstotliwości, synchroniza-
cji z obejściem oraz układu automatycznego przełączania.
Pierwszy problem wynika z faktu, że większość zasilaczy UPS zawiera
układy bateryjne z kontrolą ładowania (prostownik), które powodują
gwałtowny pobór mocy z sieci zasilającej (sieć elektroenergetyczna,
agregat prądotwórczy). Udary tego typu mogą m.in. spowodować
zakłócenia w pracy automatyki agregatu. Ponadto urządzenia ładu-
jące zwykle powodują odkształcenia prądu pobieranego z sieci zasi-
lającej, co jest zjawiskiem bardzo niepożądanym. Producenci zasila-
czy UPS rozwiązują ten problem poprzez zastosowanie odpowiednio
zaprojektowanego filtra pasywnego. Natomiast w agregatach prądo-
twórczych stosowane są ograniczenia mocy związane z nadmiernym
wzrostem temperatury pracy generatora [16].
Drugi problem powstaje, kiedy agregat jest uruchamiany i nastę-
puje przyłączenie zasilacza UPS, wówczas wzrost obciążenia może
spowodować nagłe wahania częstotliwości i napięcia. Zwykle można
uniknąć takiej sytuacji, gdy UPS ma funkcję łagodnego przyłączenia.
Oznacza to, że prostownik zasilacza UPS ma pewne możliwości kon-
troli przepływu mocy, przez co moc pobierana przez UPS z generatora
może być stopniowo zwiększana przez 10–20 s [12].
Trzeci problem pojawia się, gdy moc agregatu jest zbytnio zbliżona do
mocy zasilacza UPS i kiedy inne obciążenie agregatu jest zbyt małe lub
nie występuje. Jeśli zasilacz UPS jest połączony z agregatem za pomocą
układu przełączającego, układ ładujący zasilacza UPS jest wyłączany
i następuje proces łagodnego przyłączenia. Jeżeli filtr wejściowy jest jedy-
nym obciążeniem agregatu, może dojść do zbyt dużego wzbudzenia urzą-
dzenia. Większość układów kontrolnych wzbudzenia nie jest w stanie
poradzić sobie z tą nadwyżką, dlatego napięcie rośnie w sposób niekontro-
lowany do około 120%. Producenci agregatów rozwiązują ten problem
poprzez wykorzystanie urządzeń wstępnie obciążających, które umożli-
wiają zlikwidowanie efektu skoku napięcia podczas rozruchu układu zasi-
lania awaryjnego. Zasilacz UPS, który odłącza filtr wejściowy w czasie,
gdy układ ładujący jest wyłączony, pozwala uniknąć powyższych trudno-
ści bez konieczności włączania urządzeń zewnętrznych [10].
Czwarty problem wynika z faktu, że agregaty mają ograniczone możli-
wości kontroli częstotliwości i odpowiedzi na zmianę obciążenia. Główny
wpływ na zmiany częstotliwości mają takie czynniki, jak: bezwładność
mechaniczna wirnika generatora, szybkość odpowiedzi regulatora i reak-
cja odbiornika na zmiany częstotliwości. Właściwe zaprojektowanie
automatyki sterującej agregatu i zasilacza UPS umożliwia eliminację
wahań częstotliwości. Agregat powinien być wyposażony w czuły regu-
lator, dokładnie dopasowany do układu, bardziej wrażliwy niż regulator
nadrzędny [10]. Zaś automatyka zasilacza UPS musi być czuła na
szybkie zmiany częstotliwości.
Piąty problem wynika z faktu, że niektóre układy wymagają, aby UPS
synchronizował się z układem obejściowym (tzw. by-passem), w związku
z tym szczytowe obciążenie przenosi się na agregat [12]. To zwykle powo-
duje potrzebę większej stabilności częstotliwości i napięcia generatora, co
z kolei może spowodować trudności z integracją systemu. Dostawca zasi-
lacza UPS powinien zwiększyć zakres tolerowanej częstotliwości, jeśli taka
możliwość jest dopuszczalna dla zasilanych odbiorników [10].
Szósty problem wynika z faktu, że większość układów agregat-UPS
zawiera automatyczny układ, który przełącza UPS na zasilanie z sieci
elektroenergetycznej, gdy powróci napięcie. Jeżeli wyłącznik obsługuje
także odbiorniki silnikowe (np. występujące w systemach grzewczo-
-klimatyzacyjnych), filtr wejściowy zasilacza UPS dostarczy do układu
dodatkową energię podczas przełączania [12]. W sytuacji gdy proces ten
nastąpi zbyt szybko, powodując nagłą zmianę fazy napięcia, może nastą-
pić zniszczenie zarówno silników, jak i zasilacza.
Literatura
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w spra-
wie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuo-
wanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 z późn. zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 26 czerwca 2012 r. w sprawie szcze-
gółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać pomieszczenia i urządzenia pod-
miotu wykonującego działalność leczniczą (DzU z 2012 r. nr 12, poz. 739).
3. IEC 60364-7-710:2002 „Requirements for special installations or locations.
Medical locations”.
4. IEC 62040-3:2009 „Uninterruptible power systems (UPS). Part 3: Method
of specifying the performance and test requirements”.
5. PN-IEC 60364 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych”.
6. PN-ISO 8528-5:1997 „Zespoły prądotwórcze. Zespoły prądotwórcze zasilane
silnikiem tłokowym”.
7. PN-ISO 9836:1997 „Właściwości użytkowe w budownictwie. Określenie
wskaźników powierzchniowych i kubaturowych”.
8. Dołęga W., „Układy zasilania budynków publicznych pod specjalnym nadzo-
rem”, w: „Elektroinstalator” 06/2014, s. 6–9.
9. Dołęga W., „Układy zasilania obiektów ochrony zdrowia”, w: „INPE
Informacje o Normach i Przepisach Elektrycznych” 182–183/2014.
10. Katarzyński J., „Prawidłowy dobór zespołu agregat prądotwórczy-UPS –
warunek niezawodności zasilania gwarantowanego”, w „Elektro.info” 11/2009.
11. Kuczyński K., „Agregaty prądotwórcze jako źródła zasilania rezerwowego”,
w: „Elektro.info” 6/2011.
12. Lewandowska M., „Zasilanie awaryjne – układy UPS-agregat”,
w: Elektroinżynieria.pl, 2013.
13. Markiewicz H., „Instalacje elektryczne, wyd. 8., WNT, Warszawa 2008.
14. „Poradnik Elektro.info.pl – Część 1: Zespoły prądotwórcze”, DWMedium,
Warszawa 2012.
15. „Poradnik Elektro.info.pl – Część 3: Zasilacze UPS”, DWMedium,
Warszawa 2013.
16. Sutkowski T., „Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną”,
COSiW SEP, Warszawa 2007.
17. Wiatr J., „Zastosowanie zespołów prądotwórczych do awaryjnego zasilania
obiektów budowlanych”, w „Biuletyn Techniczny SEP Kraków” 1/2011.
18. Karty katalogowe, materiały i specyfikacje techniczne firm: APC, Comex,
Eaton, Elmeco, Ever, Fast Group, Legrand, Pex-Pool Plus, Radiolex.
