A szünetmentes tápegységek gyakorlati oldaláról
2005/9. lapszám | netadmin | 7512 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A szünetmentes tápegységek gyakorlati oldaláról M ind a telepítés, mind a későbbi üzemeltetés szempontjából rendkívül fontos, hogy a tervező és a telepítő villanyszerelő tisztában legyen az on-line, illetve az off-line típusú UPS-ek közötti kü...
M ind a telepítés, mind a későbbi üzemeltetés szempontjából rendkívül fontos, hogy a tervező és a telepítő villanyszerelő tisztában legyen az on-line, illetve az off-line típusú UPS-ek közötti különbséggel. Röviden szólva, az off-line szünetmentes tápegységek csak akkor kapcsolnak inverteres üzemmódba, ha kiesik a hálózati betáplálás, normál esetben egyszerűen átengedik a hálózati feszültséget. A beépített elektronika figyeli és elemzi a betáplálási oldal állapotát, és kimaradás esetén kiadja a megfelelő utasításokat. Az on-line UPS-ek a bejövő áramot először egyenárammá alakítják át, ebből táplálják az akkumulátortelepeket, majd egy inverter segítségével 230 V-os váltakozó áramot bocsátanak ki a fogyasztók irányába.
A berendezések telepítésénél az első gyakori nehézség az, hogy nem veszik figyelembe
a geometriai méreteket és más, speciális követelményeket, például a szellőzést.
A probléma már az épületek vagy műszaki helyiség tervezésénél jelentkezik: külön
helyiséget nem terveznek, illetve alakítanak ki az UPS-ek számára. A nagyobb
teljesítményű berendezések mérete meghaladja a hagyományos közlekedőterek normál
kialakításait: nem szerencsés, ha egy korszerű szolgáltatóházban vésési munkával
kezdődik a telepítés. Hasonló módon figyelni kell arra, hogy a készülékek súlya
az akkumulátortelepekkel a több száz kilót is elérheti - természetesen a leadott
teljesítmény és az áthidalási idő hosszúságának függvényében.
Gyakori gond továbbá az, hogy a tervezők nincsenek pontosan tisztában a kW (hatásos
teljesítmény, P=U×I×cos ) és kVA (látszólagos teljesítmény S=U×I) közötti, a
cos értékből adódó különbséggel. Míg a tervezők előszeretettel határozzák meg
a szükséges készülék és épület teljesítményigényét kW-ban, addig a gyártók a
legtöbb esetben kVA-ban határozzák meg a szünetmentes tápegység vonatkozó jellemzőjét.
Képzeljük el azt a helyzetet, ha a tervező kijelöl egy 60 kW-os teljesítményigényt:
nagyon sokan nem gondolnak arra, hogy ebben az esetben egy kb. 80 kVA-es berendezést
kell telepíteni. Természetesen az is szerepet játszhat itt, hogy a nagyobb látszólagos
teljesítményű készülék már magasabb költségkategóriába esik.
Hasonlóképpen, újra és újra felmerülő probléma a megfelelő csatlakozások kialakítása.
Az UPS-ek elhelyezése helyhezkötött: nem lehet bárhol elhelyezni ezeket a berendezéseket.
Olyan hálózati leágazást kell kialakítani, amit a hálózat ténylegesen elbír.
Ilyenkor általában adottnak veszik a 32 A-t, de elfelejtik, hogy az UPS-ek esetében
ez már kevés: például, ha effektíven 32 A-t ki akarunk venni az elmenő hálózatból,
akkor a csatlakozás nem lehet kisebb, mint 63 A. Tekintettel kell lenni arra
is, hogy a csatlakozási pontnak el kell bírnia a fogyasztók terhelését (tegyük
fel, hogy ez 32 A), továbbá az akkumulátorok töltéséből származó terhelést,
és kalkulálni szükséges az esetleges túlterheléssel is. A fenti három szempont
együttes mérlegelésével szükséges a megfelelő csatlakozási pont kiválasztása.
Az UPS-ek csatlakoztatásánál egyesek sorkapcsokat alkalmaznak, mások inkább
csavaros megoldást választanak, hogy kábelsaruval rögzíthessék a vezetékeket:
erre a különböző gyártók egyértelmű javaslatot tesznek. Mindazonáltal leszögezhető,
hogy általában MKH vezetékkel kell a beállást elvégezni, az elmenő ágra esetleg
lehet MTK kábelt választani. A szakmai praxisban már előfordult, hogy egyes
kollégák földkábellel próbálták megoldani a csatlakozást!
Rendkívüli jelentőséggel bír, hogy telepítés előtt tisztázásra kerüljön: a szünetmentes
tápegységben a bejövő, illetve elmenő nullavezetők fémesen össze vannak-e kötve.
Ugyanis léteznek olyan gyártmányok, ahol az összekapcsolásukat a gyártó kifejezetten
tiltja és az érintésvédelem a hagyományostól eltérő módon kerül megvalósításra.
A komoly károk megelőzése érdekében (volt rá példa, hogy az UPS teljesen leégett
ilyen hiba miatt) célszerű a gyártótól, forgalmazótól előzetes tájékoztatást
kérni, ha egyértelmű utasítás erre nem áll rendelkezésre. További fontos elem,
hogy a bejövő és az elmenő kábelnek mindig ötvezetősnek kell lennie (ezen igazán
nem érdemes spórolni, bár mindig van, aki ezzel kísérletezik), s a kábelek vezetését
célszerű kábeltálcán, -csatornában megoldani. A bekötésnél figyelni kell arra
is, hogy ráhagyás maradjon a vezetékekre: a takarítási, szervizelési munkáknál
ez lényeges, az UPS-ek ugyanis általában kerekeken mozgathatók.
Ügyelni kell a vezetékek keresztmetszetére, illetve a szigetelésre is: mindig
abból kell kiindulni, hogy a hálózat-kimaradás esetén komoly nagyságú áram folyik
ezeken keresztül.
A kapacitástól függően az akkumulátorokat tálcán, polcon vagy külön szekrényben,
állványon helyezik el. Általában gondozás-mentes akkumulátorokat kell telepíteni,
amelyek rendelkeznek a megfelelő minősítéssel. Nagyon kell ügyelni arra, hogy
az UPS-ből kijövő akkumulátor töltőfeszültségét be kell állítani az akku oldalán
feltüntetett töltőfeszültségre. Vannak olyan gyártók, akiknél az utánállítás
nem lehetséges, de ekkor ezt külön kérni kell a gyártótól vagy képviselőjétől.
Nagy károkozásra kerülhet sor, akár túltöltés történik (tönkremennek az akkumulátorok,
elindul a hidrogéngáz-fejlődés), akár alacsonyabb feszültségen történik a töltés
(jelentős kapacitásesés). Általában is leszögezhető, hogy a töltőfeszültség
pontos beállításának elmaradása esetén az akkumulátorok élettartamának jelentős
csökkenésével kell számolni. További lényeges szempont, hogy az akkumulátorok
között minimum 1 cm távolságot kell tartani: ellenkező esetben a túlmelegedés
miatt megváltoznak a kémiai folyamatok, hamarabb tönkremennek az akkumulátorok.
Az akkumulátorokat 18-25 °C között kell tárolni. Ez érvényes a nyári időszakra
is, így mérlegelni kell - tekintettel a nagymértékű hőtermelésre - a ventilátor
vagy klímaberendezés alkalmazását is.
Az akkumulátoroldalra feltétlenül zárlatvédelmet kell helyezni: ez lehet egyszerű
késes biztosíték vagy kompakt megszakító.
Gyakran a gyártók késes biztosítékot adnak a termék mellé, de opcióként feltüntetik
a kompakt megszakítót is. Ez utóbbi előnye abban áll, hogy az akkumulátorok
mélykisülése előtt lekapcsolhatja az akkukat, míg a késes biztosíték erre nem
ad lehetőséget.
Külön kell foglalkozni azzal a kérdéskörrel, hogy a váltakozó- és az egyenáramra
alkalmazott megszakítók és biztosítékok megszakító képessége jelentősen eltér
egymástól. Továbbá, mivel háromfázisú kompakt megszakító telepítésére kerül
sor, az egyik pólust kétszer hurkolják át (1. ábra).
Mindig ellenőrizni kell biztosíték alkalmazásának esetében, hogy az eszközön
fel legyen tüntetve: egyenáramra is használható! Célszerű továbbá ún. tepsis
biztosítékokat használni, amely segítségével a betáplálási és az elmenő három
fázis egyszerre megszakítható, és a pozitív és negatív sarok egyidejűleg kikapcsolható.
Az UPS-ekhez általában egyoldali akkumulátor-csatlakozást biztosítanak. Nem
árt azonban tudni arról, hogy olyan kialakításokat is alkalmaznak, amikor két
akkumulátorkört építenek ki. Képzeljük el, hogy van két darab, 440 V DC, kb.
100 Ah-ás akkublokk: ezt össze is lehet kötni! Amikor párhuzamos kapcsolást
alkalmazunk, úgy 200 Ah-ás blokkhoz jutunk, de ekkor korán feszültségesést tapasztalhatunk.
Amenynyiben soros kapcsolást alkalmazunk, úgy 880 V DC, és 100 Ah-ás áramhoz
jutunk. Ebben az esetben megnő az áthidalási idő. Amint látható, több alternatív
kialakítás lehetősége merülhet fel. Ismételten felhívjuk a figyelmet arra, hogy
a biztosíték kiválasztásakor a fentiekben vázolt megoldásokra tekintettel kell
lenni: az utóbbi megoldásnál például 880 V-os egyenáramú biztosítékra van szükség!
Szintén különleges, de egyes gyártók által alkalmazott akkumulátor-töltési eljárás
az, hogy a töltőáramkört galvanikusan nem választják le a hálózatról. A hálózati
váltakozó áramot egy diódán keresztül egyenárammá alakítják, majd a beállított
töltőfeszültséget az akkumulátorokhoz továbbítják: itt teljesen hiányzik a trafós
leválasztás a hálózati oldalon. Ilyenkor lehet azt tapasztalni, hogy az akkumulátor
csatlakozó kapcsain a fáziskereső világít: a hálózati fázis megjelenik az akkumulátoron.
Ezt a megoldást a leválasztótrafó költségének megspórolása miatt választják
a gyártók: nagyon fontos, hogy a műszaki specifikációban ez a kitétel előre
szerepeljen. Hiszen ez a megoldás azt is jelenti, hogy a hálózaton tapasztalt
zavarok az akkumulátor oldalon is megjelennek a fémes kapcsolat miatt. Amennyiben
viszont transzformátort helyeznek el, s megfelelő árnyékolást alkalmaznak, úgy
a felharmonikusok kiküszöbölhetők.
Néhány szót az ún. by-pass megoldásokról. A kifejezés kerülőágat jelent, tekintsük
elsőként az elektronikus by-pass megoldást. Amennyiben meghibásodik a készülék,
vagy karbantartásba kapcsoljuk, s azt akarjuk, hogy megszakításmentesen hálózati
betáplálásra kapcsoljon, akkor a bemeneti oldalt a kimeneti oldallal az elektronika
összekapcsolja. Ennek fő jelentősége az akkumulátorok karbantartásánál van.
Emellett a megrendelők gyakran kérik ún. kézi by-pass áthidalás kialakítását
is, amelynek segítségével az UPS teljes egészében kiiktatható, szervizelhető.
Ezen kívül megkülönböztetik még az ún. külső by-passt: ennek alkalmazására akkor
kerül sor, amikor az egész UPS elmozdítására, cseréjére van szükség. Kialakítása
során gyakorlatilag a bemenő és az elmenő oldali elosztók között fémes kapcsolatot
létesítenek egy az elosztóba szerelt kapcsoló segítségével (2. ábra).
Nagyon sokszor elmarad az EPH-védelem, és a helyi EPH kiépítése: egyaránt be
kell kötni az UPS-berendezést, az akkumulátor-szekrényt, a teljes kábelszerkezetet
stb. Előírás, hogy az UPS-sel üzemelő létesítményeknél a teljes EPH-hálózatot
ki kell építeni! A szabály szerint a gerincvezeték keresztmetszetének 25 mm2-nek,
illetve a fázisvezető keresztmetszetének a fele kell, hogy legyen. A teljesítmény
vonatkozásában azonban erősen javallt, hogy a szerelő mérlegelje a nagyobb keresztmetszetű
vezeték alkalmazását, akkor is, ha ezáltal többletkiadás merül fel.
Javasolható, hogy az üzembe helyezés nyomán a szerelő készítsen egy egyszerűsített
kapcsolási, eljárási vázlatot: ez tartalmazhatja a bekapcsolás módját, a kapcsolóeszközök
rövid leírását, a kapcsolási eljárások egyes lépéseinek sorrendjét. Tekintettel
arra, hogy egy másodperc kimaradás is végzetesnek bizonyulhat, ezek az egyszerű
leírások alkalmanként igen komoly anyagi veszteségtől kímélhetik meg a vállalatot:
gondoljunk például csak a pénzintézetek által végzett tranzakciókra vagy egy
nagyobb Internet-szolgáltató szerverének leállására ( a hibát okozó cégtől le
szokták vonni a teljes károkozás összegét)!
Általában elmarad a vészleállító kapcsoló telepítése is: kevesen gondolnak arra,
hogy ezt az egyszerű eszközt mellőzve komoly veszélyforrást idéznek elő. Tűz
esetén ugyanis a tűzvédelmi főkapcsolóval áramtalanítják az épületet, legalábbis
a szünetmentes áramköröket leszámítva: ez veszélyezteti a tűzoltók életét. Általában
a tűzvédelmi főkapcsoló mellett fel kell tüntetni, hogy az épületben UPS-ek
üzemelnek, s vészlekapcsolásukra például a portán van lehetőség. A vészleállító
kapcsoló leállítja a berendezésben működő invertert, ami előállítja a váltakozó
áramot a kimeneti oldalra.
A korszerű UPS-eken lehetőség van a számítógéppel történő kapcsolat megteremtésére:
az RS 232 vagy RS 485 kimeneteken a berendezés jelezheti a hálózat-kimaradást
egy PC-n futó egyedi programnak, amely kommunikálva az UPS-sel fel tudja mérni
az üzemszerű működéshez rendelkezésre álló időt, vagy az akkumulátorok lemerülését
érzékelve, a mentések elvégzése után bezárja az alkalmazásokat. Némely cég ezt
ingyen biztosítja készülékeihez, különféle operációs rendszerekhez.
Az UPS-ek betáplálását újabban nem csak a hálózatról biztosítják: több betáplálási
pont kialakításával ugyanis mód nyílik arra, hogy a berendezést aggregáttal
kapcsolják össze. A hálózat-kimaradás esetében ilyenkor az UPS indulásával egyidejűleg
az aggregát is üzembe kapcsol, s amikor eléri a kívánt teljesítményt, az UPS
off-line üzemmódra vált. Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy az akkumulátorok
kapacitását kisebbre lehet tervezni, azaz költségcsökkenést lehet elérni. Léteznek
olyan UPS-ek is, amelyek több betáplálást tudnak kezelni (hálózat 1, hálózat
2, aggregát), és az elektronikus bay-pass-al kapcsolnak a legmegfelelőbbre.
Kékesi József