Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

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...

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 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